【正文】 C兩種。下面重點(diǎn)介紹集成芯片中用得最多的逐次逼近型和雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器電路。 以4位逐次逼近型ADC如例，其電路結(jié)構(gòu)如下圖由圖可知，4位逐次逼近型ADC主要由比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、控制邏輯電路和時(shí)鐘脈沖發(fā)生器5部分組成。 ②START信號(hào)過(guò)后，即其下降邊到達(dá)時(shí)，信號(hào)vC=1，A/D轉(zhuǎn)換開始。 ③第2個(gè)CP脈沖到達(dá)時(shí)，若vIvO，則vB=1，門G3～G0被打開，Q2=1經(jīng)門G3使TR3的R=1，其S=Q1=0，所以TR3將被復(fù)位，即d3=0（這相當(dāng)于去掉100公斤的秤砣?。?；與此同時(shí)TR2被置1，TRTR0被置0，即d3d2d1d0=0100（注意，如果第2個(gè)CP脈沖到達(dá)時(shí)vIvO，則vB=0，G3～G0被封鎖，TR3的S=R=0，將保留原狀態(tài)d3=1不變，而d2d1d0=100）。圖44位逐次逼近型ADC ④類似地，第3個(gè)CP脈沖到達(dá)后，d1d0=10，Q1Q2Q3Q4Q5Q6=000100；第4個(gè)CP脈沖到達(dá)后，d0=1，Q1Q2Q3Q4Q5Q6=000010。 ⑥第6個(gè)CP脈沖用于電路初始化，電路將返回①所述的初始狀態(tài)。逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)思巧妙，轉(zhuǎn)換速度較快（只需要n+2個(gè)CP周期，n是位數(shù)），所以，在集成A/D芯片中用得最多。工作過(guò)程如下： （1）平時(shí)（即A/D轉(zhuǎn)換之前），轉(zhuǎn)換控制信號(hào)vC=0，計(jì)數(shù)器和觸發(fā)器FFc被清零，門GG2輸出低電平，開關(guān)S0閉合使電容C完全放電，S1擲下方，比較器輸出vB=0，門G3關(guān)閉。與此同時(shí)，比較器輸出vB=1（因vO0），門G3開啟，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。設(shè)t=T1時(shí)，vO下降到vO=VO1，由式（43） 因?yàn)椋ǎ璙REF）為負(fù)值，所以從V01開始向相反方向積分，即 公式（44）vO波形如圖8中t=T1～（T1+T2）段實(shí)線所示（圖中下方虛線是最大輸入電壓時(shí)的積分線）。由圖可知，輸入信號(hào)VI越大，|VO1|越大，T2就越大。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的最大優(yōu)點(diǎn)是工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。 圖4雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理(a)原理電路 (b)輸出電壓波形 雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的最大缺點(diǎn)是速度較慢，所以主要用于數(shù)字電壓表等低速測(cè)試系統(tǒng)中。表1中給出了部分ADC芯片的一些特征參數(shù)，從中可了解當(dāng)前ADC芯片的狀況，并可供使用參考。1LSB內(nèi)含8路數(shù)據(jù)選擇器以便進(jìn)行8路ADC8路8位2進(jìn)制碼LSTTL電平輸出，28腳封裝ADC08168CMOS逐次逼近VDD=5V（典型）轉(zhuǎn)換時(shí)間=90～114μs時(shí)鐘頻率=10～1200（典型640）KHz16路8位2進(jìn)制碼40腳封裝AD57110CMOS雙積分VDD(+)=+5V、VDD(－)=－15V轉(zhuǎn)換誤差≤177。1LSB2進(jìn)制補(bǔ)碼輸出ADC ICL7106/7107ADC ICL7126/7127CMOS雙積分VDD=15V(7106/26)VDD(+)=+6V，VDD()=9V(7107/27)內(nèi)有時(shí)鐘（時(shí)鐘可外接，亦可外接晶體或RC元件自激產(chǎn)生）建議鐘頻50、100、200KHz線性度177。1個(gè)字3位半7段譯碼輸出7106/26驅(qū)動(dòng)LCD7107/27驅(qū)動(dòng)LED40腳封裝MC14433（CC14433）CMOS雙積分VDD=5V（典型），VEE=－5V線性度177。1個(gè)字時(shí)鐘頻率=30～300KHzBCD碼輸出24腳 A/D轉(zhuǎn)換接口工作方式 以87C51為例，ADC的接口工作方式如圖9所示。87C51的引腳及其同ADC0809的接口線路如圖9所示。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，（也可用其它引腳）發(fā)出片選信號(hào)，并由引腳3339發(fā)出通道選擇信號(hào)，分別送ADC0809的通道地址輸入端A、B、C，選擇要進(jìn)行A/D變換的模擬通道，然后發(fā)出信號(hào)，經(jīng)或非門送ADC0809的START和ALE端，A/D轉(zhuǎn)換即被啟動(dòng)；A/D轉(zhuǎn)換完成之后，從EOC端返回87C51一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，單片機(jī)隨即用信號(hào)將A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出從D0～D7端經(jīng)P0口數(shù)據(jù)總線讀入自己的存儲(chǔ)器中。 圖4用ADC0809和87C51組成8路A/D轉(zhuǎn)換器 ADC的主要性能參數(shù)及芯片選用 ADC的性能參數(shù)主要有轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度等。 （1）分辨率 分辨率是A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨最小信號(hào)的能力，一般用輸出的2進(jìn)制位數(shù)來(lái)表示。 （2）轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換誤差是轉(zhuǎn)換結(jié)果相對(duì)于理論值的誤差，常用LSB的倍數(shù)表示，如AD571的轉(zhuǎn)換誤差≤LSB等。它是A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)時(shí)刻起到輸出端輸出穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)止所經(jīng)歷的時(shí)間。ADC0809具有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出，其8位數(shù)據(jù)線直接與CPU數(shù)據(jù)總線相連，地址譯碼線A、B、C共同接地，只選通IN0通路。由于AIE和START連接在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)，啟動(dòng)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由原理圖可知，P27與ADC0809的ALE、START和OE之間有如下關(guān)系：可見。給出被選擇的模擬通道地址；執(zhí)行一條輸出指令，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。 74ls138譯碼器工作原理：①當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/E2))和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、AA2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。②利用 EE2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。④可用在8086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存引腳功能A0~A2：地址輸入端STA（E1）：選通端/STB（/E2）、/STC（/E3）：選通端（低電平有效）/Y0~/Y7：輸出端（低電平有效）VCC：電源正GND：地圖474ls138引腳圖當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將端地址（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用 G/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。如果出現(xiàn)兩個(gè)輸出引腳同時(shí)為0的情況，說(shuō)明該芯片已經(jīng)損壞。71LS138有三個(gè)附加的控制端、和。否則，譯碼器被禁止，所有的輸出端被封鎖在高電平，如圖12所示。帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。 A/D轉(zhuǎn)換電路ADC0809的任務(wù)是將由采樣保持器來(lái)的離散時(shí)間信號(hào)幅度量化后送給主機(jī)89C51 圖41A/D電路數(shù)碼管的分類：數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對(duì)數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實(shí)都是同樣的產(chǎn)品。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖414所示。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。圖2是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖417段數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路原理圖圖417段數(shù)碼管靜態(tài)顯示電跩 原理圖之鎖存譯碼電路動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數(shù)量是多少？當(dāng)紅色與黃綠色時(shí)，；當(dāng)綠色/藍(lán)色時(shí)。由于它的價(jià)格便宜 使用簡(jiǎn)單 在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛，空調(diào)、熱水器、冰箱等等。另外，當(dāng)溫度變化時(shí)驅(qū)動(dòng)芯片還要能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流 的大小以實(shí)現(xiàn)色差平衡溫度補(bǔ)償。另外，我們所采用的超大規(guī)模集成電路還具有級(jí)聯(lián)延時(shí)開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對(duì)發(fā)光二極管的損害。 CD4511CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器?？芍苯域?qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。另外 CD4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過(guò)十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。a～g是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。所謂共陰 LED 數(shù)碼管是指 7 段 LED 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。其中ac為BCD碼輸入，a為最低位。BI為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)，B1端應(yīng)加高電平。LE是鎖存控制端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。另外，CD4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀。所謂共陰LED數(shù)碼管是指7段LED的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。用CD4511實(shí)現(xiàn)LED與單片機(jī)的原理如下420圖：圖4LED與單片機(jī)的原理譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。譯碼：CD4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù)據(jù)B、C進(jìn)行組合，得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。消隱輸出J的電平為如不考慮消隱BI項(xiàng)，便得J=（B+C）D6個(gè)LED動(dòng)態(tài)掃描顯示電路如圖421：圖426個(gè)LED動(dòng)態(tài)掃描顯示電路 通信接口電路從廣義上說(shuō)，計(jì)算機(jī)通信方式可以分為并行通信和串行通信，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。為了簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚c各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。微機(jī)中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。外部總線是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線，微機(jī)作為一種設(shè)備，通過(guò)該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級(jí)的互連。接口信號(hào)電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。RS485總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個(gè)或者256個(gè)節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個(gè)節(jié)點(diǎn)RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用），多采用屏蔽雙絞線傳輸。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。RS485接口連接器采用DB9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB9（針）。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS485收發(fā)器共模電壓范圍為7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。 (2)EMI(電磁兼容性)問(wèn)題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），信號(hào)中的共模部分就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。（2）通過(guò)PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。表2 MAX485芯片功能表發(fā)送功能表輸入接收功能表輸入輸出輸入輸出DEDIZYDEABROX1101001X101000000X高阻高阻00輸入開路110X高阻高阻10X高阻MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單，內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。在單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。同時(shí)將A和B之間加匹配電阻，一般可選100的電阻。此電路中，同一時(shí)刻MAX485芯片中的“接收器”和“發(fā)送器”只能夠有1個(gè)處于工作狀態(tài)。TLP521光耦用于保護(hù)網(wǎng)絡(luò)正常通信。五．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)目前，各種測(cè)量?jī)x器多為智能型測(cè)試量器，在儀器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免地使用微控制器或數(shù)字信號(hào)處理器作為測(cè)量?jī)x的核