【正文】 若不同時(shí)，則輸出電壓為兩者之和。電橋供電電壓U越高，輸出電壓U0 越大，但是，當(dāng)U大時(shí)，電阻應(yīng)變片通過(guò)的電流也大，若超過(guò)電阻應(yīng)變片所允許通過(guò)的最大工作電流，傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂。 非線性誤差及溫度補(bǔ)償由式（）的線性關(guān)系是在應(yīng)變片的參數(shù)變化很小，極ΔR《 R1 的情況下得出的，若應(yīng)變片承受的壓力太大，則上述假設(shè)不成立，電橋的輸出電壓應(yīng)變之間成非線性關(guān)系。為了消除非線性誤差，在實(shí)際應(yīng)用中，常采用半橋差動(dòng)或全橋差動(dòng)電路，以改善非線性誤差和提高輸出靈敏度。粘貼應(yīng)變片時(shí)，使兩個(gè)應(yīng)變片一個(gè)受壓，一個(gè)受拉。設(shè)電橋在初始時(shí)所示平衡的，且為等臂電橋，考慮到ΔR=ΔR1=ΔR2 則得半橋差動(dòng)電路的輸出電壓為 （）由上式可見(jiàn)，半橋差動(dòng)電路不僅可以消除非線性誤差，而且還使電橋的輸出靈敏度提高了一倍，同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?信號(hào)放大電路 放大器的選擇被測(cè)的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號(hào)幅度很小，無(wú)法進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，必須對(duì)這些模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。這些特性使其受到眾多應(yīng)用的歡迎，廣泛用于測(cè)量壓力和溫度的應(yīng)變儀電橋接口、熱電耦溫度檢測(cè)和各種低邊、高邊電流檢測(cè)。它由三個(gè)集成運(yùn)算放大器組成。由于每個(gè)放大器求和點(diǎn)的電壓等于施加在各自正輸入端的電壓，因此，整個(gè)差分輸入電壓現(xiàn)在都呈現(xiàn)在RG兩端。 這種連接有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一旦這個(gè)減法器電路的增益用比率匹配的電阻器設(shè)定后，在改變?cè)鲆鏁r(shí)不再對(duì)電阻匹配有任何要求。由于RG兩端的電壓等于VIN，所以流過(guò)RG的電流等于VIN/RG，因此輸入信號(hào)將通過(guò)A1 和A2 獲得增益并得到放大。由于沒(méi)有電流流過(guò)RG（也就無(wú)電流流過(guò)R5和R6），放大器A1 和A2 將作為單位增益跟隨器而工作。這也就意味著該電路的共模抑制比相比與原來(lái)的差分電路增大了〔1＋（2 RF/RG）〕倍。因此CMR理論上直接與增益成比例增加，這是一個(gè)非常有用的特性。這包括諸如共模抑制隨頻率變換的誤差。能夠完成這一任務(wù)的器件稱之為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器。 A/D轉(zhuǎn)換模塊器件選擇目前單片機(jī)在電子產(chǎn)品中已得到廣泛應(yīng)用，許多類型的單片機(jī)內(nèi)部已帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，但此類單片機(jī)會(huì)比無(wú)A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)在價(jià)格上高幾元甚至很多，我們采用一個(gè)普通的單片機(jī)加上一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的功能，這里A/D轉(zhuǎn)換器可選ADC083ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D轉(zhuǎn)換器諸多分類中的一種，但卻是應(yīng)用中器件選擇的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的選擇我們通過(guò)比較ADC0809和ADC0832來(lái)決定。我們所做的設(shè)計(jì)選擇ADC0832，A/D轉(zhuǎn)換在單片機(jī)接口中應(yīng)用廣泛 ,串行 A/D轉(zhuǎn)換器具有功耗低、性價(jià)比較高、芯片引腳少等特點(diǎn)。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。有關(guān)引腳說(shuō)明如下：? CS 片選使能，低電平芯片使能。? CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。? DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。? CLK 芯片時(shí)鐘輸入。正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。當(dāng)差輸入時(shí)，要分配輸入通道的極性，兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。輸入配置位時(shí)，高位（CH0）在前，低位（CH1 ）在后。在時(shí)鐘的上升沿，DI 端的數(shù)據(jù)移入 ADC0832內(nèi)部的多路地址移位寄存器。當(dāng)輸入啟動(dòng)位和配置位后，選通輸入模擬通道，轉(zhuǎn)換開始。ADC0832緊接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。當(dāng)片選CS為高時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清 ，輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。 ADC083工作時(shí)序圖 單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理 ADC0832與單片機(jī)的接口電路正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。 當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN，CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。如果作為由IN+與IN輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。 單片機(jī)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的功能將更加完善，因而單片機(jī)的應(yīng)用將更加普及。單片機(jī)將是智能化儀器和中、小型控制系統(tǒng)中應(yīng)用最多的有種微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定32可編程I/O線5個(gè)中斷源 低功耗的閑置和掉電模式 GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 單片機(jī)于鍵盤的接口技術(shù) 鍵盤功能及結(jié)構(gòu)概述鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的常用輸入設(shè)備。鍵盤按照其內(nèi)部不同電路結(jié)構(gòu)，可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤二種。使用時(shí)，只要按下編碼鍵盤的某一個(gè)鍵，硬件邏輯會(huì)自動(dòng)提供被按下的鍵的鍵碼，使用十分方便，但價(jià)格較貴。由于價(jià)格便宜，而且使用靈活，因此廣泛應(yīng)用在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中。 鍵盤抖動(dòng)及去除目前各種結(jié)構(gòu)的鍵盤，主要是利用機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用，產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)，然后將這個(gè)電信號(hào)傳送給CPU。抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短，與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般約5～10ms之間。為保證CPU對(duì)鍵的一次操作僅作一次輸入處理，必須去除抖動(dòng)影響及人為的操作時(shí)問(wèn)長(zhǎng)短的影響。也可采用軟件延時(shí)的方法除去鍵盤抖動(dòng)產(chǎn)生的影響。 RC去抖動(dòng)電路 單片機(jī)與鍵盤的連接鍵盤與單片機(jī)的連接在單片機(jī)系統(tǒng)中鍵盤中按鈕數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，常常將按鈕排列成矩陣形式。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就能組成4*4=16個(gè)按鈕，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能組成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。在實(shí)際應(yīng)用中，44鍵盤主要由數(shù)字0～9和功能鍵組成。 按鍵表123命令456功能789確認(rèn)0上移下移退出 按照鍵盤與單片機(jī)的連接方式可分為獨(dú)立式鍵盤與矩陣式鍵盤。但占用I/O口線較多（一根口線只能接一個(gè)鍵），適用于鍵盤應(yīng)用數(shù)量較少的系統(tǒng)中。 單片機(jī)矩陣式鍵盤接口電路上圖中列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。矩陣式鍵盤的按鈕識(shí)別辦法 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下 將全部行線Y0Y3置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下。其辦法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鈕就是閉合的按鈕。LED的發(fā)光顏色通常有紅、綠、黃、白。aa)外形 b)圖形符號(hào) LED通常所說(shuō)的LED顯示器由7個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器。通過(guò)七個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。共陽(yáng)極接法把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點(diǎn)亮，輸入高電平的則不點(diǎn)亮。共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。 LED顯示用LED顯示器顯示十六進(jìn)制數(shù)的字型代碼如下表所示： 十六進(jìn)制數(shù)字形代碼七段LED顯示器需要由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。點(diǎn)亮顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。這種顯示方法的每一位都需要有一個(gè)8位輸出口控制?！∷奈混o態(tài)顯示電路 動(dòng)態(tài)顯示所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次?！∷奈粍?dòng)態(tài)顯示的電路顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)8位I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示的字形也需要一個(gè)8位口（稱為數(shù)據(jù)）?；贚ED的優(yōu)點(diǎn)在本次設(shè)計(jì)中采用了數(shù)碼管的靜態(tài)顯示。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種辦法單片機(jī)中CPU的開銷小。 靜態(tài)LED顯示電路MCS51單片機(jī)串行口方式為移們寄存器方式，外接4片74LS164作為4位LED數(shù)碼管顯示器的靜態(tài)顯示接口，把AT89C51的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。其中A、B（第2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個(gè)管腳按邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號(hào)，共公一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到CLK端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。Q1…Q8（第36和1013管腳）并行輸出端分別接LED數(shù)碼管顯示器的hga各段對(duì)應(yīng)的管腳上。在給出了8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出。第三章 軟件設(shè)計(jì) A/D轉(zhuǎn)換器的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)中通常要用到AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)輸出格式，常用的AD轉(zhuǎn)換方式可分為并行AD和串行AD?？墒菃纹瑱C(jī)I/O引腳本來(lái)就不多，使用串行器件可以節(jié)省I/O資源。相同功能的器件還有ADC0834，ADC0838，ADC0831。它們的通道選擇和配置都是通過(guò)軟件設(shè)置。這時(shí)以 ,。由于 ADC0832在 CS變低后的前 3個(gè)周期內(nèi),DO端為高阻態(tài)。ADC0832的時(shí)鐘頻率最高為 400kHz,單片機(jī)晶振可選用 4MHz,在 TXD的輸出頻率為 4MHz/12 =333. 3kHz,符合要求。只有在時(shí)鐘的下降沿 ,ADC0832的串行數(shù)據(jù)才移出一位。為了得到一列完整的 8位數(shù)據(jù) ,單片機(jī)分兩次采集含有不同位的數(shù)據(jù) ,再合成一列完整的 8位數(shù)據(jù)。如下流程圖所示，當(dāng)模擬信號(hào)輸入開始后，首先是CS使能信號(hào)也就是片選信號(hào)有效，這時(shí)是低電平有效，如果片選是高電平時(shí)停止轉(zhuǎn)換。 ADC0832數(shù)據(jù)讀取程序流程 單片機(jī)與鍵盤的接口程序設(shè)計(jì)AT89C51單片機(jī)的P1口用作鍵盤I/O口，鍵盤的列線接到P1口的低4位，鍵盤的行線接到P1口的高4位。4根行線和4根列線形成16個(gè)相交點(diǎn)?！?”，“1”，則無(wú)鍵閉合，不然有鍵閉合。當(dāng)檢測(cè)到有鍵按下后，延時(shí)一段時(shí)間再做下一步的檢測(cè)判斷。辦法是對(duì)鍵盤的行線進(jìn)行掃描。由此得到閉合鍵的行值和列值，然后可采用計(jì)算法或查表法將閉合鍵的行值和列值轉(zhuǎn)換成所定義的鍵值。 。這樣不僅可以