【正文】 復雜一些，識別也要復雜一些，列線通過電基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 15 阻接正電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4= 16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一 倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 鍵盤輸入部分 矩陣式鍵盤 在 鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn) 換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 GND：地。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 CLK：時鐘脈沖輸入端。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換）。 ADDA、 ADDB、 ADDC:3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714l s b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f ()16E N A B L E9S T A R T6re f (+ )12C L O C K10A D C 0 8 0 9 圖 37 ADC0809引腳圖 表 33通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 14 INO－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 A、 B、 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 的一路模擬 量輸入。由低到高的正跳變有效，此時鎖存地址選擇先的狀態(tài)，從而選通相應的模擬通道，一邊進行 A／ D 轉(zhuǎn)換。信號單極性，電壓范基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 13 圍 是 0V－ 5V，若信號太小，必須進行放大。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A／ D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A／ D 轉(zhuǎn)換器，它由一個 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個 A／ D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU 發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號，將裝換完成的數(shù)據(jù)讀入。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器V r e f模 擬 輸 入V c cV s s數(shù)據(jù)忙啟動允 許輸 出 圖 35 A／ D轉(zhuǎn)換器的輸入位置 （ 1） 模擬 輸入信號 Vin 和參考電壓 Vref （ 2） 數(shù)字輸出信號 （ 3） 啟動轉(zhuǎn)換新號，輸入 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 12 （ 4） 轉(zhuǎn)換完成信號或者 “忙 ”信號，輸出 （ 5） 數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入 為了與單片機接口，必須設(shè)置圖所示的一些數(shù)據(jù)輸入接口、狀態(tài)輸入接口及控制輸出接口等。 常用的 A／ D 轉(zhuǎn)換器有：雙積分式、逐位比較式及秉性比較時幾種。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器+_電 源模 擬 輸 入（ V i n ）參 考 電 壓（ V r e f ）數(shù) 字 輸 出（ D n . . D 0 ） 圖 34 A／ D轉(zhuǎn)換器原理方框圖 由圖中可以看出， A／ D 轉(zhuǎn)換器的輸入有兩種，即模擬輸入信號 Vin 和參考電壓 Vref；其輸出時一組二進制數(shù)。當 EOC為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否者表明正在進行 A／ D 轉(zhuǎn)換，即 ECO=1 時，讀信號RD 和 控制的 ADC0809 的 OE 信號即控制三條鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。因此本次 設(shè)計選用一款逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809. 被采樣的電壓、電流信號分兩路進入 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫信號 WR 和 控制 ADC0809 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換器，即當 START 上跳沿時 ，所有內(nèi)部寄存器清零；下調(diào)沿時，開始進行 A／ D 轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間， START 應保持低電平。由于數(shù)字信號處理技術(shù)在圖形、視頻、無線通訊的廣泛應用，對高速 高精度的 CMOS工藝的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求日益迫切。 AT89C51 的極限參數(shù)： 工作溫度 : 55℃ to+125℃ ； 儲藏溫度 ： 60℃ to+150℃ ；任一引腳對地電壓 ： ℃ to+℃ ； 最高工作電壓 ： ； 直流輸出電壓 ： 。 改變編程電源的地址和寫入一個字節(jié)，重復 15步驟，直到全部文件編程結(jié)束。 (4)在高電壓編程方式時，將 EA／ Vpp 加上 +12V 編程電壓。 (2)在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 編程方法 : 編程前，先設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址加在 PI口和 P2 口 , 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 10 － ﹝ 11位地址范圍為 0000H－ 0FFFH﹞，數(shù)據(jù)從 P0口輸入， PSEN 為低電平， RST 保持高電平， EA/Vpp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上標稱電壓，ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖﹝負脈沖﹞。用戶可以從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 9 C 2X TX TE N DC 1外 部 振 蕩 信 號 輸 入N C X T A L 2X T A L 1E N D 圖 32 內(nèi)部振蕩電路 圖 33 外部振蕩電路 由于外部時鐘信號是通過一個 2 分鐘觸發(fā)器作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 用戶也可以采用外部時鐘，采用時鐘的電路如圖 33。 10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議使用 40pF177。 外界適應晶體 (或陶瓷振蕩器 )及電容 C C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 時鐘振蕩器： AT89C51 中有一個用于購車個內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2F 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 XTAL1：振蕩器反相放電器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 PSEN ：程序存儲允許 (PSEN )輸出時外部程序存儲器的讀取通信號，當 AT89C51由外部程序存儲器取指令或數(shù)據(jù)時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)儲存器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器 (SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。 但要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一 個 ALE脈沖。 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（ 串行輸出口） 0INT (外中斷 0) 1INT (外中斷 1) T0(定時計數(shù)器 0) T1(定時計數(shù)器 1) WR（ 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ） RD （ 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選器 ） 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 8 ALE／ PROG ：當訪問外部程序存儲器或說句存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 RST：復位輸入。作為輸入，由于外部下 拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在給出地址 “1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 所以采用此單片機較好。由于將多功能8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器，89C2051 是它的一種精簡版本。單片機的可擦除 只讀存儲器可以反復擦除 100次。所以不采用 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 6 89C51 單片機 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口 。但其價格相對 8031 較貴。 8751 是在 8031 基礎(chǔ)上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM，它構(gòu)成了一個程序小于 4KB的小系統(tǒng)。 ROM 內(nèi)的程序是公司制作芯片時，代為用戶燒紙的，出場的 8051 都是含有特殊用途的單片機。比較麻煩，不予采用。 MCS51 系列單片機包括三個基本型 803 805 8751。目前世界上較為著名的 8 位單片機的生產(chǎn)廠家和主要機型如下： 美國 Intel 公司： MCS51 系列和其增強型系列 美國 Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國 Amtel 公司 :89C51 等單片機 美國 Zilog 公司： Z8 系列和 3870 系列 美國 Fairchild 公司： F8 系列及 SUPER8 美國 ROCKWELL 公司： 6500／ 1 系列 美國 TI（德克薩斯儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS（美國國家半導體）公司： NS8070 系列等等。 AT89C51 單片機控制 AD0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機的運算，輸出結(jié)果，并把結(jié)果在 4 位 8 段數(shù)碼管上顯示 。其工作原理是：先由電量傳感器采集數(shù)據(jù) ，啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，后將數(shù)據(jù)讀入單片機中進行運算并顯示，即由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理三部分完成。 WBV141AS3 技術(shù)指標： 輸入規(guī)格： 10V～ 1000VAC 輸出規(guī)格： 4mA～ 20mA 響應時間 : 250MS 負載能力： 6V 靜態(tài)功耗： 50MW 供電電源： +12 或 +24 其他指標： （ 1） 線性范圍： 0～ 120%標稱輸入 （ 2） 輸入頻響： 25～ 5K （ 3） 環(huán)境條件： 0℃ ～ +50℃ WB1414AS1 技術(shù)指標： 輸入規(guī)格： 5A～ 50A 輸出規(guī)格： 4mA～ 20mA 精度等級： 級 基 于單片機的電量檢測系統(tǒng)設(shè)計 4 響應時間： 300ms 負載能力： 6V 靜態(tài)功耗： 800mW 供電電源： +12 或 +24 其他指標： （ 1） 線性范圍： 0～ 120%標稱輸入 （ 2） 輸入頻響： 25Hz～ 5kHz，特別適合工頻至中頻 （ 3） 環(huán)境條件： 0℃ ～ +50℃ 。轉(zhuǎn)換器 5（ 或轉(zhuǎn)換器 6）的 “基準波 ”接地時，他輸出 0～ 5V（ 或 0～ 20mA） ；為它們配加以個高穩(wěn)定的偏置電路，就形成 1V～ 5V（ 或 4mA～ 20mA） ；為它們配加一個高穩(wěn)定的偏置電路，就形成了 1V～ 5V（ 4mA～ 20mA） 輸出。轉(zhuǎn)換器 5 是配套研發(fā)的專用厚膜 集成器件，它把交流電壓信號變換為直流電壓或直流電流輸出。 圖 21 中電流測頭 1 和電壓測頭 2 是本系列產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，屬于精密互感器系列，承擔隔離和線性變換的雙重作用，改變電流測頭規(guī)格或改變電壓測頭的輸入電阻可以改變傳感器的測量范圍。 Vz 輸出經(jīng) V/I 轉(zhuǎn)換器 6 后形成直流輸出 Iz ,Vz 輸出經(jīng) V/F 變換器 7 后形成頻率輸出 Fk 。 WB 交流電量傳感器的工作原理 本系列傳感器采用模塊化電路結(jié)構(gòu)，如圖 21主要由電流測頭 1（或電壓側(cè)頭 2）、采樣電路 定標放大器 裝用厚膜集成轉(zhuǎn)化器