《微機接口技術及應用》課件第4章

第4章微機系統(tǒng)的Proteus典型案例4.7A/D轉(zhuǎn)換的應用——利用ADC0808檢測電壓4.8D/A轉(zhuǎn)換的應用——利用DAC0832繪制正弦波4.9傳感器的應用——基于光敏電阻的自動汽車大燈4.10繼電器的應用——汽車燈光系統(tǒng)

4.1基本I/O接口應用——鎖存器驅(qū)動7SEG數(shù)碼管

4.1.1案例說明七段式數(shù)碼管是微機系統(tǒng)常見的顯示器件,本案例利用鎖存器作為LED數(shù)碼管的驅(qū)動,編程實現(xiàn)在6位7SEG數(shù)碼管中顯示“123456”的目的。案例原理圖及元器件如圖4.1所示。圖4.1基本I/O應用電路原理圖

4.1.2硬件設計

8086的地址鎖存單元電路和I/O接口譯碼電路基本上是通用的,與第3章的內(nèi)容一致,這里不再贅述。如果項目只需要用到16根地址總線AD0~AD15,則可以省略掉第3片鎖存器。鎖存器與7SEG數(shù)碼管之間的電路原理圖如圖4.2所示。圖4.2鎖存器驅(qū)動數(shù)碼管電路原理圖

LED數(shù)碼管由7~8個發(fā)光二極管組成,其基本構(gòu)造如圖4.3所示。圖4.3LED數(shù)碼管原理示意圖

如圖4.3所示的是八段數(shù)碼管,該八段發(fā)光管按順時針分別稱為a、b、c、d、e、f、g和小數(shù)點h。有的數(shù)碼管不帶小數(shù)點,這種數(shù)碼管稱為七段數(shù)碼管。LED數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。數(shù)碼管顯示某個字符只要其對應段上的發(fā)光二極管發(fā)亮即可,通過發(fā)光管的不同組合,可顯示數(shù)字0~9、部分英文字母及某些特殊字符。以圖4.3(b)共陰極數(shù)碼管為例,如顯示字符“1”,只需使b和c兩個段亮,其他段暗。通常把控制發(fā)光二極管的8位二進制數(shù)稱為段碼,表4.1給出數(shù)碼管的段碼表。

在本案例中,利用兩片74LS373分別連接7SEG數(shù)碼管的段控制端口(字形口)和位控制端口(字位口)。其中,U8的輸出引腳Q5~Q0(沒用到的引腳懸空,為高電平)連接數(shù)碼

管的位控制端口,在片選信號IO0和寫信號WR都是低電平的條件下,由U8的輸出信號確定將要顯示字符的那個數(shù)碼管。數(shù)碼管的位控制端口低電平有效,表4.2給出U8輸出信號與選通數(shù)碼管之間的關系。

4.1.3程序設計

本實例的程序代碼如下:

4.1.4仿真調(diào)試———源代碼調(diào)試

在原理圖窗口單擊開始仿真按鈕,Proteus啟動原理圖仿真,按照設計好的程序在6位數(shù)碼管顯示“123456”。

Proteus8提供了強大的代碼和硬件聯(lián)合調(diào)試的工具VSM

Studio,已經(jīng)集成在代碼編輯窗口,可以通過菜單快捷地打開調(diào)試界面。首先,在原理圖編輯窗口或代碼編輯窗口單擊“Debug”菜單,彈出圖4.4所示的菜單。圖4.4Debug菜單

單擊“StartVSMDebugging”打開如圖4.5所示的VSMStudio調(diào)試窗口,該窗口與代碼編輯窗口相似,只是增加了調(diào)試工具欄和底部的調(diào)試窗口。此時,仿真處于“已經(jīng)啟動”的狀態(tài),電路處在一個穩(wěn)定的工作點,代碼還沒有執(zhí)行,也沒有時間的消逝。

如果源代碼窗口沒有顯示任何的源代碼,可以在圖4.5中窗口上部的下拉列表中選中任何一個需要調(diào)試的源代碼。

1.單步調(diào)試

單步運行程序就是控制程序一行一行地執(zhí)行,觀察每條語句執(zhí)行的結(jié)果,在Debug菜單和調(diào)試工具欄提供了3種單步運行的方式:StepOverSourceLine(單步運行)、Step

IntoSourceLine(單步跟蹤運行)和StepOutfromSourceLine(跳出程序行運行),如圖4.4所示。啟動單步運行有3種方式:在如圖4.5所示的代碼調(diào)試窗口單擊單步調(diào)試按鈕,或單擊單步仿真按鈕,或利用快捷鍵F10,都可以對源代碼進行單步運行調(diào)試。圖4.5ProteusVSMStudio調(diào)試窗口

2.交互仿真

Proteus8提供了一個新的調(diào)試彈出窗口控件Active

Popups,該工具可以在原理圖中選定一部分電路,在仿真調(diào)試的過程中,該部分選定的電路會在VSMStudio頁面中顯示

出來。在調(diào)試程序的同時也可以觀察原理圖選定部分的運行結(jié)果,即所謂的交互仿真。

在原理圖編輯窗口的模式工具欄單擊Active

Popups

Modes按鈕,接下來在需要顯示的元器件四周畫出一個方框,具體操作是首先在數(shù)碼管左上角單擊鼠標左鍵,然后鼠標

移動到數(shù)碼管右下角再次單擊左鍵,這樣,就在數(shù)碼管四周劃出了一個藍色虛線方框,表示已經(jīng)將數(shù)碼管選中,如圖4.6所示。圖4.6ActivePopups選中的窗口

啟動源代碼調(diào)試,可以看到在窗口中已經(jīng)有了選中的元器件。在Debug菜單中選中AnimatedSingleStep(單步動態(tài)運行),源代碼以自動模式單步運行,同時窗口右側(cè)數(shù)碼管中出現(xiàn)動態(tài)的顯示結(jié)果,如圖4.7所示。圖4.7交互仿真調(diào)試窗口

4.28255A的基本應用——輸入與輸出

4.2.1案例說明

設計好的8255A基本輸入、輸出應用電路原理圖如圖4.8所示。

4.2.2硬件設計

8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片,有3個8位并行I/O口,共24位,其各端口工作方式由軟件編程設定,是應用最廣泛的可編程并行接口芯片。

8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.9所示,由數(shù)據(jù)總線緩沖器,數(shù)據(jù)端口A、端口B和端口C,A組、B組控制電路和讀/寫控制邏輯電路四部分組成。圖4.98255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

使用8255A設計硬件電路之前,需要了解其各控制信號的狀態(tài)及功能,如表4.3所示。

具體的8255A接口電路原理圖如圖4.10所示。

如圖4.10所示,74LS138譯碼器Y0引腳連接至8255A的片選端,8086的地址線A2、A1分別連接8255A的A1、A0引腳。根據(jù)表4.3可知8255A芯片端口A的地址是8000H,端口B的地址是8002H,端口C的地址是8004H,控制端口的地址是8006H。圖4.108255A接口電路原理圖

4.2.3程序設計

4.2.4仿真調(diào)試———虛擬儀器

為了更加清晰地觀察兩種波形的輸出結(jié)果,案例中加入了一個示波器。具體操作方法是:

(1)單擊模式工具欄中的虛擬儀器(Virtual

Instrument

Mode)按鈕,對象選擇器窗口顯示出Proteus8提供的13種虛擬儀器,如圖4.11所示。圖4.11Proteus提供的虛擬儀器

(2)從中選擇OSCILLOSCOPE(四輸入示波器),放置在原理圖中,并將示波器的A輸入端連接PB0,D輸入端連接PC0,如圖4.10所示。

單擊仿真開始按鈕,啟動項目的仿真。在原理圖界面閉合LED開關,可以看到數(shù)碼管循環(huán)顯示字符“0→1→…→9→A→…→F”,關閉LED開關,數(shù)碼管關閉。閉合方波開關,可以看到D2以固定頻率閃爍。閉合PWM波開關,可以看到D1以PWM波的頻率閃爍。

此時,原理圖仿真窗口中并沒有示波器的虛擬仿真界面。單擊菜單欄中的Debug菜單,彈出如圖4.12所示的菜單,選中“DigitalOscilloscope”,在仿真窗口中將會顯示示波器的虛擬仿真界面,黃色(上面的)波形即為8255A的PB0輸入示波器A通道的PWM波,如圖4.13所示。圖4.12Debug菜單圖4.13示波器虛擬仿真界面———PWM波

切換開關,示波器界面變成如圖4.14所示,綠色(下面的)波形顯示的是8255A的PC0輸入示波器D通道的方波。

虛擬示波器的使用方法如同真實示波器一樣,可以在虛擬界面上操作旋鈕、按鍵等調(diào)節(jié)時基、增益、觸發(fā)信號、耦合方式、坐標位置等參數(shù),最終獲取信號的有效波形。圖4.14示波器虛擬仿真界面———方波

4.38255A的實際應用——十字路口信號燈

4.3.1案例說明針對十字路口的交通通行指揮的實際需求,可利用8255A設計交通信號燈的控制程序,即能滿足實際控制目的。設計好的案例原理圖如圖4.15所示。

4.3.2硬件設計

本案例中,8255A與8086的連接方式與案例4.2基本相同,這也是8086與8255A接口電路的典型模式。端口C工作在輸入方式,PC0連接一個外部開關作為系統(tǒng)的啟?？?/p>

制。端口A和端口B均工作在輸出方式,其中PA0、PA1、PA2分別連接北方交通燈的R、Y、G(紅、黃、綠)三盞燈;PA3、PA4、PA5分別連接南方交通燈的R、Y、G(紅、黃、綠)三盞燈;PB0、PB1、PB2分別連接西方交通燈的R、Y、G(紅、黃、綠)三盞燈;PB3、PB4、PB5分別連接東方交通燈的R、Y、G(紅、黃、綠)三盞燈。

實際系統(tǒng)中,信號燈的電壓和電流并不是微機系統(tǒng)標準的5V電壓和mA級小電流,往往要大得多。為了驅(qū)動信號燈,控制系統(tǒng)還要增加繼電器等低壓電氣元件。本案例以程序設計為主,默認信號燈的電氣規(guī)格與8255A相同。

詳細的交通信號燈系統(tǒng)連接如圖4.16所示。圖4.16十字路口信號燈連接線路圖

4.3.3程序設計

本案例的程序設計基于通用的信號燈控制流程,如下所示:

4.3.4仿真調(diào)試——交互仿真

本案例調(diào)試程序時最好加入ActivePopupsModes的元器件窗口,比如開關和交通燈系統(tǒng)。按照4.1節(jié)所述,在原理圖中單擊按鈕,分別把開關和交通燈包圍起來,如圖

4.17所示。

單擊暫停仿真按鈕,也可以進入源代碼編輯窗口,調(diào)整好源代碼窗口和交互仿真窗口的相對位置,方便進行調(diào)試。初始界面如圖4.18所示。

從圖中看出,現(xiàn)在可以很方便地在源代碼調(diào)試窗口對開關進行操作。先不要閉合開關,繼續(xù)保持斷開狀態(tài)。利用快捷鍵F10單步運行程序,執(zhí)行到代碼的初始化交通燈那部分程序時,交互仿真窗口中的交通燈全部熄滅,與程序功能一致。交通燈初始化交互仿真調(diào)試界面如圖4.19所示。

繼續(xù)單步運行,當運行到檢測開關狀態(tài)程序段時,如果開關仍舊斷開,系統(tǒng)在初始化程序段循環(huán)執(zhí)行,等待開關閉合。

閉合開關,再次單步運行,將會進入到P0開始狀態(tài),南北紅燈點亮,如圖4.20所示。

通過交互仿真調(diào)試過程,可以讓設計人員更容易發(fā)現(xiàn)程序中的問題以便進行修改。本案例交通燈的工作流程比較長,手動單步運行雖然有效,但是不便于檢測完整的交通燈工作流程效果。利用Alt+F11快捷鍵啟動單步動態(tài)運行,能夠在源代碼調(diào)試窗口檢測交通燈的實際運行效果。但是,由于調(diào)試運行時的指令不是以真實的8086時鐘頻率來運行的,因此指的運行時長比較長,案例中的延時程序變量需要做一點修改才能適合交互仿真調(diào)試。

4.48253A的基本應用——6種工作方式

4.4.1案例說明定時器與計數(shù)器是微機系統(tǒng)中非常重要的功能器件,是過程控制必不可少的部件。8253A芯片是Intel公司生產(chǎn)的通用可編程定時/計數(shù)器,其定時時間與計數(shù)次數(shù)可以根據(jù)程序需要靈活地進行設定,典型的應用包括:可編程的方波頻率發(fā)生器、分頻器、實時時鐘、事件計數(shù)器和單脈沖發(fā)生器等。8253A芯片內(nèi)部有三個通道的計數(shù)/定時器,每個通道都有6種工作方式,各種工作方式的功能及其時序邏輯如下。

1.方式0:計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷

2.方式1:可編程的單拍負脈沖

3.方式2:分頻脈沖發(fā)生器

4.方式3:分頻方波發(fā)生器

5.方式4:軟件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器

6.方式5:硬件觸發(fā)選通脈沖發(fā)生器

本案例設計了一個8253A的6種工作方式的基本微機系統(tǒng)應用電路,提供了一個學習8253A基本應用的項目實踐,設計好的電路原理圖如圖4.21所示。

4.4.2硬件設計

8253A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.22所示。

從結(jié)構(gòu)圖中可以看出,8253A內(nèi)部有三個相互獨立、結(jié)構(gòu)相同的計數(shù)器,分別稱為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部功能電路聯(lián)系——時鐘輸入

端CLK、門控信號輸入端GATE和輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制字寄存器,它的內(nèi)容就決定了該計數(shù)器的工作方式。數(shù)據(jù)總線緩沖器負責與8086傳送數(shù)據(jù),通過8根引腳與8086的數(shù)據(jù)總線連接。讀/寫控制電路是8253A工作的控制器,它的各個引腳狀態(tài)與對應的功能如表4.4所示。圖4.228253A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

按照8253A芯片引腳的設計功能,可以設計出它與8086之間的接口電路原理圖。另外根據(jù)實現(xiàn)8253A的6種工作方式應用功能的需要,添加一些外部電路的元器件,構(gòu)成了如圖4.23所示的8253A工作方式應用電路。圖4.238253A的工作方式應用電路原理圖

上圖中為U7的CLK1、CLK2提供時鐘信號的元件是時鐘發(fā)生器。單擊原理圖窗口左側(cè)模式工具欄中的信號發(fā)生器模式(GeneratorMode)按鈕,在對象選擇器窗口顯示出

Proteus提供的14種信號源。單擊其中的“DCLOCK”,即可在原理圖添加“數(shù)字時鐘發(fā)生器”,并將其連接至8253A相應的CLK引腳。之后,還需要雙擊數(shù)字發(fā)生器圖標,在彈出的窗口中設置它的參數(shù)。上述兩個數(shù)字時鐘發(fā)生器的參數(shù)設置如圖4.24所示。圖4.24數(shù)字時鐘發(fā)生器設置窗口

4.4.3程序設計

設計好的案例程序如下:

在對8253A進行編程之前,需要對其進行初始化。8253A初始化編程步驟是:先寫控制字到8253A的控制端口,再寫計數(shù)器初值到相應的計數(shù)器端口。具體實現(xiàn)就是在8253A上電后,由CPU向8253A的控制寄存器寫入一個控制字,就可以規(guī)定8253A的工作方式、計數(shù)值的長度以及計數(shù)所用的數(shù)制等,另外根據(jù)要求將計數(shù)值寫入8253A的相應通道。8253A的方式控制字設置說明如圖4.25所示。圖4.258253A控制字設置說明

4.4.4仿真調(diào)試——多對象調(diào)試

按照前幾節(jié)的仿真調(diào)試方法,對本案例進行原理圖仿真和源代碼調(diào)試,深入分析8253A的6種工作方式的特點和區(qū)別。源代碼調(diào)試窗口如圖4.26所示。圖4.268253A工作方式應用電路仿真調(diào)試

4.5.1案例說明

本案例設計了一個8259中斷控制的應用,以一個按鈕引起外部硬件中斷,8259進行中斷管理,最終控制8個LED在每次按下按鈕時輪流點亮。案例的電路原理圖如圖4.27所示。

4.58259的基本應用——按鈕中斷控制LED圖4.278259中斷應用電路原理圖

4.5.2硬件設計

8259的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.28所示。圖4.288259內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖4.298259接口電路圖

8個LED輸出驅(qū)動電路如圖4.30所示,由鎖存器來控制。圖4.30LED接口電路圖

4.5.3程序設計

8259是可編程中斷控制器,在其工作之前,必須采用寫入控制命令的方法來對其進行初始化;在其工作時,還可以采用相同的方式來改變其工作狀態(tài),這就是8259A的編程。控制命令分為初始化命令字ICW和操作命令字OCW。ICW有4個,分別是ICW1~ICW4;OCW有3個,分別是OCW1~OCW3,它們被寫入8259后,分別保存在相應的寄

存器中,例如,ICW1保存在ICW1寄存器中,OCW1保存在OCW1寄存器中。8259A的編程分為初始化編程和操作方式編程。

(1)初始化編程:初始化編程是在8259工作之前,通過軟件向其寫入初始化命令字ICW1~ICW4,設置其初始工作方式。

(2)操作方式編程:操作方式編程是在8259工作的過程中,通過軟件向其寫入操作命令字OCW1~OCW3,改變其工作方式。OCW可在8259初始化后的任何時刻寫入。

按照8259的編程方法和案例實際要求,設計好的程序如下:

4.5.4仿真調(diào)試——中斷程序

運行原理圖仿真,可以檢測是否每按下一次按鈕就按照順序且循環(huán)地點亮LED。8259中斷應用的原理圖仿真如圖4.31所示。

單純從原理圖仿真還是無法看出中斷程序的運行方式,因此必須要進行源代碼調(diào)試仿真。按照前幾節(jié)的方法,將按鈕和LED燈組加入交互仿真窗口,然后啟動源代碼調(diào)試,如

圖4.32所示。圖4.328259中斷應用的源代碼仿真

開始“單步動態(tài)調(diào)試”,觀察到隨著代碼的逐行執(zhí)行,LED初始化,變成熄滅狀態(tài)。代碼執(zhí)行到WAIT0處就停止了,等待中斷的產(chǎn)生,如圖4.33所示。圖4.33等待中斷時的仿真界面

此時,按下按鈕,發(fā)現(xiàn)程序?qū)⑻D(zhuǎn)到LED中斷服務程序,開始執(zhí)行后,點亮LEDD1,中斷結(jié)束后返回WAIT0處等待下一個中斷的產(chǎn)生。周而復始,循環(huán)執(zhí)行。LED按照D1~D8的順序循環(huán)點亮。

4.68259中斷控制6位數(shù)碼管

4.6.1案例說明本案例利用8259實時采集外部中斷的發(fā)生,當按鈕按下時,中斷在運行的數(shù)碼管顯示程序,并調(diào)用中斷服務程序?qū)?shù)碼管顯示程序的參數(shù)進行修改,之后再返回數(shù)碼管顯示程序繼續(xù)執(zhí)行。設計好的電路原理圖如圖4.34所示。

4.6.2硬件設計

8086地址鎖存單元和總線電路的設計還是采用以往的典型設計模式,譯碼電路也還是采用74LS138譯碼產(chǎn)生8個I/O接口地址,8259的接口電路與案例4.5的連接方式相同。6位數(shù)碼管的控制同案例4.1相同,還是采用的是兩片鎖存器74273分別連接它的位控制端口和段控制端口,但是與案例4.1不同的是本數(shù)碼管是共陽極方式。數(shù)碼管初始的運行狀態(tài)是每一位數(shù)碼管動態(tài)地循環(huán)顯示數(shù)字0,如圖4.35所示。圖4.356位數(shù)碼管初始運行狀態(tài)

4.6.3程序設計

設計好的程序如下:

4.6.4仿真調(diào)試

開始原理圖仿真運行,在數(shù)碼管動態(tài)循環(huán)顯示數(shù)字的同時按動按鈕以產(chǎn)生外部硬件中斷,可以看到數(shù)碼管顯示的數(shù)字在每次按下按鈕的同時會做出加1操作,甚至在6位數(shù)碼

管的一個顯示循環(huán)周期中響應多次按鈕產(chǎn)生的中斷,如圖4.36所示。圖4.366位數(shù)碼管在中斷產(chǎn)生時的狀態(tài)瞬間

4.7A/D轉(zhuǎn)換的應用——利用ADC0808檢測電壓

4.7.1案例說明在第2章介紹過計算機與外部模擬信號之間必須要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換(模/數(shù)轉(zhuǎn)換)和D/A轉(zhuǎn)換(數(shù)/模轉(zhuǎn)換),才能交換信息,模擬量處理過程如圖2.9所示。本案例針對A/D轉(zhuǎn)換設計了一個檢測、轉(zhuǎn)換、顯示電壓數(shù)值的實例,其電路原理圖如4.37所示。

4.7.2硬件設計

1.8255控制數(shù)碼管

前面兩個案例中,數(shù)碼管的控制電路采用的是簡單I/O接口芯片——鎖存器74LS273,本案例換成可編程接口芯片8255A構(gòu)成控制電路。8255A的控制引腳、數(shù)據(jù)引腳的連接方式還是典型接法,端口A的PA0作為輸入端接入一個開關用來啟動檢測電壓,端口B連接4位共陰極數(shù)碼管的段控制端口,端口C的高4位連接數(shù)碼管的位控制端口。電路圖如圖4.38所示。圖4.388255A連接數(shù)碼管電路原理圖

2.ADC0808電路

ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4.39所示,其內(nèi)部有一個8通道多路開關,它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號,只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本,功能基本相同。一般在硬件仿真時采用ADC0808進行A/D轉(zhuǎn)換,實際使用時采用ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換。圖4.39ADC0808內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

ADC0808的各種引腳的說明如下。

(1)IN0~IN7——8路模擬輸入,ADC0808對輸入模擬量的要求:信號單極性,電壓范圍是0~5V,若信號太小,必須進行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應該保持不變,如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路。通過3根地址譯碼線ADDA

、ADDB、ADDC

的組合來選通IN0~IN7其中的一路,具體的關系如表4.5所示。

(2)D7~D0———A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出端,為三態(tài)可控輸出,故可直接和微處理器數(shù)據(jù)線連接。8位排列順序是D7為最高位,D0為最低位。

(3)ADDA

、ADDB、ADDC———模擬通道選擇地址信號,ADDA

為低位,ADDC

為高位。地址信號與選中通道的對應關系如表4.5所示。

(4)VREF(+)、VREF(-)———正、負參考電壓輸入端,用于提供片內(nèi)ADC電阻網(wǎng)絡的基準電壓。在單極性輸入時,VREF(+)=5V,VREF(-)=0V;輸出數(shù)字量與輸入模擬電壓之間的轉(zhuǎn)換公式如下:

(5)ALE——地址鎖存允許信號,高電平有效。當此信號有效時,A、B、C三位地址信號被鎖存,譯碼選通對應模擬通道。在使用時,該信號常和START信號連在一起,以

便同時鎖存通道地址和啟動A/D轉(zhuǎn)換。

(6)START——A/D轉(zhuǎn)換啟動信號,正脈沖有效。加于該端的脈沖的上升沿使逐次逼近寄存器清零,下降沿開始A/D轉(zhuǎn)換。如正在進行轉(zhuǎn)換時又接到新的啟動脈沖,則原來

的轉(zhuǎn)換進程被中止,重新從頭開始轉(zhuǎn)換。

(7)EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,高電平有效。該信號在A/D轉(zhuǎn)換過程中為低電平,其余時間為高電平。該信號可作為被CPU查詢的狀態(tài)信號,也可作為對CPU的中斷請求信號。在需要對某個模擬量不斷采樣、轉(zhuǎn)換的情況下,EOC也可作為啟動信號反饋接到START端,但在剛加電時需由外電路第一次啟動。

(8)OE——輸出允許信號,高電平有效。當微處理器送出該信號時,ADC0808/0809的輸出三態(tài)門被打開,使轉(zhuǎn)換結(jié)果通過數(shù)據(jù)總線被讀走。在中斷工作方式下,該信號往往是CPU發(fā)出的中斷請求響應信號。

(9)CLOCK——時鐘輸入信號,ADC0808的內(nèi)部沒有時鐘電路,所需時鐘信號必須由外界提供,通常使用頻率為500kHz

ADC0808/0809的工作時序如圖4.40所示。當通道選擇地址有效時,ALE信號一出現(xiàn),地址便馬上被鎖存,這時轉(zhuǎn)換啟動信號緊隨ALE之后(或與ALE同時)出現(xiàn)。START

的上升沿將逐次逼近寄存器SAR復位,在該上升沿之后的2μs加8個時鐘周期內(nèi)(不定),EOC信號將變?yōu)榈碗娖?以指示轉(zhuǎn)換操作正在進行中,直到轉(zhuǎn)換完成后EOC再變?yōu)楦唠娖?。微處理器收到變?yōu)楦唠娖降腅OC信號后,便立即送出OE信號,打開三態(tài)門,讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。圖4.40ADC0808/0809工作時序

設計好的ADC0808電路如圖4.41所示。圖4.41ADC0808電路原理圖

4.7.3程序設計

設計好的程序如下:

4.7.4仿真調(diào)試

啟動原理圖仿真,通過鼠標單擊“+”、“-”圖標來改變可調(diào)電阻RV1中間抽頭的位置,可以從電壓表上的讀數(shù)看到輸入電壓在變化,微機系統(tǒng)檢測到開關SW1閉合時才會

啟動ADC0808轉(zhuǎn)換,利用軟件延時等待轉(zhuǎn)換結(jié)束,之后程序處理轉(zhuǎn)換得到二進制數(shù)據(jù),將其變換成對應的十進制電壓值并顯示在數(shù)碼管上,如圖4.42所示。下面給出兩個不同輸入

電壓時的仿真界面,可以看出無論采集電壓還是模/數(shù)轉(zhuǎn)換都是很精確的。圖4.42ADC0808電路的仿真調(diào)試

4.8D/A轉(zhuǎn)換的應用——利用DAC0832繪制正弦波

4.8.1案例說明利用8086系統(tǒng)常用的數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832芯片繪制正弦波曲線,設計好的電路原理圖如圖4.43所示。

4.8.2硬件設計

DAC0832是使用較多的一種8位D/A轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時間為1μs,工作電壓為5~15V,基準電壓為±10V。圖4.44是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4.44DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1)單極性輸出

DAC0832的單極性輸出電路如圖4.45所示。圖4.45DAC0832的單極性輸出電路

2)雙極性輸出

DAC0832的雙極性輸出電路如圖4.46所示。圖4.46DAC0832的雙極性輸出電路

按照單極性電壓輸出模式,設計好的DAC0832電路原理圖如圖4.47所示。圖4.47DAC0832電路原理圖

4.8.3程序設計

輸出正弦波的方法其實就是將連續(xù)曲線采樣處理,得到在某一周期下的數(shù)字量,然后再利用數(shù)/模轉(zhuǎn)換將數(shù)字量還原成曲線的過程。程序中已經(jīng)對幅值、周期確定的正弦波進行了采樣,并獲得了采樣的數(shù)據(jù),保存在BUF中。

4.8.4仿真調(diào)試

運行原理圖仿真,閉合開關時,可以看到DAC0832輸出端連接的電壓表開始有數(shù)值的變化。同時可以通過示波器觀察到系統(tǒng)輸出的信號為所期望輸出的正弦波,如圖4.48所示。圖4.48DAC0832電路的輸出波形圖

4.9傳感器的應用——基于光敏電阻的自動汽車大燈

4.9.1案例說明傳感器是微機控制系統(tǒng)的重要檢測元件,形式多樣、類型豐富,但是它們的基本應用模式還是大致相同的。本案例以測量光照度的光敏電阻為對象,構(gòu)建一套簡易的汽車大燈自動控制系統(tǒng)。為了使系統(tǒng)具有良好的替換性和擴展性,本案例將傳感器測控系統(tǒng)制作成獨立的接口電路板,在Proteus中設計成子電路的形式再與8086最小系統(tǒng)相連接。設計好的電路原理圖如圖4.49所示。

4.9.2硬件設計

如圖4.49所示,本案例采用了層次式設計,即包括主電路和子電路兩層電路。主電路是8086最小系統(tǒng),而子電路就是傳感器檢測系統(tǒng)。本案例的傳感器檢測接口電路的原理圖

如圖4.50所示。圖4.50光敏電阻接口電路原理圖

首先,單擊模式工具欄上面的SubcircuitMode(子電路模式)

按鈕,進入子電路模式。在對象選擇器窗口顯示出子電路可用的端口類型,如圖4.51所示。圖4.51子電路的端口

在原理圖的空白位置單擊鼠標左鍵選中一個起點,移動鼠標,將會出現(xiàn)一個紅色框隨著鼠標移動,再次單擊左鍵確定終點,繪制成的方框就是子電路的方框圖形。雙擊子電路

方框,彈出子電路編輯窗,可以為該子電路重新命名、添加注釋等。給它命名為LDR,即光敏電阻(LightDependentResistor),上述過程如圖4.52所示。圖4.52繪制子電路方框圖

其次,設計子電路的原理圖。設計子電路原理圖必須要從主電路進入子電路窗口,有兩種常用的方法:

(1)在子電路方框圖上面單擊鼠標右鍵,然后在彈出窗口中選擇“GotoChildSheet”命令,即可打開子電路的原理圖編輯窗口;

(2)鼠標