【正文】 其原理是將 A2的輸入端 Σ 通過電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF經(jīng) R1向 A2 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 提供一個(gè)偏流 I1，其電流方向與 。 圖 310 LM423外部與內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2） 雙極性輸出的實(shí)現(xiàn) 若 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性， 則設(shè)計(jì)如圖 311所示。 LM324 的引腳排列見 310中圖 2。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1所示的符號(hào)來表示，它有 5個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。 圖 39 I/V轉(zhuǎn)換波形發(fā)生電路 （ 1） LM324 簡介 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 LM324 是四運(yùn)放集成電路，它采用 14腳雙列直插塑料封裝。如果參考電壓為 +5V，則點(diǎn) a輸出電壓為 0～ 5V，點(diǎn) b 輸出電壓為177。 如圖 39所示為一種用兩級(jí)運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。 DAC0832 作為微處理器的一個(gè)端口，用地址 92H 的選通作為 CS 和 WR1 的控制信號(hào)，微處理器的寫信號(hào)直接來控制 XFER 和 WR2 。 D/A 轉(zhuǎn)換簡單說就是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將 N 位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)化為模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將 N 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡單的說就是加權(quán)，比如十進(jìn)制的1101=1*10^3+1*10^2+0*10^1+1*10^0，只是在這里應(yīng)用的是二進(jìn)制算法） （ 4） DAC0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832 之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832 內(nèi)部鎖存器，將 CPU通過數(shù)據(jù)總線直接向 DAC0832 輸出的停留時(shí)間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。本設(shè)計(jì)主要用單緩沖方式。 制作低頻信號(hào)發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。 IOUT1模擬電流輸出端 1 當(dāng)輸入數(shù)字全“ 1”是，輸出電流最大約為 FBREF256R255V ,，全是“ 0”是輸出電流為零。 當(dāng) XFER 、 WR2 同時(shí)有效時(shí)， LE2=1， DAC 寄存器輸出隨輸入而變化。 XFER 是 轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效。 當(dāng) ILE 、 CS 、 WR1 同時(shí)有效時(shí) LE=1 輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 CS 是 片選信號(hào)，低電平有效。其中有輸出電壓各自極性固定的單極性輸出和隨系統(tǒng)變化輸出電壓有正負(fù)極性的雙極性輸出兩種輸出方式。有時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量參數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換時(shí)間相同，就可采用 DAC 寄存器對(duì) CPU分時(shí)輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時(shí)刻開始鎖存，進(jìn)而同時(shí)產(chǎn)生各模擬信號(hào)。 DAC0832 由 8位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器和 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 37 DAC0832電路原理圖 待轉(zhuǎn)換的 8位數(shù)字量由芯片的 8 位數(shù)據(jù)輸入線 D0～ D7 輸入，經(jīng) DAC0832 轉(zhuǎn)換后，通過 2個(gè)電流輸出端 IOUT1和 IOUT2輸出， IOUT1是邏輯電平為 1的各位輸出電流之和， IOUT2 是邏輯電平為 0的各位輸出電流之和。運(yùn)放的反饋電阻可通過 RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。利用 D/A 轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復(fù)合波形和不規(guī)則波形。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 36 獨(dú)立式鍵盤 D/A 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) DAC0832 是 CMOS 工藝制造的 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器，屬于 8位電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。 4的行、列結(jié)構(gòu)可組成 16 個(gè)鍵的鍵盤，比一個(gè)鍵位用一根 I/O 口線的獨(dú)立式鍵盤少了一半的 I/O 口線。用 I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。 獨(dú)立式鍵盤就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵都不會(huì)影響其它的 I/O 口線，示例如圖 36 所示。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時(shí)。 消除按鍵盤抖動(dòng)通常有兩種方法：硬件消抖和軟件消抖。一個(gè)電信號(hào) 通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。所以準(zhǔn)確無誤地辨認(rèn)每個(gè)鍵的動(dòng)作及其所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯(cuò)誤發(fā)生。 有時(shí)，由于操作人員按鍵動(dòng)作不夠熟練，會(huì)使一次按鍵產(chǎn)生多次擊鍵的效果，及重鍵的情形。如視按下時(shí)間最長者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前的按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。所以，通過電平狀態(tài)（高或低）的檢測(cè)，便可確定相應(yīng)按鍵是否已被按下。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通、斷狀態(tài)。本次主要介紹設(shè)計(jì)所用的獨(dú)立鍵盤的工作方式。是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。 圖 35 內(nèi)部振蕩 鍵盤接口設(shè)計(jì) （ 1） 人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì) 所謂人機(jī)交互接口，是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交互信息的輸入 /輸出設(shè)備的接口。電容值一般 5～ 30pF。內(nèi)部振蕩方式如圖 35所示。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部震蕩方式。經(jīng)過一段時(shí)間，電容充電，使 RESET 端呈低電位，復(fù)位結(jié)束。此電路僅用一個(gè)電容及一個(gè)電阻。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，通常是 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。 這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母 “ A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “ A” （ 4） 硬件原理圖 1602液晶顯示模塊可以和單片機(jī) AT89S52直接接口，電路如圖 33所示。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 圖 32 1602LCD內(nèi)部顯示地址 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地 址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 (3) 1602LCD的 RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo) 志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 第 6腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 2腳： VDD接 5V正電源。 (2) 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是 否帶背光在應(yīng)用中并無差別 。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 本設(shè)計(jì)用到的液晶顯示器是 1602 字符型 LCD。這樣一來就組成某個(gè)字符。8 或 8179。 由于本設(shè)計(jì)顯示字符，下面主要介紹字符的實(shí)現(xiàn)原理。 液晶顯示簡介： (1) 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn) 行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。軟硬件都比較簡單，在此不多作介紹，本章重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。 本機(jī)使用三種共地電源： +12V，－ 12V， +5V，硬件設(shè)計(jì)中采用自帶穩(wěn)壓電源方式，此電源穩(wěn)壓主要采用穩(wěn)壓塊 781 7912 和 7805，使用這些穩(wěn)壓塊，穩(wěn)壓效果比較好，使用較方便。 (4) 信號(hào)變換部分 對(duì)信號(hào)的變換部分采用 四運(yùn)放集成 芯片 LM324， 它采用 14 腳雙列直插塑料封裝 ， 它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器 。 (2) 鍵盤接口 本設(shè)計(jì)使用按鍵較少，采用獨(dú)立式鍵盤控制。二是系統(tǒng)配置，即按照功能要求配置外圍設(shè)備 如顯示設(shè)備、 D/A 轉(zhuǎn)換等。其中硬件主系統(tǒng)框圖如圖 21所示。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)，如信號(hào)檢測(cè)功 能模塊、信號(hào)控制功能模塊、人機(jī)對(duì)話功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的 D/A、鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備。存儲(chǔ)器擴(kuò)展指 EPROM、 EEPROM和 RAM 的擴(kuò)展。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 （ 2） 系統(tǒng)性能要求 ① 系統(tǒng)的 D/A 轉(zhuǎn)換功能具有 8 位精度； ② LCD 液晶顯示器； ③ 89S52 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)為 12MHZ； ④ 系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位； 總體方案設(shè)計(jì) 算法設(shè)計(jì)： 本設(shè)計(jì)涉及的算法較少，將在第四章軟件設(shè)計(jì)中介紹。因此，設(shè)計(jì)費(fèi)用主要集中在購買元器件上，而大部分的元器件，在市場(chǎng)上很容易找到不是很貴，所以經(jīng)濟(jì)上本設(shè)計(jì)完全可行。在最后的電路板的調(diào)試階段，需要診斷模塊程序和單片機(jī)仿真 機(jī)合作進(jìn)行，從而克服調(diào)試程序本身的不可靠性，可方便地進(jìn)行調(diào)試及錯(cuò)誤診斷。 （ 3) 設(shè)計(jì)中可能存在的問題及解決方案 —— 排除問題的可行性討論 此設(shè)計(jì)要求最終制作出實(shí)體，因此，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)應(yīng)著重考慮設(shè)計(jì)最終的電路板的可行性。電路原理圖的設(shè)計(jì)過程可分為以下幾個(gè)步驟： 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 ① 設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息 ② 裝入所需要的元件 ③ 設(shè)置元件 ④ 連線電路圖 ⑤ 調(diào)整、檢查和修改 ⑥ 補(bǔ)充完善 ⑦ 仿真，焊接實(shí)物并調(diào)試。電路原理圖的設(shè)計(jì)是仿真中的第一步，也是非常重要的一步。 12V,5V） ； （ 2） LCD 液晶顯示； （ 3） 獨(dú)立鍵盤； （ 4） 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路； （ 5） 具有 8位精度的 D/A 轉(zhuǎn)換功能； （ 6） 波形產(chǎn)生與電壓變換功能； 軟件部分 （ 1） 系統(tǒng)復(fù)位初始化； （