【正文】 試 數(shù)碼管顯示測試 將數(shù)碼管驅(qū)動電路中數(shù)據(jù)的接口和主電路板上的相應(yīng)單片機(jī)的端口相連，將寫好的測試程序刷寫到芯片內(nèi)，連接好電源，打開電源開關(guān)即可測試。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當(dāng)開始 系統(tǒng)初始化 通道變量 R 加 1 R值為 8？ AD 采樣 給 R賦值為 0 51 單片機(jī) LED 顯示 R 值，采樣值 N Y 20 EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。軟件消抖的方法是在判斷有鍵按下后，調(diào)用一個(gè)延時(shí)程序后，再判斷按鍵的狀態(tài)，如果仍然處于被按下狀態(tài)，則認(rèn)為有一個(gè)確定的鍵按下，否則當(dāng)作按鍵抖動處理。消除抖動有硬件消除抖動和軟件消除抖動兩種方式。通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，由于機(jī)械觸電的彈性作用，按鍵在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，一般 為 ms5 ～ ms10 ，鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。 系統(tǒng)的主程序流程如圖 41 所示。因此，采用模塊 化設(shè)計(jì)思想來對本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。當(dāng)鎖存器使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保存時(shí)間的數(shù)據(jù)會被保存。器件的輸入標(biāo)準(zhǔn)和 CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。特別適用于緩沖寄存器， I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即以前的數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入。 表 32 LED段選碼 字型 共陰極字形代碼 字型 共陰極字形代碼 字型 共陰極字形代碼 0 3FH 6 7DH C 39H 1 06H 7 07H d 5EH 2 5BH 8 7FH E 79H 3 4FH 9 6FH F 71H 4 66H A 77H 滅 00H 5 6DH b 7CH 顯示驅(qū)動芯片 74HC573 17 74LS573 的八個(gè)鎖存器都是透明的 D 型鎖存器，當(dāng)使能端為高時(shí)， Q輸出將隨數(shù)據(jù)端的輸入而變。當(dāng)共陰極 LED 的 COM 端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。 8 段 LED有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 313圖 3133所示。 LED的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降為 2V 左右，工作電流一般在 10mA~20mA 之間較為合適一個(gè) 8段 LED 顯示器的結(jié)構(gòu)如圖 3131所示。 LED 數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計(jì) 在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個(gè)簡單的數(shù)字顯示或字狀態(tài)便可滿足現(xiàn)場的需求，而顯示數(shù)碼管的 LED 因其成本低廉、配置靈活、與計(jì)算機(jī) 接口方便等特點(diǎn)，在小型微機(jī)控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應(yīng)用。上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段時(shí)間。因此，要求單片機(jī)復(fù)位后能夠脫離復(fù)位狀態(tài)。當(dāng) AT89C52 單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 5ms 以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù) 位電路操作。 單片機(jī)復(fù)位電路 15 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的復(fù)位電路見圖 312 所示。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。電 路見圖 311 所示。 14 圖 310 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)時(shí)鐘電路 AT89C52 單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。而復(fù)位電路是完成單片機(jī)片內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)下開始運(yùn)行。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖 310 所示 ,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路 ,在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器， XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端 ,在 片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸入 ,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端 ,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸出，所以這樣就構(gòu)成了自激振蕩器。 AT89C52RC 單片機(jī)的引腳封裝如圖 39所示。 AT89C52RC 單片機(jī) 主要性能參數(shù) AT89C52RC 單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)有： 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 8051CPU 12 ： ： 040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHz。 表 32 74LS74功能表 : 輸 入 輸 出 SD RD CP D Qn＋ 1 Qn＋ 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 φ φ 1 1 ↑ 1 1 0 1 1 ↑ 0 0 1 1 1 ↓ Qn Qn 控制器模塊設(shè)計(jì) AT89C52RC 單片機(jī) AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 (EPROM)和 256 bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn) ，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。當(dāng) SD、 RD 高電平 時(shí)， 均無效。 74LS74 內(nèi)含兩個(gè)獨(dú)立的 D上升沿雙 d 觸發(fā)器，每個(gè)觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（ D）、置位輸入 (SD)復(fù)位輸入 （ RD） 、時(shí)鐘輸入（ CP）和數(shù)據(jù)輸出（ Q）。 C B A 選擇的通道 : 表 31 通道選擇編碼 C B A IN C B A IN 0 0 0 IN0 1 0 0 IN4 0 0 1 IN1 1 0 1 IN5 0 1 0 IN2 1 1 0 IN6 0 1 1 IN3 1 1 1 IN7 分頻器 ADC0809 的時(shí)鐘信號需要外部提供，常為 500Khz 左右。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。地址輸入和控制線： 4條； ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它由一個(gè) 8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖 1）。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ，由單片機(jī) ALE 口接出，經(jīng)過 74LS74 四分頻以后接到 ADC0809 的 CLK 口。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線 ,輸出到單片機(jī)的 口。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。當(dāng) 9 EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 信號調(diào)理器件 LM324 200 Hz～ 2 kHz 的方波信號經(jīng)過 LM331 頻率電壓變換芯片后，產(chǎn)生的信號 Vo為 O． 22～ 2． 22 V，為符合 200 Hz～ 2 kHz 對應(yīng)于 1～ 5 V，故需對 Vo 進(jìn)行調(diào)理，方案中的運(yùn)算電路如圖 36 所示。引腳 7為輸入比較器正相輸入端。引腳 5 為定時(shí)比較器正相輸入端。引腳 3 為頻率輸出端，為邏輯低電平，脈沖寬度由 Rt 和 Ct 決定。引腳 1 為電流源輸出端，在引腳 3 輸出邏輯低電平時(shí)，電流源輸 出對電容 CL充電。輸出管采用集電極開路形式，因此可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，從而適應(yīng) TTL、 DTL 和CMOS 等不同的邏輯電路。 圖 35 LM331的內(nèi)部邏輯圖 8 LM331 可用作精密的頻率電壓（ F/V）轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時(shí)間積分器以及其他相關(guān) 的器件。電位器 P1調(diào)節(jié)滿度，使頻率為 2021Hz時(shí)輸出為 5V,重復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)次即可調(diào)整好。 本系統(tǒng)中的所設(shè)計(jì)的頻率電壓變換電路如圖 34 所示。 圖 33 放大整形電路 頻率電壓變換模塊設(shè)計(jì) 頻率電壓變換模塊的設(shè)計(jì)采用集成芯片 LM331， LM331 采用新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路，在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 5． O V 電源電壓下都有極高的精度。 6 圖 32 ICL8038管腳圖 信號放大整形器件 LM358 圖 33為采用 LM358 設(shè)計(jì)的信號放大整形及調(diào)理電路。 10V～177。 圖 31 ICL8038及外圍電路 精密波形發(fā)生器 ICL8038 圖 32為 ICL8038 的管腳圖，下面介紹各引腳功能。 ICL8038 及外圍電路如圖 31所示，由 8腳輸入外部控制電壓，調(diào)節(jié)電位器P1 即可使 2 腳輸出的正弦波信號頻率發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)外部壓控振蕩 。 3 系統(tǒng)原理和硬件電路設(shè)計(jì) 正弦信號發(fā)生模塊設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)要求制作一個(gè)正弦波發(fā)生器，控制振蕩頻率在 200Hz 到 2021Hz 范圍變化，并達(dá)到盡可能好的 R/F 線性度，從而保證經(jīng) F/V 變換后，使 R/V 之間具有良好的線性度關(guān)系。 信號發(fā)生模塊： 高精度正弦 ,方形 ,三角 , 鋸齒波和脈沖 的 波形發(fā)生器ICL8038。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：采用 ADC0809 進(jìn)行模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，以供給單片機(jī)采集數(shù)據(jù)。 其中： 4 AT89C52 ( 主控芯片 ) : CPU 作為該系統(tǒng)的核心控制芯片 , 起采集、控制顯示的作用。 ADC0809 逐漸逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，能對 8 路單端輸入電壓進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和 A/D 轉(zhuǎn)換