基于單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計(jì)

1、歡迎下載 目錄目錄摘要摘要.1 1ABSTRACTABSTRACT.2 20 0 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述 .3 31 1 引言引言 .3 31.1 任務(wù)分析與方案確定 .31.2 單片機(jī)的系統(tǒng)分析 .41.3 A/D 轉(zhuǎn)換器的選取.61.4 傳感器的數(shù)據(jù)采集 .71.5 顯示與鍵盤(pán)分析 .92 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).11112.1 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟.112.2 ADC0809 內(nèi)部功能與引腳介紹.112.3 ADC0809 與 MCS-51 系列單片機(jī)的接口方法.142.4 控制器、振蕩源和復(fù)位電路 .152.5 鍵盤(pán)與顯示電路 .173 3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).18183.1 A/D

2、轉(zhuǎn)換.1832 標(biāo)度變換 .213.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換 .223.4 鍵盤(pán)程序 .233.5 LED 顯示程序.244 4 結(jié)論結(jié)論 .2525參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).2626致謝致謝.2727歡迎下載基于單片機(jī)的基于單片機(jī)的 A/DA/D 轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計(jì)XXX西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，重慶 400716摘要摘要：A/D 轉(zhuǎn)換是指將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這在信號(hào)處理、信號(hào)傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有重要的意義。常用的 A/D 轉(zhuǎn)換電路有專(zhuān)用 A/D 集成電路、單片機(jī) ADC 模塊，前者精度高、電路復(fù)雜，后者成本低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單?；趩纹瑱C(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換電路在實(shí)際電路中獲得了廣泛的應(yīng)用，論文對(duì)這一電路結(jié)

3、構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；AD 轉(zhuǎn)換器；電路歡迎下載Based on SCM A/D Circuit and Program DesignTANG XiaolingCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract:A/D conversion refers to analog signals into digital signals, which in signal processing, signal transmission fields

4、has the vital significance. Commonly used A/D circuit has dedicated A/D IC chip, high precision, the former ADC module circuit, the complex, low cost, simple design. Based on SCM A/D circuit in practical circuit has been widely used in the circuit, this paper makes A detailed study of the structure.

5、歡迎下載0 文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。該系統(tǒng)目的是便于對(duì)某些物理量進(jìn)行監(jiān)視。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的好壞取決于他的精度和速度。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在保證精度的情況下盡可能的提高速度以滿足實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)處理、實(shí)時(shí)控制的要求。在科學(xué)研究中應(yīng)用該系統(tǒng)可以獲得大量動(dòng)態(tài);是研究瞬間物理過(guò)程的重要手段;亦是獲取科學(xué)奧秘的重要手段之一。本文采用新穎的方法完成設(shè)計(jì),用到的集成芯片主要有 8051 單片機(jī)、ADC0809、等.ADC0809 主要作用是對(duì)八路模擬信號(hào)進(jìn)行選擇采集,并將其轉(zhuǎn)化為八位數(shù)字信號(hào),再送至主控制器(8051 單片機(jī));由單片機(jī)外界鍵盤(pán)控制，由數(shù)碼管顯示。1 引言

6、引言在設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)時(shí)，首先要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析明確設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)要求，作為系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)。合理選著系統(tǒng)的構(gòu)成方案，合理規(guī)劃分硬件和軟件的功能，以有利于兼顧性能、價(jià)格比和縮短開(kāi)發(fā)周期。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)以在充分滿足系統(tǒng)功能的前提下最簡(jiǎn)單為原則，在系統(tǒng)的運(yùn)用中，單片機(jī)被廣泛運(yùn)用。A/D轉(zhuǎn)換的方法是由傳輸信號(hào)與接收信號(hào)圖解方法，借助這種方法可以在已知發(fā)，接收點(diǎn)和存儲(chǔ)的條件下，制造出各式各樣的電器產(chǎn)品。1.1 任務(wù)分析與方案確定任務(wù)分析與方案確定根據(jù)系統(tǒng)基本要求，將本系統(tǒng)劃分為如下幾個(gè)部分：信號(hào)調(diào)理電路8 路模擬信號(hào)的產(chǎn)生與 A/D 轉(zhuǎn)換器發(fā)送端的數(shù)據(jù)采集與傳輸控制器歡迎下載人機(jī)通道的接口電路數(shù)據(jù)采集與傳

7、輸系統(tǒng)一般由信號(hào)調(diào)理電路，多路開(kāi)關(guān)，采樣保持電路，A/D，單片機(jī)，電平轉(zhuǎn)換接口，接收端單片機(jī)（或 PC 機(jī)）組成。系統(tǒng)框圖如圖1 所示圖 1 一般系統(tǒng)框圖Fig.1 general system diagram1.2 單片機(jī)的系統(tǒng)分析單片機(jī)的系統(tǒng)分析1.復(fù)位電路 單片機(jī)在開(kāi)機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。51 的RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位電平是高電平有效持續(xù)時(shí)間要有 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機(jī)時(shí)鐘頻率為 6MHz 則復(fù)位脈沖至少應(yīng)為 4us。方案一：上電復(fù)位電路 圖 2 上電復(fù)位 圖 3 外部復(fù)位 Fi

8、g.2 The reset Fig.3 External reset被測(cè)物理量傳感器預(yù)處理ADC輸入接口MCU鍵盤(pán)LED歡迎下載上電瞬間，RST 端的的電位與 Vcc 相同，隨著電容的逐步充電，充電電流減小，RST 電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加上二個(gè)機(jī)器周期，在這段時(shí)間里，振蕩建立時(shí)間不超過(guò) 10ms。復(fù)位電路的典型參數(shù)為：C 取 10uF,R 取 8.2k,故時(shí)間常數(shù)=RC=10108.210 =82ms63以滿足要求。方案二.外部復(fù)位電路按下開(kāi)關(guān)時(shí)，電源通過(guò)電阻對(duì)外接電容進(jìn)行充電，使 RES 端為高電平，復(fù)位按鈕松開(kāi)后，電容通過(guò)下拉電阻放電，逐漸使 RET 端恢復(fù)

9、低電平。圖 4 外部上電復(fù)位Fig.4 The external electric reset方案三：上電外部復(fù)位電路 典型的上電外部復(fù)位電路是既具有上電復(fù)位又具有外部復(fù)位電路，上電瞬間，C 與 Rx 構(gòu)成充電電路，RST 引腳出現(xiàn)正脈沖，只要 RST 保持足夠的高電平，就能使單片機(jī)復(fù)位。一般取 C=22uF，R=200,Rx=1k,此時(shí)=2210110 =22ms6 3當(dāng)按下按鈕，RST 出現(xiàn)5=4.2V時(shí)，使單片機(jī)復(fù)位。120010002.振蕩源 在 MCS-51 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1(19)、XTAL2(18)分別是此放大器的輸入端和輸出端。方案一：

10、內(nèi)部方式與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起組成一個(gè)自激振蕩器。歡迎下載方案二：外部方式 外部振蕩器信號(hào)的接法與芯片類(lèi)型有關(guān)。CMOS 工藝的 MCU 其 XTAL1 端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL2 端可懸空。HMOS 工藝的 MCU 則 XTAL2 端接外部時(shí)鐘信號(hào)，XTAL1 端須接地。在 MCS-51 單片機(jī)系列芯片中，用 8051 或 8751 芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。因?yàn)?8051 和 8751 是片內(nèi)有 ROM/EPROM 的單片機(jī)，用這種芯片構(gòu)成的單片及最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠。8051 構(gòu)成的最小系統(tǒng)特點(diǎn)：受集成度所限，只能用于小型控制單元。有可供用戶使用的大量的 I/O 口線。僅有

11、芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器，故存儲(chǔ)器的容量有限。8051 的應(yīng)用軟件要依靠半導(dǎo)體掩膜技術(shù)植入，適于在大批量生產(chǎn)的應(yīng)用系統(tǒng)中使用。1.3 A/D 轉(zhuǎn)換器的選取轉(zhuǎn)換器的選取1.轉(zhuǎn)換時(shí)間的選擇轉(zhuǎn)換速度是指完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)，是一個(gè)很重要的指標(biāo)。A/D 轉(zhuǎn)換器型號(hào)不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8 位逐次比較式 ADC 的轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us 左右。由于本系統(tǒng)的控制時(shí)間允許，可選 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。2.ADC 位數(shù)的選擇A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號(hào)采集的精度和分辨率。要求精度為 0.5%。對(duì)于該 8 個(gè)通道的輸入信號(hào)，8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其精度為80.39%2輸入為 05

12、V 時(shí)，分辨率為850.01961122FsNVvA/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程值Fsv ADC 的二進(jìn)制位數(shù)N歡迎下載量化誤差為850.0098(1) 2(1) 222FsNQVvADC0809 是 TI 公司生產(chǎn)的 8 位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè) 8 位的逼近型的 ADC 部分，并提供一個(gè) 8 通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。用它可直接將 8 個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測(cè)、過(guò)程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換電路的核心。1.4 傳感器的數(shù)據(jù)采集傳感器的數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集方式有順序控制數(shù)據(jù)采集和程

13、序控制數(shù)據(jù)采集。方案一：順序控制數(shù)據(jù)采集，顧名思義，它是對(duì)各路被采集參數(shù)，按時(shí)間順序依次輪流采樣。原理如下圖 5 所示，系統(tǒng)的性能完全由硬件設(shè)備決定。在每次的采集過(guò)程中，所采集參數(shù)的數(shù)目、采樣點(diǎn)數(shù)、采樣速率、采樣精度都固定不變。若要改變這些指標(biāo)，需改變接線或更換設(shè)備方能實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集時(shí)，控制多路傳輸門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的信號(hào)來(lái)自脈沖分配器，在時(shí)鐘脈沖的推動(dòng)下，這些控制信號(hào)不斷循環(huán)，使傳輸門(mén)以先后順序循環(huán)啟閉。 圖 5 順序數(shù)據(jù)采集原理 Fig.5 Sequential data collection principle方案二：程序控制數(shù)據(jù)采集，由硬件和軟件兩部分組成。 ，據(jù)不同的采集需要，在程序存儲(chǔ)器

14、中，存放若干種信號(hào)采集程序，選擇相應(yīng)的采集程序進(jìn)行采集工作，還可通過(guò)編新的程序，以滿足不同采樣任務(wù)的要求。如圖 6 所示。歡迎下載圖 6 程序控制數(shù)據(jù)采集原理Fig.6 Program control data collection principle程序控制數(shù)據(jù)采集的采樣通道地址可隨意選擇，控制多路傳輸門(mén)開(kāi)啟的通道地址碼由存儲(chǔ)器中讀出的指令確定。即改變存儲(chǔ)器中的指令內(nèi)容便可改變通道地址。由于順序控制數(shù)據(jù)采集方式缺乏通用性和靈活性，所以本設(shè)計(jì)中選用程序控制數(shù)據(jù)采集方式。采集多路模擬信號(hào)時(shí)，一般用多路模擬開(kāi)關(guān)巡回檢測(cè)的方式，即一種數(shù)據(jù)采集的方式。利用多路開(kāi)關(guān)（MUX）讓多個(gè)被測(cè)對(duì)象共用同一個(gè)采集

15、通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)。當(dāng)采集高速信號(hào)時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換器前端還需加采樣/保持(S/H)電路。待測(cè)量一般不能直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通常要進(jìn)行放大、特性補(bǔ)償、濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理。被測(cè)信號(hào)往往因?yàn)榉递^小，而且可能還含有多余的高頻分量等原因，不能直接送給 A/D 轉(zhuǎn)換器，需對(duì)其進(jìn)行必要的處理，即信號(hào)調(diào)理。如對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、衰減、濾波等。通常希望輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的信號(hào)能接近 A/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程以保證轉(zhuǎn)換精度，因此在直流電流電源輸出端與 A/D 轉(zhuǎn)換器之間應(yīng)接入放大器以滿足要求。本題要求中的被測(cè)量為 05V 直流信號(hào)，由于輸出電壓比較大，滿足 A/D轉(zhuǎn)換輸入的要求，故可省去放大器，

16、而將電源輸出直接連接至 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入歡迎下載端。多路數(shù)據(jù)采集輸入通道的結(jié)構(gòu)圖 7 所示。Fig.7 data collection input channel structure注：緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，采樣保持電路可以省略。1.5 顯示與鍵盤(pán)分析顯示與鍵盤(pán)分析對(duì)系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測(cè)量結(jié)果，主要是由鍵盤(pán)和 LED 數(shù)碼顯示器組成。緩慢變化信號(hào)和直流信號(hào)，要求用數(shù)碼管適時(shí)地進(jìn)行十進(jìn)制顯示，由于精度要達(dá)到 0.5%，所以這里用 5 只 LED 數(shù)碼顯示器來(lái)表示該十進(jìn)制數(shù)，用兩只七段數(shù)碼顯示器表示通道號(hào)。為實(shí)現(xiàn)通道的選取，用鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)控制功能。1譯碼方法用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多方

17、法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。方案一：硬件譯碼硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU 只要送出標(biāo)準(zhǔn)的 BCD 碼即可，硬件接線有一定標(biāo)準(zhǔn)。方案二：軟件譯碼 軟件譯碼是用軟件來(lái)完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來(lái)處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。2顯示方法 在該單片機(jī)系統(tǒng)中，使用 7 段 LED 顯示器構(gòu)成 8 位顯示器，段選線控制顯示的字符，位選線控制顯示位的亮或暗。圖 7 多路數(shù)據(jù)采集輸入通道結(jié)構(gòu)歡迎下載方案一：靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示，顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不用再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更

18、新時(shí)再傳送一次數(shù)據(jù)。編程容易，管理簡(jiǎn)單，顯示亮度高，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間。但引線多，線路復(fù)雜，硬件成本高。方案二：動(dòng)態(tài)顯示動(dòng)態(tài)顯示需要 CPU 時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會(huì)有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時(shí)間，但每個(gè)顯示單元都需要單獨(dú)的顯示驅(qū)動(dòng)電路，使用的硬件較多；動(dòng)態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時(shí)間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。當(dāng)顯示裝置中有多個(gè)多段 LED 時(shí)，通常采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)電路，節(jié)省開(kāi)銷(xiāo)。3顯示接口芯片的選擇方案一：8279 接口芯片8279 是 Intel 公司的通用可編

19、程鍵盤(pán)和顯示器接口電路芯片，內(nèi)部有顯示RAM。8279 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)和顯示器的自動(dòng)掃描，識(shí)別閉合鍵的鍵號(hào)，完成顯示器的動(dòng)態(tài)顯示。從而大大節(jié)省了 CPU 處理鍵盤(pán)和顯示器的時(shí)間，提高了CPU 的工作效率。另外，8279 與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，工作可靠。但8279 所需外圍元件多（顯示驅(qū)動(dòng)、譯碼等） 、命令字多，調(diào)試?yán)щy，占用電路板面積大、綜合成本高，在中小系統(tǒng)中常常大材小用。方案二：8155 接口芯片采用并行口擴(kuò)展芯片擴(kuò)展并行口的方法來(lái)設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)。用做顯示系統(tǒng)的傳統(tǒng)的芯片有 8155、8255、8279 等。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是速度快，顯示數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是，占用單片機(jī)口線多。如用 815

20、5，其內(nèi)部集成有：256 個(gè)字節(jié)的SRAM、一個(gè) 14 位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器和 3 個(gè)并行端口 PA、PB 和 PC。但此方案同樣需要驅(qū)動(dòng)顯示，同時(shí)顯示掃描還需占用 CPU 大量時(shí)間。但為設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化帶來(lái)方便，所以采用該芯片作為顯示接口芯片，A 口為位選線，B 口為段選線。歡迎下載4鍵盤(pán)電路的確定為了在控制系統(tǒng)中完成采集通道的選擇，還需要為該系統(tǒng)設(shè)置鍵盤(pán)。由于功能要求簡(jiǎn)單，僅用兩個(gè)按鍵即可完成選擇功能，降低了系統(tǒng)的硬件開(kāi)銷(xiāo)，軟件處理簡(jiǎn)單。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟轉(zhuǎn)換的一般步驟1.采樣-保持為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號(hào)的頻譜中最高頻率

21、的兩倍，這就是采樣定理，即sImax2ff 由于 A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時(shí)間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開(kāi)始。實(shí)際中采樣-保持是做成一個(gè)電路。2.量化與編碼模擬信號(hào)經(jīng)采樣-保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號(hào)的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信號(hào)在給定時(shí)刻上的瞬時(shí)值，并不是數(shù)字信號(hào)。還要把每個(gè)樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。以上為 A/D 轉(zhuǎn)換的一般步驟，在本電路中由 ADC0809 芯片完成。2.2 ADC0809 內(nèi)部功能與引腳介紹內(nèi)部功能與引腳介紹ADC0809 八位逐次逼近式 AD 轉(zhuǎn)換器是一種單片 CMOS 器件，包括 8 位模擬轉(zhuǎn)換器、8 通道轉(zhuǎn)

22、換開(kāi)關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8 路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)能直接連通 8 個(gè)單端模擬信號(hào)中的任何一個(gè)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。歡迎下載圖 8 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.8 ADC0809 internal structure1.ADC0809 主要性能逐次比較型CMOS 工藝制造單電源供電無(wú)需零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整具有三態(tài)鎖存輸出緩沖器，輸出與 TTL 兼容易與各種微控制器接口具有鎖存控制的 8 路模擬開(kāi)關(guān)分辨率：8 位功耗：15mW最大不可調(diào)誤差小于1LSB（最低有效位）轉(zhuǎn)換時(shí)間（）128us500CLKfKHz轉(zhuǎn)換精度：0.4%歡迎下載ADC0809 沒(méi)有內(nèi)部時(shí)鐘，必須由外部提供，其范圍為 101

23、280kHz。典型時(shí)鐘頻率為 640kHz2.引腳排列及各引腳的功能，引腳排列如圖 9 所示。圖 9 A/DC0809 引腳Fig.9 A/DC0809 pin各引腳的功能如下：IN0IN7：8 個(gè)通道的模擬量輸入端?？奢斎?05V 待轉(zhuǎn)換的模擬電壓。D0D7：8 位轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出端。三態(tài)輸出，D7 是最高位，D0 是最低位。A、B、C：通道選擇端。當(dāng) CBA=000 時(shí)，IN0 輸入；當(dāng) CBA=111 時(shí)，IN7 輸入。ALE：地址鎖存信號(hào)輸入端。該信號(hào)在上升沿處把 A、B、C 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開(kāi)關(guān)的地址鎖存器中，從而選通 8 路模擬信號(hào)中的某一路。START：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。從

24、START 端輸入一個(gè)正脈沖，其下降沿啟動(dòng)ADC0809 開(kāi)始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于 100200ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)它自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?。OE：輸出允許端。CLK：時(shí)鐘輸入端。ADC0809 的典型時(shí)鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100s。REF(-)、REF(+)：參考電壓輸入端。ADC0809 的參考電壓為5V。VCC、GND：供電電源端。ADC0809 使用5V 單一電源供電。當(dāng) ALE 為高電平時(shí)，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，歡迎下載并譯碼。在 START 上升沿時(shí)，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，此期間

25、 START 應(yīng)保持低電平。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑珽OC 為低電平時(shí)，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時(shí)，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE 為低電平時(shí)，D0D7 為高阻狀態(tài)，OE 為高電平時(shí)，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。2.3 ADC0809 與與 MCS-51 系列單片機(jī)的接口方法系列單片機(jī)的接口方法ADC0809 與 8051 單片機(jī)的硬件接口有 3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時(shí)等待方式，本題中選用中斷接口方式。由于 ADC0809 無(wú)片內(nèi)時(shí)鐘，時(shí)鐘信號(hào)可由單片機(jī)的 ALE 信號(hào)經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得。ALE 引腳得脈沖頻率是 8051 時(shí)鐘頻率的 1/6。該題目中

26、單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用 6MHz,則 ALE 輸出的頻率是 1MHz，二分頻后為 500Hz,符合ADC0809 對(duì)頻率的要求。由于 ADC0809 內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，所以通道地址由 P0 口的低 3 位直接與 ADC0809 的 A、B、C 相連。通道基本地址為 0000H0007H?？刂菩盘?hào)：將 P2.7 作為片選信號(hào)，在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的寫(xiě)信號(hào)和P2.7 控制 ADC 的地址鎖存和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。由于 ALE 和 START 連在一起，因此ADC0809 在鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào)和 P2.7 引腳經(jīng)或非門(mén)后，產(chǎn)生RD正脈沖作為 OE 信號(hào)，

27、用一打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。其接口電路如圖 10 所示。歡迎下載圖 10 ADC0809與MCS-51的接口電路Fig.10 ADC0809 with MCS - 51 interface circuitSTART 信號(hào)和 OE 信號(hào)的邏輯表達(dá)式為圖 11 ADC0809 時(shí)序圖Fig.11 ADC0809 timing diagram當(dāng) 8051 通過(guò)對(duì) 0000H0007H（基本地址）中的某個(gè)口地址進(jìn)行一次寫(xiě)操作，即可啟動(dòng)相應(yīng)通道的 AD 轉(zhuǎn)換；當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后,ADC0809 的 EOC 端向8051 發(fā)出中斷申請(qǐng)信號(hào)；8051 通過(guò)對(duì) 0000H0007H 中的某個(gè)口地址進(jìn)行一次讀操作，即可得

28、到轉(zhuǎn)換結(jié)果。注：ADC0809 的基準(zhǔn)電壓可通過(guò)基準(zhǔn)電壓芯片供給，如 MAX875,可供給 5V 基準(zhǔn)電壓。2.4 控制器、振蕩源和復(fù)位電路控制器、振蕩源和復(fù)位電路復(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機(jī)經(jīng)常進(jìn)入的工作狀態(tài)。單片機(jī)振蕩電路的振蕩周期和時(shí)鐘電路的時(shí)鐘周期決定了 CPU 的時(shí)序。歡迎下載1復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。無(wú)論是 HMOS 還是 CHMOS 型，在振蕩器正運(yùn)行的情況下，RST 引腳保持二個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。在 RST 端出現(xiàn)高電平的第二個(gè)周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個(gè)周期復(fù)位一次，直至 RST 端變低。本文采用上電外部復(fù)位電路，如圖 12 所示，相關(guān)參數(shù)

29、為典型值。圖 12 上電外部復(fù)位電路Fig.12 The external reset circuit2.振蕩源內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖 13 所示。外接晶體以及電容、構(gòu)成并聯(lián)諧振1c2c電路，接在放大器的反饋回路中，內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，一般晶振可在212MHz 之間任選。對(duì)外接電容值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小多少會(huì)影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。外接晶體時(shí)，和通常選 30pF 左右；外接陶瓷諧振器時(shí)，和的典型值為1c2c1c2c歡迎下載47pF。圖 13 內(nèi)部振蕩器方式Fig.13 Internal oscillator2.5 鍵盤(pán)與顯示電路鍵盤(pán)與顯示電

30、路1.鍵盤(pán)鍵盤(pán)由一組常開(kāi)按鍵開(kāi)關(guān)組成。鍵盤(pán)系統(tǒng)的主要工作包括及時(shí)發(fā)現(xiàn)有鍵閉合，并作相應(yīng)的處理。圖 14 鍵盤(pán)硬件邏輯Fig.14 Keyboard hardware logic本系統(tǒng)中采用中斷方式的開(kāi)關(guān)代替鍵盤(pán)，完成采集通道的選擇。硬件邏輯如圖 14 所示。2.顯示顯示部分為 8 個(gè)共陰極的七段 LED 顯示器，8 個(gè)七段 LED 的 adp 字段的引腳分別由 8 個(gè) OC 門(mén)同相驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。OC 門(mén)驅(qū)動(dòng)器用 7407，當(dāng) 7407 輸出低電平時(shí)，沒(méi)有電流流過(guò) LED，當(dāng) 7407 輸出為開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，電流經(jīng) 100限流電阻流入 LED 顯示器，每個(gè)七段 LED 的公共端都接一個(gè)反相驅(qū)動(dòng)器，反相

31、驅(qū)動(dòng)器使用 75452，當(dāng)某一字段需要亮?xí)r，該 LED 公共端的反相驅(qū)動(dòng)器必須是低電平輸出，并且這一字段的同相驅(qū)動(dòng)器必須是高電平輸出。單片機(jī)通過(guò) 8155 接口芯片的 A 口位選，經(jīng) B 口確定那些字段 LED 發(fā)光。LED 發(fā)光時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流計(jì)算如下，每一字段脈沖電流1()5(1.60.9)250.1CCFCSVVVImARLED 正向壓降FV歡迎下載晶體管的飽和壓降CSV公共端最大電流218 25200INImA 原理圖如圖 15 所示圖 15 顯示電路原理Fig.15 Display circuit principle3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)3.1 A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換中斷方式使用 EOC 信號(hào)作

32、為向 8051 的中斷申請(qǐng)。在主程序中，向 ADC發(fā)出首次啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)后，并計(jì)數(shù)管理轉(zhuǎn)換通道數(shù)。當(dāng)檢測(cè)到 EOC 的請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，并啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換，后繼續(xù)執(zhí)行。圖16 為 A/D 轉(zhuǎn)換程序流程圖。17 為中斷流程圖。歡迎下載 Fig.16 Data collection process flow源程序：1.由電路圖可以知道：ADC0809 的地址是 70FFh 2.ADC0809 的 8 個(gè)模擬通道所對(duì)應(yīng)的口地址是 78FFh7FFFh 3.采樣的開(kāi)始，只要對(duì)模擬通道對(duì)應(yīng)的地址寫(xiě)入一個(gè)數(shù)即啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。YN開(kāi)始定義 A/D 轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)首地址開(kāi)中斷置通道數(shù)置 DPTR啟

33、動(dòng)轉(zhuǎn)換等待中斷各通道采完？中斷處理返回關(guān)中斷 圖 16 數(shù)據(jù)采集程序流程圖歡迎下載 4.由 P1.0 查詢 ADC0809 的 EOC 信號(hào)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成 5.8 個(gè)通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果依次放入 20h27h 存儲(chǔ)單元中以下是 8 路數(shù)據(jù)采集程序org 0000h mov r1,#20h mov r2,#8h ; channel number! mov tl0,#0h mov th0,#0b8h ;mov tmod,#1h clr et0 setb tr0 mov scon,#40h mov dptr,#78ffhloop: mov a,r2 subb a,r1 jnz loop2 mov

34、r1,#0h mov dptr,#78ffh mov r1,#0h mov dptr,#78ffh loop1: jnb tf0,loop1 clr tf0 mov tl0,#0h mov th0,#0b8h loop2: movx dptr,a ;start A/Dloop3: jb p1.0,loop3loop4: jnb p1.0,loop4 ;check flag movx a,dptr ;read result Fig.17 Data acquisition interrupt 開(kāi)始取轉(zhuǎn)換量存入 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通道號(hào)+1緩存單元地址+1通道數(shù)-1啟動(dòng)下次轉(zhuǎn)換返回圖 17 數(shù)據(jù)

35、采集中斷程序流程圖歡迎下載 mov r1,a ;save result rogram flowchart inc dph ;next channel inc r1 ljmp loop end32 標(biāo)度變換標(biāo)度變換該單片機(jī)系統(tǒng)中，被測(cè)量經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，均統(tǒng)一為 0255 二進(jìn)制碼，因此要把 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)碼 X 變換成被測(cè)量的實(shí)際數(shù)值。 Fig.18 Scale transform program flowchart開(kāi)始定義標(biāo)度變換緩沖區(qū)R0 指向 A./D 轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)標(biāo)度變換變換完畢？返回NY圖 18 標(biāo)度變換程序流程圖歡迎下載3.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換由于標(biāo)度變換后得到兩個(gè)字節(jié)的實(shí)際數(shù)值

36、，不能直接送顯示端顯示，須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚恚ù颂帉⑵滢D(zhuǎn)換為 5 位非壓縮 BCD 碼） ，才能送顯示端輸出顯示。開(kāi)始置 BCD 碼個(gè)數(shù)置 BCD 碼存儲(chǔ)單元的首地址取數(shù)至 R4R5通道號(hào)左移 1 位置取數(shù)地址指針 R0 的初值置通道號(hào)存儲(chǔ)單元置除數(shù)存入顯示緩沖區(qū)顯示緩沖區(qū)地址+1調(diào)用 NDIV 子程序BCD 轉(zhuǎn)換完畢？返回YN圖 19 雙字節(jié)二進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD 碼程序流程圖歡迎下載 圖 20 鍵盤(pán)中斷程序流程圖Fig.19 Double byte binary integer convert BCD program flow3.4 鍵盤(pán)程序鍵盤(pán)程序鍵盤(pán)部分軟件主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)通道號(hào)指示緩沖區(qū)的數(shù)值進(jìn)行增或減，從而控制通道的選擇。Fig.20 Keyboard program flow interruption開(kāi)始 PSW,ACC 壓棧保護(hù)按鍵 2 中斷(通道減)按鍵 1 中斷（通道加）PSW,ACC 出棧P1.