基于單片機的AD轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計

1、 目錄目錄摘要摘要.1 1ABSTRACTABSTRACT.2 20 0 文獻綜述文獻綜述 .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 顯示與鍵盤分析 .92 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計.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 系列單片機的接口方法.142.4 控制器、振蕩源和復(fù)位電路 .152.5 鍵盤與顯示電路 .173 3 軟件設(shè)計軟件設(shè)計.18183.1 A/D 轉(zhuǎn)換.1

2、832 標度變換 .213.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換 .223.4 鍵盤程序 .233.5 LED 顯示程序.244 4 結(jié)論結(jié)論 .2525參考文獻參考文獻.2626致謝致謝.2727西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）1基于單片機的基于單片機的 A/DA/D 轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計轉(zhuǎn)換電路與程序設(shè)計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)換是指將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這在信號處理、信號傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有重要的意義。常用的 A/D 轉(zhuǎn)換電路有專用 A/D 集成電路、單片機 ADC 模塊，前者精度高、電路復(fù)雜，后者成本低、設(shè)計簡單?；趩纹瑱C的 A/D 轉(zhuǎn)換電路在實際電路中獲得了廣泛的

3、應(yīng)用，論文對這一電路結(jié)構(gòu)進行了詳細的研究。關(guān)關(guān)鍵詞鍵詞：單片機；AD 轉(zhuǎn)換器；電路西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）2Based 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, s

4、ignal transmission fields 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 detail

5、ed study of the structure.西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）30 文獻綜述文獻綜述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號。該系統(tǒng)目的是便于對某些物理量進行監(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)計時,應(yīng)在保證精度的情況下盡可能的提高速度以滿足實時采樣、實時處理、實時控制的要求。在科學(xué)研究中應(yīng)用該系統(tǒng)可以獲得大量動態(tài);是研究瞬間物理過程的重要手段;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,用到的集成芯片主要有 8051 單片機、ADC0809、等.ADC0809 主要作用是對八路模擬信號進行選擇采集,并將其轉(zhuǎn)化為八位數(shù)字信號

6、,再送至主控制器(8051 單片機);由單片機外界鍵盤控制，由數(shù)碼管顯示。1 引言引言在設(shè)計一個控制系統(tǒng)時，首先要對系統(tǒng)進行分析明確設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求，作為系統(tǒng)方案設(shè)計的依據(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、價格比和縮短開發(fā)周期。硬件設(shè)計應(yīng)以在充分滿足系統(tǒng)功能的前提下最簡單為原則，在系統(tǒng)的運用中，單片機被廣泛運用。A/D轉(zhuǎn)換的方法是由傳輸信號與接收信號圖解方法，借助這種方法可以在已知發(fā)，接收點和存儲的條件下，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)劃分為如下幾個部分：信號調(diào)理電路8 路模擬信號的產(chǎn)生與

7、 A/D 轉(zhuǎn)換器發(fā)送端的數(shù)據(jù)采集與傳輸控制器西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）4人機通道的接口電路數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路，多路開關(guān)，采樣保持電路，A/D，單片機，電平轉(zhuǎn)換接口，接收端單片機（或 PC 機）組成。系統(tǒng)框圖如圖1 所示被測物理量傳感器預(yù)處理ADC輸入接口MCU鍵盤LED圖 1 一般系統(tǒng)框圖Fig.1 general system diagram1.2 單片機的系統(tǒng)分析單片機的系統(tǒng)分析1.復(fù)位電路 單片機在開機時都需要復(fù)位，以便中央處理器 CPU 以及其他功能部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。51 的RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端。復(fù)位電平是高電平有

8、效持續(xù)時間要有 24 個時鐘周期以上。本系統(tǒng)中單片機時鐘頻率為 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 Fig.2 The reset Fig.3 External reset西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）5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)位所需的最短時間是振蕩器建立時間加上二個機器周期，在這段時間里，振蕩建立時間不超過 10ms。復(fù)位電路的典型參數(shù)為：C 取 10uF,R 取 8.2k,故時間常數(shù)=RC=10108.210 =82ms63以滿足要求。方案二

9、.外部復(fù)位電路按下開關(guān)時，電源通過電阻對外接電容進行充電，使 RES 端為高電平，復(fù)位按鈕松開后，電容通過下拉電阻放電，逐漸使 RET 端恢復(fù)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，就能使單片機復(fù)位。一般取 C=22uF，R=200,Rx=1k,此時=2210110 =22ms6 3當按下按鈕，RST 出現(xiàn)5=4.2V時，使單片機復(fù)位。120010002.振蕩源 在

10、 MCS-51 內(nèi)部有一個用于構(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：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自激振蕩器。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）6方案二：外部方式 外部振蕩器信號的接法與芯片類型有關(guān)。CMOS 工藝的 MCU 其 XTAL1 端接外部時鐘信號，XTAL2 端可懸空。HMOS 工藝的 MCU 則 XTAL2 端接外部時鐘信號，XTAL1 端須接地。在 MCS-51 單片機系列芯片中，用 8051 或 8751 芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)。因為 8051 和 8751 是片內(nèi)有 ROM/

11、EPROM 的單片機，用這種芯片構(gòu)成的單片及最小系統(tǒng)簡單、可靠。8051 構(gòu)成的最小系統(tǒng)特點：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。僅有芯片內(nèi)部的存儲器，故存儲器的容量有限。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)換時間的選擇轉(zhuǎn)換速度是指完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需時間的倒數(shù)，是一個很重要的指標。A/D 轉(zhuǎn)換器型號不同，轉(zhuǎn)換速度差別很大。通常，8 位逐次比較式 ADC 的轉(zhuǎn)換時間為 100us 左右。由于本系統(tǒng)的控制時間允許，可選 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器。2.ADC

12、 位數(shù)的選擇A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定著信號采集的精度和分辨率。要求精度為 0.5%。對于該 8 個通道的輸入信號，8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其精度為80.39%2輸入為 05V 時，分辨率為850.01961122FsNVvA/D 轉(zhuǎn)換器的滿量程值Fsv ADC 的二進制位數(shù)N西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）7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 8 位的逼近型的 ADC 部分，并提供一個 8 通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計提供了很大的方便。用它可直接將 8 個單端模擬信號

13、輸入，分時進行 A/D 轉(zhuǎn)換，在多點巡回監(jiān)測、過程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計中選用該芯片作為 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，它是對各路被采集參數(shù)，按時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。在每次的采集過程中，所采集參數(shù)的數(shù)目、采樣點數(shù)、采樣速率、采樣精度都固定不變。若要改變這些指標，需改變接線或更換設(shè)備方能實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集時，控制多路傳輸門開啟和關(guān)閉的信號來自脈沖分配器，在時鐘脈沖的推動下，這些控制信號不斷循環(huán)，使傳輸門以先后順序循環(huán)

14、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，在程序存儲器中，存放若干種信號采集程序，選擇相應(yīng)的采集程序進行采集工作，還可通過編新的程序，以滿足不同采樣任務(wù)的要求。如圖 6 所示。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）8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，控制多路傳輸門開啟的通道地址碼由存儲器中讀出的指令確定。即改變存儲器中的指

15、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)計中選用程序控制數(shù)據(jù)采集方式。采集多路模擬信號時，一般用多路模擬開關(guān)巡回檢測的方式，即一種數(shù)據(jù)采集的方式。利用多路開關(guān)（MUX）讓多個被測對象共用同一個采集通道，這就是多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實質(zhì)。當采集高速信號時，A/D 轉(zhuǎn)換器前端還需加采樣/保持(S/H)電路。待測量一般不能直接被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，通常要進行放大、特性補償、濾波等環(huán)節(jié)的預(yù)處理。被測信號往往因為幅值較小，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，需對其進行必要的處理，即信號調(diào)理。如對信號進行放大、衰減、濾波等。通常希望輸入到 A/D

16、轉(zhuǎn)換器的信號能接近 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。本題要求中的被測量為 05V 直流信號，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，而將電源輸出直接連接至 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）9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：緩慢變化信號和直流信號，采樣保持電路可以省略。1.5 顯示與鍵盤分析顯示與鍵盤分析對系統(tǒng)發(fā)出命令和輸出顯示測量結(jié)果，主要是由鍵盤和 LED 數(shù)碼顯示器

17、組成。緩慢變化信號和直流信號，要求用數(shù)碼管適時地進行十進制顯示，由于精度要達到 0.5%，所以這里用 5 只 LED 數(shù)碼顯示器來表示該十進制數(shù)，用兩只七段數(shù)碼顯示器表示通道號。為實現(xiàn)通道的選取，用鍵盤實現(xiàn)控制功能。1譯碼方法用單片機驅(qū)動 LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動態(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 只要送出標準的 BCD 碼即可，硬件接線有一定標準。方案二：軟件譯碼 軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動方式。2顯示方法 在該單片機系

18、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)西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）10方案一：靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示，顯示驅(qū)動電路具有輸出鎖存功能，單片機將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不用再管，直到下一次顯示數(shù)據(jù)需要更新時再傳送一次數(shù)據(jù)。編程容易，管理簡單，顯示亮度高，顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的 CPU 時間。但引線多，線路復(fù)雜，硬件成本高。方案二：動態(tài)顯示動態(tài)顯示需要 CPU 時刻對顯示器件進行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)會有閃爍感，占用的 CPU 時間多。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 時間，

19、但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的 CPU 時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。當顯示裝置中有多個多段 LED 時，通常采用動態(tài)掃描驅(qū)動電路，節(jié)省開銷。3顯示接口芯片的選擇方案一：8279 接口芯片8279 是 Intel 公司的通用可編程鍵盤和顯示器接口電路芯片，內(nèi)部有顯示RAM。8279 可以實現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，識別閉合鍵的鍵號，完成顯示器的動態(tài)顯示。從而大大節(jié)省了 CPU 處理鍵盤和顯示器的時間，提高了CPU 的工作效率。另外，8279 與單片機的接口簡單，顯示穩(wěn)定，工作可靠。但8279 所需外圍元件多（顯示驅(qū)動、譯碼等）

20、 、命令字多，調(diào)試困難，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展芯片擴展并行口的方法來設(shè)計顯示系統(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)點是速度快，顯示數(shù)據(jù)簡單。缺點是，占用單片機口線多。如用 8155，其內(nèi)部集成有：256 個字節(jié)的SRAM、一個 14 位二進制減法計數(shù)器和 3 個并行端口 PA、PB 和 PC。但此方案同樣需要驅(qū)動顯示，同時顯示掃描還需占用 CPU 大量時間。但為設(shè)計的簡單化帶來方便，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。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計

21、）114鍵盤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。由于功能要求簡單，僅用兩個按鍵即可完成選擇功能，降低了系統(tǒng)的硬件開銷，軟件處理簡單。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計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，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即sImax2ff 由于 A/D 轉(zhuǎn)換需要一定的時間，所以在每次采樣結(jié)束后，應(yīng)保持采樣電壓在一段時間內(nèi)不變，直到下一次采樣的開始。實際中采樣-保持是做成一個電路。2.量化與編碼模擬信號經(jīng)采樣-保持電路后，得到了連續(xù)模擬信號的樣值脈沖，他們是連續(xù)模擬信

22、號在給定時刻上的瞬時值，并不是數(shù)字信號。還要把每個樣值脈沖轉(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)換開關(guān)和與微處理器兼容的控制邏輯。8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通 8 個單端模擬信號中的任何一個。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 8 所示。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）12圖 8 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.8 ADC0809 internal structure1.ADC0809

23、主要性能逐次比較型CMOS 工藝制造單電源供電無需零點和滿刻度調(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)換時間（）128us500CLKfKHz轉(zhuǎn)換精度：0.4%西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）13ADC0809 沒有內(nèi)部時鐘，必須由外部提供，其范圍為 101280kHz。典型時鐘頻率為 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 個通道的模擬量

24、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 CBA=000 時，IN0 輸入；當 CBA=111 時，IN7 輸入。ALE：地址鎖存信號輸入端。該信號在上升沿處把 A、B、C 的狀態(tài)鎖存到內(nèi)部的多路開關(guān)的地址鎖存器中，從而選通 8 路模擬信號中的某一路。START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。從 START 端輸入一個正脈沖，其下降沿啟動ADC0809 開始轉(zhuǎn)換。脈沖寬度應(yīng)不小于 100200ns。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時它自動變?yōu)榈碗娖?。OE：輸出允許端。CLK：時鐘輸入端。A

25、DC0809 的典型時鐘頻率為 640kHz，轉(zhuǎn)換時間約為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 ALE 為高電平時，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）14并譯碼。在 START 上升沿時，所有的內(nèi)部寄存器清零，在下降沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換，此期間 START 應(yīng)保持低電平。在 START 下降沿后 10us 左右，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號變?yōu)榈碗娖剑珽OC 為低電平時，表示正在轉(zhuǎn)換，為高電平時，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。OE 為低電平時，D0D

26、7 為高阻狀態(tài)，OE 為高電平時，允許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。2.3 ADC0809 與與 MCS-51 系列單片機的接口方法系列單片機的接口方法ADC0809 與 8051 單片機的硬件接口有 3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時等待方式，本題中選用中斷接口方式。由于 ADC0809 無片內(nèi)時鐘，時鐘信號可由單片機的 ALE 信號經(jīng) D 觸發(fā)器二分頻后獲得。ALE 引腳得脈沖頻率是 8051 時鐘頻率的 1/6。該題目中單片機時鐘頻率采用 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

27、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?？刂菩盘枺簩?P2.7 作為片選信號，在啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號和P2.7 控制 ADC 的地址鎖存和啟動轉(zhuǎn)換。由于 ALE 和 START 連在一起，因此ADC0809 在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號和 P2.7 引腳經(jīng)或非門后，產(chǎn)生RD正脈沖作為 OE 信號，用一打開三態(tài)輸出鎖存器。其接口電路如圖 10 所示。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）15圖 10 ADC0809與MCS-51的接口電路Fig.10 ADC0809 with

28、 MCS - 51 interface circuitSTART 信號和 OE 信號的邏輯表達式為圖 11 ADC0809 時序圖Fig.11 ADC0809 timing diagram當 8051 通過對 0000H0007H（基本地址）中的某個口地址進行一次寫操作，即可啟動相應(yīng)通道的 AD 轉(zhuǎn)換；當轉(zhuǎn)換結(jié)束后,ADC0809 的 EOC 端向8051 發(fā)出中斷申請信號；8051 通過對 0000H0007H 中的某個口地址進行一次讀操作，即可得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。注：ADC0809 的基準電壓可通過基準電壓芯片供給，如 MAX875,可供給 5V 基準電壓。2.4 控制器、振蕩源和復(fù)位電路控制器

29、、振蕩源和復(fù)位電路復(fù)位即回到初始狀態(tài)，是單片機經(jīng)常進入的工作狀態(tài)。單片機振蕩電路的振蕩周期和時鐘電路的時鐘周期決定了 CPU 的時序。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）161復(fù)位電路 單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的。無論是 HMOS 還是 CHMOS 型，在振蕩器正運行的情況下，RST 引腳保持二個機器周期以上時間的高電平，系統(tǒng)復(fù)位。在 RST 端出現(xiàn)高電平的第二個周期，執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個周期復(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)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)

30、部方式時鐘電路如圖 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。對外接電容值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小多少會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，和通常選 30pF 左右；外接陶瓷諧振器時，和的典型值為1c2c1c2c西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）1747pF。圖 13 內(nèi)部振蕩器方式Fig.13 Internal oscillator2.5 鍵盤與顯示電路鍵盤與顯示電路1.鍵盤鍵盤由一組常開按鍵開關(guān)組成。鍵盤系統(tǒng)的主要工作包括及時發(fā)現(xiàn)有鍵閉合，并作

31、相應(yīng)的處理。圖 14 鍵盤硬件邏輯Fig.14 Keyboard hardware logic本系統(tǒng)中采用中斷方式的開關(guān)代替鍵盤，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 個共陰極的七段 LED 顯示器，8 個七段 LED 的 adp 字段的引腳分別由 8 個 OC 門同相驅(qū)動器驅(qū)動。OC 門驅(qū)動器用 7407，當 7407 輸出低電平時，沒有電流流過 LED，當 7407 輸出為開路狀態(tài)時，電流經(jīng) 100限流電阻流入 LED 顯示器，每個七段 LED 的公共端都接一個反相驅(qū)動器，反相驅(qū)動器使用 75452，當某一字段需要亮?xí)r，該 LED 公共端的反相驅(qū)動器必須是低

32、電平輸出，并且這一字段的同相驅(qū)動器必須是高電平輸出。單片機通過 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，驅(qū)動電流計算如下，每一字段脈沖電流1()5(1.60.9)250.1CCFCSVVVImARLED 正向壓降FV西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）18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)計軟件設(shè)計3.1 A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換中斷方式使用 EOC 信號作為向 8051 的中斷申請。在主程序中，向 ADC

33、發(fā)出首次啟動轉(zhuǎn)換信號后，并計數(shù)管理轉(zhuǎn)換通道數(shù)。當檢測到 EOC 的請求后，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。西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）19 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 個模擬通道所對應(yīng)的口地址是 78FFh7FFFh 3.采樣的開始，只要對模擬通道對應(yīng)的地址寫入一個數(shù)即啟動轉(zhuǎn)換。YN開始定義 A/D 轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)首地址開中斷置通道數(shù)置 DPTR啟動轉(zhuǎn)換等待中斷各通

34、道采完？中斷處理返回關(guān)中斷 圖 16 數(shù)據(jù)采集程序流程圖西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）20 4.由 P1.0 查詢 ADC0809 的 EOC 信號，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成 5.8 個通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果依次放入 20h27h 存儲單元中以下是 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 loo

35、p2 mov 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 開始取轉(zhuǎn)換量存入 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩沖區(qū)通道號+1緩存單元地址+1通道數(shù)-1啟動下次轉(zhuǎn)換返回

36、圖 17 數(shù)據(jù)采集中斷程序流程圖西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）21 mov r1,a ;save result rogram flowchart inc dph ;next channel inc r1 ljmp loop end32 標度變換標度變換該單片機系統(tǒng)中，被測量經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，均統(tǒng)一為 0255 二進制碼，因此要把 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)碼 X 變換成被測量的實際數(shù)值。 Fig.18 Scale transform program flowchart開始定義標度變換緩沖區(qū)R0 指向 A./D 轉(zhuǎn)換緩沖區(qū)標度變換變換完畢？返回NY圖 18 標度變換程序流程圖西南大學(xué)成人高等教育畢

37、業(yè)論文（設(shè)計）223.3 數(shù)制轉(zhuǎn)換數(shù)制轉(zhuǎn)換由于標度變換后得到兩個字節(jié)的實際數(shù)值，不能直接送顯示端顯示，須經(jīng)過適當?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。開始置 BCD 碼個數(shù)置 BCD 碼存儲單元的首地址取數(shù)至 R4R5通道號左移 1 位置取數(shù)地址指針 R0 的初值置通道號存儲單元置除數(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)二進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD 碼程序流程圖西南大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）23 圖 20 鍵盤中斷程序流程圖Fig.19 Double byte binary integer convert BCD program flow3.4 鍵盤程序鍵盤程序鍵盤部分軟件主要功能是實現(xiàn)對通道號指示緩沖區(qū)的數(shù)值進行增或減，從而控制通道的選擇。Fig.20 Keyboard program flow interruption開始 PSW,ACC 壓棧保護按鍵 2 中斷(通道減)按鍵 1 中斷（通道加）PSW,ACC 出棧P1.0=1?P1.1=1?返回YYNNP1.1=