儀器智能化技術

1、儀器智能化技術儀器智能化技術 河北聯(lián)合大學電氣工程學院河北聯(lián)合大學電氣工程學院 孫潔TEL-mail:本課程的性質、目的和任務：本課程的性質、目的和任務： 隨著微電子學和計算機的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電子測量及儀器受到了巨大的沖擊，目前生產實際應用中，傳統(tǒng)的儀表測控已不多見，更多的是采用智能化儀表或者大型的計算機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)不同的控制要求。 作為自動化儀表專業(yè)的本科學生，我們不僅要將傳統(tǒng)的儀表測控搞清，更要將先進的微電子和計算機技術與傳統(tǒng)儀表測控融合起來，這樣才能真正掌握現(xiàn)代控制技術。選用教材：選用教材： 趙茂泰編著.智能儀器原理及應用.電子工業(yè)出版社.1999.3. 主

2、要參考書目：主要參考書目： 1楊吉祥.智能儀器.南京工學院出版社，1986。 2張乃國.新型電子示波器.中國計量出版社， 1990。 3賈伯年，俞樸主.傳感器技術.東南大學出版社，1992.2。 4謝劍英.微型計算機控制技術.國防工業(yè)出版社，1992.3。 一、自動化的概念 自動化就是在工業(yè)生產的設備上配備自動化裝置以代替工人的直接勞動，從而使生產在不同程度上自動地進行。那么，這些用自動化裝置來管理和控制生產過程的方法則稱為自動化。而用相應的自動化裝置來管理和控制化工生產過程的則稱為化工自動化。圖1-2 人工操作圖圖1-3 液位自動控制系統(tǒng)圖n人工操作與自動控制比較圖人工操作與自動控制比較圖控

3、制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產的需要現(xiàn)代化生產的需要二、自動化的主要內容 1. 自動檢測系統(tǒng) 2. 自動信號報警和聯(lián)鎖保護系統(tǒng) 3. 自動操縱及自動開停車系統(tǒng) 4. 自動控制系統(tǒng)利用各種檢測儀表對主要工藝參利用各種檢測儀表對主要工藝參數(shù)進行測量、指示或記錄的，稱數(shù)進行測量、指示或記錄的，稱為自動檢測系統(tǒng)。它代替了操作為自動檢測系統(tǒng)。它代替了操作人員對工藝參數(shù)的不斷觀察與記人員對工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄，起到人的眼睛的作用。錄，起到人的眼睛的作用。圖1-1 熱交換器自動檢測系統(tǒng)示意圖當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)

4、生以前，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號，告誡操作人員注信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號，告誡操作人員注意，并及時采取措施。如工況已到達危險狀態(tài)時，意，并及時采取措施。如工況已到達危險狀態(tài)時，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動采取緊急措施，打開安全閥或切聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時緊急停車，以防止事故的發(fā)生斷某些通路，必要時緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴大。它是生產過程中的一種安全裝置。和擴大。它是生產過程中的一種安全裝置。 自動操縱系統(tǒng)可以根據預先規(guī)定的步驟自動地對自動操縱系統(tǒng)可以根據預先規(guī)定的步驟自動地對生產設備進行某種周期性操作。自動開停車系統(tǒng)生產設備進行某種周期性操作。自動開停

5、車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，將生產過程自動地可以按照預先規(guī)定好的步驟，將生產過程自動地投入運行或自動停車。投入運行或自動停車。 在受到外界干擾（擾動）的影響而偏離正常狀態(tài)時，在受到外界干擾（擾動）的影響而偏離正常狀態(tài)時，自動控制系統(tǒng)能自動地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍自動控制系統(tǒng)能自動地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內。內。 三、 自動控制系統(tǒng)的基本組成 自動控制系統(tǒng)的組成組組成成自動化裝置自動化裝置被控對象被控對象測量元件與變送器測量元件與變送器自動控制器自動控制器執(zhí)行器執(zhí)行器 方塊圖中， x 指設定值；z 指輸出信號；e 指偏差信號；p 指發(fā)出信號；q 指出料流量信號；y 指被控變量；f 指擾動

6、作用。當x 取正值，z取負值，e= x- z，負反饋；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反饋。四、自動控制系統(tǒng)的方塊圖n液位自動控制的方塊圖液位自動控制的方塊圖液位自動控制系統(tǒng)方塊圖第一講：智能儀器的典型結構第一講：智能儀器的典型結構 【教學目標和要求教學目標和要求】 本課程是測控專業(yè)類等專業(yè)的主要專業(yè)課之一、選修課。通過這門課程的學習，使學生進一步掌握儀器智能化技術方面的基礎知識及相關電工、電子學的一些基礎知識。 【重點與難點】【重點與難點】 智能儀器的組成、特點、設計要點，智能儀器的現(xiàn)狀和發(fā)展。 1.1 1.1 智能儀器的組成智能儀器的組成 ： 一.硬件 1.主機電路（CPU 程序

7、存儲器 數(shù)據存儲器） 2.模擬量輸入輸出通道（A/D、D/A轉換、模擬信號處理電路） 3.人機聯(lián)系部件與接口電路（鍵盤、顯示器） 4.標準通訊接口（RS-232C）GP-IB 二.軟件 1.監(jiān)控程序（系統(tǒng)軟件）鍵盤分配、操作方式、工作參數(shù)設置等 2.接口管理程序（用戶程序、應用程序）1.2 1.2 智能儀器通用結構框圖：智能儀器通用結構框圖：圖圖1-11-1 內 部 總 線I/O接口微處理器MPU程序存儲器ROM數(shù)據存儲器RAM鍵盤與顯示接口標準儀用通信接口主機電路輸入電路模擬執(zhí)行器外部儀用標準總線被測量A/D轉換器D/A轉換器鍵盤顯示模擬量輸入輸出人機接口通信接口1.3 1.3 智能儀器的主

8、要特點智能儀器的主要特點: : 與傳統(tǒng)的測控儀表相比較與傳統(tǒng)的測控儀表相比較 1、智能儀器使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的旋轉式開關對儀器實現(xiàn)控制，有利于面板布置的功能部件的設置。 2、智能儀器采用微處理器進行運算和邏輯判斷，它按照一定的算法可以很方便地清除由于漂移、增益的變化和干擾的因素所引起的誤差（如單片機溫度、根數(shù)檢測的信號誤差），從而可以大大地提高儀器的測量精度。 3、具有自診斷功能。 4、人-機對話功能強。 5、能方便地與其它儀器或計算機聯(lián)用，構成多功能測控系統(tǒng)。 1.4 1.4 智能儀器的設計特點智能儀器的設計特點: : 智能儀器是以微處理器為核心的電子儀器，因此要求設計者不僅要熟悉電子儀

9、器的工作原理，也就是要具備電子、電路的基本知識，而且要掌握微型計算機硬件軟件的原理，因而其設計不能完全沿用傳統(tǒng)電子儀器的設計方法和手段。 設計、研制智能儀器的一般過程設計、研制智能儀器的一般過程 1.確定設計任務： 根據儀器最終要實現(xiàn)的設計目標，編寫設計任務書、明確儀器應具備的功能和應達到的技術指標； 2.制定總體設計方案，選擇微處理器芯片： 該階段，設計者應首先根據設計的要求和一些約束條件，提出幾種可能的方案，每個方案應包括儀器的工作原理、采用的技術、關鍵元器件的性能等。同時要對各方案進行可行性論證，最后確定總體設計方案。 注意：微處理器是核心部件，它的選擇非常關鍵。 3.確定儀器工作總框圖

10、： 總體方案和微處理器確定之后，采用自上而下的方法，將儀器劃分成若干個便于實現(xiàn)的功能模塊，并分別繪制出相應的硬件和軟件工作框圖。 4.硬件與軟件的設計、調試： 一旦儀器工作總框圖確定以后，硬件電路和軟件電路的設計工作就可以齊頭并進。 硬件設計：按模塊分別對各單元電路進行電路設計，然后再進行硬件合成，繪制印刷電路板，裝配與調試。 軟件設計：先分析儀器系統(tǒng)對軟件的要求，然后在此基礎上進行軟件總體設計、模塊化設計、流程圖及編程語言的選擇，最后是軟件的分模塊調試、整體調試以及與硬件聯(lián)調。 5.整機聯(lián)調： 當軟、硬件分別調試合格后，再對硬件和軟件進行聯(lián)調，不斷地對軟件、硬件進行合理的修改，直至合格。1.

11、5 本章的小結和作業(yè)： 【小【小 結】結】 本章介紹了智能儀器的典型結構，智能儀器的硬件組成框圖，智能儀器的主要特性, 智能儀器的設計特點等內容，為智能儀器的進一步學習奠定基礎。 【作【作 業(yè)】業(yè)】 1.智能儀器是由哪幾部分典型結構組成的？ 2.設計、研制智能儀器的一般過程主要有那些步驟？第二講：智能儀器輸入輸出通道智能儀器輸入輸出通道 【教學目標和要求教學目標和要求】 本講主要介紹了模擬量輸入通道中A/D轉換的原理及與微機的接口，如逐次逼近式A/D轉換，雙積分式A/D轉換，高速模擬量輸入通道中的并行比較式A/D轉換等；模擬量輸出通道中D/A轉換的原理及與微機的接口；數(shù)據采集系統(tǒng)中模擬多路開關

12、及接口、模擬信號的采樣與保存等等。 通過對本部分學習，應使學生了解數(shù)字信號和模擬信號的相關知識，熟知各種A/D、D/A轉換的原理及與微機的接口技術，掌握各種A/D、D/A轉換的原理及與微機的接口電路設計的相關應用。 【重點與難點】 各種A/D、D/A轉換的原理及與微機的接口電路的設計，數(shù)據采集系統(tǒng)的設計等實際應用。 2.1 A/D轉換器的技術指標： A/D: Analog to digital 1.分辨率與量化誤差： 分辨率是衡量A/D轉換器分辨模擬量最小變化程度的技術指標。它取決于A/D轉換器的位數(shù)。 量化誤差是由于A/D轉換器有限字長數(shù)字量對輸入模擬量進行離散取樣（量化）而引起的誤差，其大

13、小在理論上是一個單位分辨率。 所以，量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，即提高分辨率可以減少量化誤差。 2.轉換精度： 它反映了一個實際A/D轉換器與一個理想A/D轉換器在量化值上的差值，用絕對誤差和相對誤差來表示。 由于理想的A/D轉換器也存在著量化誤差，因此，實際的A/D轉換器其轉換精度所對應的誤差指標是不包括量化誤差在內的。 3.轉換速率： A/D轉換器在每秒鐘內所能完成的轉換次數(shù)。它也可以表述為轉換時間，即A/D轉換從啟動到結束所需的時間，兩者互為倒數(shù)。 如：A/D轉換器的轉換速率為5MHz，則其轉換時間為200ns。 4.滿刻度范圍： 指A/D轉換器所允許輸入電壓的范圍。 如：05V，010V

14、，-5+5V等等。 滿刻度值只是個名義值，但實際的A/D轉換器的最大輸入值總比滿刻度小1/2n (n是轉換器的位數(shù))，這是因為0值也是2n各轉換狀態(tài)中的一位。 如：12位的A/D轉換器，其滿刻度值為10V，而實際的允許最大輸入電壓值為（1-1/4096）10=9.9976V。2.2 A/D轉換器的種類及比較： 逐次比較式的轉換時間和轉換精度比較適中，轉換時間一般在s級，轉換精度在0.1%左右，適用于一般工業(yè)測量場合。 雙積分式的核心部件是積分器，因此速度較慢，轉換時間在ms級或更長，但抗干擾能力較強，轉換精度可達0.01%或更高，適用于數(shù)字電壓表類儀器中使用。 并行式又稱閃爍式，由于采用并行比

15、較，轉換速率可以達到很高，轉換時間可達ns級，但抗干擾性能較差?？捎糜跀?shù)字示波器等要求轉換速率較快的儀器中。 改進型是在上述某種形式的基礎上，為滿足某種高性能指標而改進或復合而成的。如：余數(shù)比較式就是在逐次比較式的基礎上加以改進，使其在保持原有較高轉換速率的前提下精度可達0.01%以上。它主要用于已高精度數(shù)字電壓表為基礎的智能儀器中。2.3 逐次比較式A/D轉換器： 逐次比較型模數(shù)轉換的基本原理的核心就在于“比較”。 它是用一套標準電壓與被測電壓逐次比較，不斷逼近，最后達到一致，這樣標準電壓的大小就表示被測電壓的大小。 那么將這個和被測電壓相平衡的標準電壓以二進制的形式輸出，就實現(xiàn)了模擬數(shù)字的

16、轉換過程。 一、該原理可以用天平稱重 的情景來模擬： 例如一架天平有以下一套砝碼： 2mg、1mg、0.5mg、0.25mg、 0.125mg、 0.0625mg共六種砝碼。 某一物體的重量為3.5626mg，則我們可以作如下測量： 1.將2mg的砝碼放上，不夠，留下并記為“1” 2.再將1mg的砝碼放上，不夠，留下并記為“11” 3.再將0.5mg的砝碼放上，不夠，留下并記為“111” 4.再將0.25mg的砝碼放上，超重，去掉并記為“1110” 5.再將0.125mg的砝碼放上，超重，去掉并記為“11100” 6.再將0.0625mg的砝碼放上，不夠，留下并記為“111001” 這樣，將記

17、為“1”的砝碼的重量加起來，就是被測物體的重量，稱出的重量是3.5625mg，而實際重量是3.5626mg，存在誤差0.0001mg，若將砝碼繼續(xù)細分，則誤差將趨近于零。 二、對于電壓我們同樣也可以 用這樣的方法來進行測量！ 例如：設一套標準電壓分別為：2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V、1/210 *2.5V 共十一種電壓，相鄰兩個電壓為二進制關系，此時測量3V電壓： 1.將2.5V與3V比較，小則保留并記為1； 2.將1.25V+2.5V與3V比較，超了去掉1.25V記為0，即10； 3.將0.625V+2.5V與3V比較，超了去掉0.625V記為0，即100； 4.將0.

18、3125V+2.5V與3V比較，小則保留并記為1，即1001； 依此類推，直到將1/210 *2.5V +2.5V與3V比較，則可以得到10011001100的數(shù)字量，即用數(shù)字量10011001100來表示3V的模擬量。 三、將一個模擬電壓轉換為數(shù)碼表示的形式必須具備的條件： 1.一套相鄰關系為二進制的標準電壓： 由一個稱為解碼網絡的電路產生這套電壓。 2.一個比較鑒別器： 將由解碼網絡來的每次試探的電壓和被轉換的電壓進行比較，并判別出誰大誰小，以決定是否保留這位電壓。 3.一個數(shù)碼寄存器： 每次比較的結果1或0由它保存下來。 4.一套控制線路： 該控制線路完成兩個任務：一是比較由高位開始，由

19、高到低逐次比較；二是根據每次比較的結果，使相應位的數(shù)碼寄存器記1或0，并由此來決定是否保留這位“解碼網絡”來的電壓。注意：ATTENTION “解碼網絡”的輸出電壓由數(shù)碼寄存器的狀態(tài)決定，而這個電壓反過來又要與輸入的被轉換電壓進行比較，其比較的結果1或0決定這位數(shù)碼寄存器的狀態(tài)。 因此，這是一個相互聯(lián)系、相互依賴的過程，稱之為電壓反饋；而整個過程又是一位一位地進行的，故這種電壓數(shù)字轉換的方法總稱為逐次比較電壓反饋編碼型，簡稱逐次比較型。2.4 ADC0809芯片及其接口： 一、ADC0809主要有三大部分組成： 第一部分：8路模擬量選擇電路。8路模擬量輸入信號分別接到IN0IN7端，每一路的選

20、通由地址鎖存器與譯碼器電路控制，A、B、C為輸入地址選擇線，地址信息由ALE的上升沿打入地址鎖存器。 第二部分：逐次逼近式A/D轉換器。START為啟動信號，要求輸入正脈沖信號，在上升沿“復位”逐次逼近寄存器，在下降沿“啟動”A/D轉換；EOC為轉換結束標志位，0表示正在轉換，1表示一次A/D轉換的結束；CLOCK為外部時鐘輸入信號，時鐘頻率決定了A/D轉換器的轉換速率。 第三部分：三態(tài)輸出緩沖鎖存器：A/D轉換的結果由EOC信號打入三態(tài)輸出緩沖鎖存器，OE為輸出允許信號，當向OE端輸入一個高電平時，三態(tài)門電路被選通，這是便可讀取結果，否則三態(tài)輸出緩沖鎖存器輸出為高阻狀態(tài)。二、ADC0809芯

21、片簡介： ADC0809是8路8位逐次逼近式A/D轉換器，它能分時地對8路模擬量信號進行A/D轉換，結果為8位二進制數(shù)據。 ADC0809每一通道的轉換約需6673個時鐘周期，當時鐘頻率取640kHz時，轉換一次約需100s，這是ADC0809所能容許的最短轉換時間。三、ADC0809時序圖：圖2-5ALE地址穩(wěn)定INXSTARTEOCOE輸出穩(wěn)定ALEP08031INT1RDP2.0WR1 11 1C DQQG74LS373AB07P0.0P0.2ABCD07EOCOEALESTART0809IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7VccR+R-GND+5V 四、ADC0809與單片

22、機8031接口電路：圖2-62.5實現(xiàn)A/D轉換所需軟件的設計： 根據A/D轉換器與微處理器連接方式以及智能儀器本身的要求的不同，實現(xiàn)A/D轉換所需軟件的設計方法也不同，目前常用的控制方式主要有： 程序查詢方式 延時等待方式 中斷申請方式一、程序查詢方式 所謂程序查詢方式，就是首先由微處理器向A/D轉換器發(fā)出啟動信號，然后讀入轉換結束信號，查詢轉換是否結束，若轉換結束，可以讀入數(shù)據，否則再繼續(xù)讀入轉換結束信號進行查詢，直至轉換結束再讀入數(shù)據。 該程序設計方法比較簡單，可靠性高，但由于微機將許多時間都消耗在“查詢”上，因而效率低。實際應用中，許多系統(tǒng)對于消耗這點兒時間還是允許的，因此這種方法應用

23、比較普遍。二、延時等待方式 所謂延時等待方式是指在向A/D轉換器發(fā)出啟動信號后，先根據所采用的A/D轉換器所需的轉換時間（如ADC0809為100s）進行延時等待，延時程序執(zhí)行完以后，A/D轉換過程也已結束，便可讀入數(shù)據。 該種方式中，為了保險起見，通常延時時間應略大于A/D轉換所需要的時間，占用了較多的時間，因而多用于微處理器處理任務比較少的場合。其優(yōu)點是可靠性較高，不占用查詢端口。三、中斷申請方式 前兩種方式，在A/D轉換的整個過程中，微處理器實際上一直處于等待方式，因而效率較差。 中斷方式則是當微處理器啟動A/D轉換器后可轉去處理其它事情，A/D轉換結束便向微處理器發(fā)出中斷申請信號，微處

24、理器響應中斷后再來讀入數(shù)據。這樣，微處理器和A/D轉換器可以并行工作，大大的提高了工作效率。a.程序查詢方式轉換程序： MOVMOV DPTRDPTR，#0FEFFH#0FEFFH MOV AMOV A，#00H#00H MOVX DPTRMOVX DPTR，A A ；啟動啟動ININ0 0通道轉換通道轉換 MOV RMOV R2 2，320H320HDLYDLY： DJNZ RDJNZ R2 2，DLY DLY ；延時，等待延時，等待EOCEOC變低變低WAITWAIT： JB PJB P3.33.3，WAIT WAIT ；查詢，等待查詢，等待EOCEOC變高變高 MOVX AMOVX A，

25、DPTRDPTR MOV 30H MOV 30H，A A ；結果存結果存30H30Hb.延時等待方式轉換程序：MOV DPTR,#0FEFFHMOV DPTR,#0FEFFH MOV A,#00H MOV A,#00H MOVX DPTR,A MOVX DPTR,A ；啟動啟動ININ0 0OO通道通道 MOVX RMOVX R2 2,#40H,#40HWAIT: DJNZ RWAIT: DJNZ R2 2,WAIT ,WAIT ；延時約延時約120s120s MOVX A,DPTR MOVX A,DPTR MOV 30H,A MOV 30H,A ；轉換結果存轉換結果存30H30HC. C.

26、中斷方式轉換程序中斷方式轉換程序主程序：主程序：MAIN: SETB IT1 ;MAIN: SETB IT1 ;選選INTINT1 1為邊沿出發(fā)為邊沿出發(fā) SETB EX1 ;SETB EX1 ;允許允許INTINT1 1中斷中斷 SETB EA ;SETB EA ;打開中斷打開中斷 MOV DPTR,#0FEFFHMOV DPTR,#0FEFFH MOV A, #00H ; MOV A, #00H ;啟動啟動A/DA/D轉換轉換 ; ;執(zhí)行其他任務執(zhí)行其他任務中斷服務程序：中斷服務程序：INTR1: PUSH DPL ;INTR1: PUSH DPL ;保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場 PUSH DPHPU

27、SH DPH PUSH A PUSH A MOV DPTR MOV DPTR，#0FEFFH#0FEFFH MOVX A MOVX A，DPTR ;DPTR ;讀轉換結果讀轉換結果 MOV 30H,A ;MOV 30H,A ;結果存結果存30H30H MOV A, #00H MOV A, #00H MOVX A, DPTR ; MOVX A, DPTR ;啟動下一次轉換啟動下一次轉換 POP A POP A POP DPH POP DPH POP DPL POP DPL RETI ; RETI ;返回返回2.6 雙積分式A/D轉換器： 雙積分式A/D轉換器是一種間接式A/D轉換器，其工作原理是

28、先用積分器將模擬電壓轉換成中間量（時間T或頻率F），然后再將中間量轉換成數(shù)字。 它的轉換速率較慢，但轉換精度高，抗干擾能力強。一、雙積分式A/D轉換器工作原理：其工作原理框圖如圖2-1 圖2-1中電阻R、電容C和直流放大器A組成積分器，輸出電壓V0為輸入電壓對時間的積分，積分器的輸入電壓有兩個；一個為反映被測參數(shù)大小的未知電壓VX，另一個為已知的標準電壓Vr，積分器由開關S輪流與VX、Vr接通。 它是將一段時間內的模擬電壓通過兩次積分變換成與其平均值成正比的時間間隔，然后由脈沖發(fā)生器和計數(shù)器來測量此時間間隔而得到的數(shù)字量。 該轉換器是在一次測量過程中，用同一次積分器進行兩次積分，一次是對被測電

29、壓VX的定時積分，另一次是對標準電壓Vr的定值積分。因此稱為雙積分型A/D轉換器。 二、轉換原理圖與工作波形圖：圖2-10_ _+_ _+邏輯控制電路時鐘計數(shù)門計數(shù)器顯示S1S2S3S4+UR-URDUCUBUAUiURU01t1t2t3T1T2N1T0N2T0N1N2(a)(b)復零溢出DUCUBUAS1S3S4S2Ui 整個轉換過程可以按以下三個階段進行： 1.預備階段： 邏輯控制電路發(fā)出復位指令，計數(shù)器清零。即將S4閉合，積分器輸入輸出都為零。 2.定時積分階段： 在t1時刻，邏輯控制電路發(fā)出啟動指令，使S4斷開，S1逼和，于是積分器開始對輸入電壓Ui進行積分，同時打開計數(shù)門，計數(shù)器開始

30、計數(shù)。當計數(shù)器計滿N1時（t2時刻），計數(shù)器的溢出脈沖式邏輯控制電路發(fā)出控制信號使S1斷開，于是，定時積分階段T1結束。此時，積分器的輸出電壓位U01：式中Ui輸入電壓Ui在T1內的平均值21101)(1ttiiURCTdtURCU（2.1） 3.定值積分階段T2： 邏輯控制電路在t2時刻令S1斷開的同時，也使與輸入電壓Ui極性相反的基準電壓接入積分器。圖中設置了S2、S3兩個開關，分別接+Ur和-Ur。如Ui為負值時，則令S2逼和，于是積分器開始對基準電壓+Ur進行定值積分，積分器的輸出電壓從U01值向零點平傾斜，與此同時，計數(shù)器也重新從零開始計數(shù)，當積分器輸出電壓達到零點平時刻（即t3時刻

31、），比較其反轉，邏輯控制電路發(fā)出計數(shù)器關門信號，使計數(shù)器停止計數(shù)，此時，計數(shù)器保留的計數(shù)值為N2。 定值積分階段結束時，積分器輸出電壓為零，則： 將公式2.1 2.2整理得：321001ttRdtURCU（2.2）iRUUTT12（2.3）結論： T2與輸入電壓的平均值Ui成正比，如果在T2時間內對時鐘脈沖進行計數(shù)，那么所得的時鐘脈沖個數(shù)也與Ui成正比，從而也就完成了電壓數(shù)字的轉換過程。 設時鐘脈沖的周期為T0，計數(shù)器的容量為N1，則：T1=N1T0，T2=N2T0，公式2.3可改寫為：N2=N1/Ur*Ui 該計數(shù)值N2經寄存器輸出，則完成了由模擬電壓Ui向數(shù)字信號的轉換。2.7 模擬量輸出

32、通道： 模擬量輸出通道的作用主要是將經智能儀器處理后的數(shù)據再轉換成模擬量送出，去控制現(xiàn)場的模擬設備(如電動執(zhí)行器等)。它也是許多智能設備（如X-Y繪圖儀、電平記錄儀、波形發(fā)生器等）的重要組成部分。 模擬量輸出通道一般由D/A轉換器、多路模擬開關、采樣/保持器等組成。 本節(jié)重點討論D/A轉換器及其與微處理器的接口。一、D/A轉換原理： D/A轉換器由電阻網絡、開關及基準電源等部分組成。目前，采用最多的是R-2R梯形網絡的D/A轉換器。圖2-26給出了一個4位D/A轉換器的原理圖： 由圖可見，D/A轉換器電阻網絡中電阻的規(guī)格僅為R，2R兩種，Ur為基準電壓，它可有內部電子開關S3，S2，S1,S0

33、在二進制碼D=D3D2D1D0的控制下分別控制4個支路，并使電流各自進入A3，A2，A1，A0 4個節(jié)點。二、 R-2R梯形網絡D/A轉換器原理圖：圖2-26D0(20)D1(21)D2(22)D3(23)_ _+URUOIOUT1IOUT2A0A1A2A3RRR2RRfb2R2R2R2R2RS0S1S2S3三、 R-2R梯形網絡的特點： 該網絡的特點是任何一個節(jié)點的三個分支的等效電阻都是2R，因此由任一個分支流入節(jié)點的電流都為I=Ur/3R，并且 I將在節(jié)點處被平分為相等的兩部分，經另外兩個分支流出。 現(xiàn)假定數(shù)字輸入D=0001，即S0閉合，S1，S2，S3斷開，則基準電壓Ur經開關S0流入

34、支路所產生的電流為I=Ur/3R，此電流經過A0，A1，A2，A3等4個節(jié)點，經4次平分得到1/16I注入運算放大電路，將電流信號轉換位電壓信號。若反饋電阻Rfb=3R，則運算放大器輸出端產生的電壓為：RRURRURIU402133161316根疊加據原理，可以得出D為任意數(shù)時四位D/A轉換器的總輸出電壓：DUDDDDUURR400112233402)2222(2當UR為正時，D/A轉換器輸出U0為負，反之為正。四、 D/A轉換器的技術指標： 1.分辨率： 指的是當輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應的模擬量輸出的變化量。具體表達方式與A/D轉換器分辨率基本一致。 2.轉換精度： 指的是在整個工作

35、區(qū)間的輸出電壓與理想輸出電壓之間的偏差，可用絕對值或相對值來表示。轉換精度包含了造成D/A轉換器誤差的所有因素，其指標有時以綜合誤差方式來描述，有時又用分項誤差的方式來描述。 3.轉換時間： 指當輸入的二進制代碼從最小值突跳到最大值時，其模擬量電壓達到與其穩(wěn)定值之差小于1/2LSB所需的時間。也稱為穩(wěn)定時間，其值通常比A/D轉換器的轉換時間要短的多。 4.尖峰誤差： 指的是輸入代碼發(fā)生變化時刻而使輸出模擬量產生尖峰所造成的誤差。產生尖峰的原因是由于各個開關在切換過程中響應時間不一致和寄生參數(shù)所致。尖峰持續(xù)的時間雖然很短，但幅值可能很大，在某些應用場合必須施加措施予以避免。五、 D/A轉換器與微

36、機接口： 1.DAC0832簡介： DAC0832是含有雙輸入數(shù)據鎖存器的八位D/A數(shù)模轉換器。 其內部的LE為寄存命令，當LE為1時，寄存器的輸出數(shù)據隨輸入變化；當LE為0時，數(shù)據被所存在寄存器中，而不再隨數(shù)據總線上的數(shù)據變化而變化。 其邏輯表達式為：LE(1)ILECSWR1由此可見，當ILE為，CS和WR為時，LE(1)為，允許數(shù)據輸入；而當WR1為時， LE(1)為，數(shù)據被鎖存。能否進行D/A轉換，除了取決于LE(1)外，還有賴于LE() 。由圖可見，當WR2和XFER均為低電平時， LE() 為，此時允許數(shù)據通過去進行D/A轉換，否則當LE()為時，將不允許數(shù)據通過并進行D/A轉換。

37、 2、DAC0832內部原理圖：圖2-308位輸入寄存器8位DAC寄存器8位D/A轉換器614151645137D0D1D2D3D4D5D6D7812119RfbVREFIOUT2IOUT1Rfb&1912181732010ILECSWR2XFERWR1LE(1)*LE(2)* VCC （+5V或+15V） AGND（模擬地）AGND（數(shù)字地）* LE=1時，輸出數(shù)據 跟隨輸入 LE=0時，數(shù)據被鎖 存 3、DAC0832與微機的接口： 在與微處理器接口時，可以采用雙緩沖方式（兩級輸入鎖存），也可以采用單緩沖方式（只用一級輸入鎖存，另一級始終直通），還可以接成全直通的形式，再外加鎖存器

38、與微機接口。 因此，這種D/A轉換器使用非常靈活方便。 a.DAC0832與8031單片機連接成單緩沖方式的接口電路： 該種方式主要應用于只有一路模擬量輸出，或有幾路模擬量輸出但不需要同步的場合。 該種方式下，兩級寄存器的控制信號并接，即將WR1和WR2同時于8031的WR端口相接，CS和XFER相連接到P2.0，使DAC0832作為8031的一個外部I/O裝置，口地址為#FEFFH，這樣，8031對它進行一次寫操作，輸入數(shù)據便在控制信號的作用下，直接打入0832內部的DAC寄存器中，并由D/A轉換成輸出電壓。其相應的程序段如下： MOV DPTR，#0FEFFH；給出0832的地址 MOV

39、A，#DATA ；欲輸出的數(shù)據裝入A MOVX DPTR，A ；數(shù)據裝入0832并啟動 D/A轉換。 單緩沖方式接口電路圖如圖2-31：_ _+P0.0.P0.6P0.7P2.0WRD0.D6D78031CSXFERWR1WR20832ILEVCCVRRfbIOUT1IOUT2AG+5VUO4.DAC0832與8031單片機連接成雙緩沖方式的接口電路：若需要兩路以上的模擬量同步輸出，則DAC0832必須按雙緩沖方式連接。其接口電路圖如圖2-32。按圖中連接，兩片0832輸入寄存器的地址分別為FEFFH和FDFFH，DAC寄存器的地址都是FBFFH。設欲輸出的數(shù)據置于R2，R3中，可編制相應的程

40、序段如下： MOV DPTR，#0FEFFH MOV A，R2 MOVX DPTR，A；數(shù)據送1#0832輸入寄存器 MOV DPTR，#0FDFFH MOV A，R3 MOVX DPTR，A；另一數(shù)據送2#0832輸入寄存器 MOV DPTR，#0FBFFH MOVX DPTR，A；1#，2#D/A轉換器同時輸出 雙緩沖方式接口電路圖：P39圖2-32_ _+_ _+5V-5V+5V-5VU02U01P0P2.1P2.0P2.2WR8031D0 D7CSWR1WR2XFERILEVRRfbIout1Iout2Iout2Iout1RfbVRILED0 D7CSWR2WR1XFERDAC 083

41、2 1#DAC 0832 2#2.6 小結 本講介紹了模數(shù)轉換 ADC，模數(shù)轉換的種類，主要任務，轉換原理及實現(xiàn)過程。重點講授了逐次比較型和雙積分型A/D轉換器、ADC0809與微機的接口以及模擬量輸出通道中DAC0832及與微機的接口等方面的相關知識。 作業(yè)： 1.逐次逼近式A/D轉換器ADC0809與微機接口電路及A/D轉換的實現(xiàn)？ 2.DAC0832D/A轉換器與微機接口是怎樣實現(xiàn)的？第三講：智能儀器人機接口 【教學目標和要求教學目標和要求】 本講主要介紹了智能儀器人機接口的相關知識，如鍵盤與接口，LED顯示與接口，CRT顯示與接口，微型打印機接口的相關技術。通過對本部分學習，應使學生掌

42、握諸如鍵盤與接口，LED顯示與接口，CRT顯示與接口，微型打印機接口的相關技術。 【重點與難點】【重點與難點】 鍵盤與接口，LED顯示與接口，CRT顯示與接口，微型打印機接口的相關技術。3.1鍵盤與接口 操作者對智能儀器進行狀態(tài)干預和數(shù)據輸入，智能儀器向報告運行狀態(tài)和處理結果。例如：鍵盤、顯示器、打印。 鍵盤與微處理器的接口包括硬件與軟件兩部分： 硬件：鍵盤的組織，即鍵盤結構及其與主機的連接方式。 軟件：按鍵操作的識別與分析稱為鍵盤管理程序。它主要包括識鍵、譯鍵和鍵值分析三部分。 識鍵：判斷是否有鍵按下。 譯鍵：識別出哪一個鍵被按下，并指出被按下鍵的鍵值。 鍵值分析：根據鍵值找出對應處理程序的

43、入口并執(zhí)行。3.1.1鍵盤的組織。 編碼式鍵盤 ： 由按鍵鍵盤和專用鍵盤編碼器兩部分組成，當鍵盤中某一按鍵按下時，鍵盤編碼器會自動產生相對應的按鍵代碼，并輸出一選通信號與CPU進行信息聯(lián)絡。鍵盤編碼器是用很方便，目前市場上已有數(shù)種大規(guī)模集成電路的鍵盤編碼器出售。例如：MM5740AA芯片就是一種專用于64鍵電傳打字機的鍵盤編碼器，其輸出位ASC碼。 非編碼式鍵盤： 非編碼式鍵盤不含編碼器，當某鍵按下時，鍵盤只能送出一個簡單的閉合信號，對應的按鍵代碼的確定必須借助于軟件來完成。顯然，非編碼式鍵盤的軟件是比較復雜的，并且要占用較多地CPU時間，這是它的不足之處。但非編碼鍵盤可以任意組合、成本低、使

44、用靈活。因而智能儀器大多采用非編碼式鍵盤。3.1.2 鍵盤的工作方式： 智能儀器中CPU對鍵盤進行掃描時，要兼顧兩方面的問題： 一是要及時，以保證對用戶的每一次按鍵都能做出相應的響應； 二是掃描還不能占用CPU過多的時間，CPU還有大量的其它任務去處理。因此，要根據智能儀器中的CPU忙、閑情況，選擇適當?shù)逆I盤工作方式。 鍵盤有三種工作方式： 編程掃描方式 中斷工作方式 定時掃描方式 1.編程掃描方式： 該方式也稱查詢方式，它是利用CPU在完成其它工作的空余，調用鍵盤掃描程序，以相應鍵輸入的要求。問題是當CPU在運行其它程序時，它就不會再響應鍵輸入的要求，因此，選擇該方式編程時，應考慮程序是否能

45、對用戶的每次按鍵都會作出及時的響應。 2.中斷工作方式： 在這種工作方式下，當鍵盤中有鍵按下時，硬件會產生中斷申請信號，CPU響應中斷申請后對鍵盤進行掃描，并轉入相應的鍵功能處理程序。該方式的優(yōu)點是：由于在無鍵按下時不進行鍵掃描，因而可以提高CPU的效率，同時也能確保對用戶的鍵操作作出迅速的反應。 3.定時掃描方式：該方式利用一個專門的定時器來產生定時中斷申請信號，CPU響應中斷申請后便對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時轉入相應的鍵功能處理程序。由于每次按鍵按下的持續(xù)時間一般為100ms左右，所以為了不漏檢，定時中斷周期一般應小于100ms。3.1.3鍵抖動及消除 1.鍵抖動的概念： 鍵盤的按鍵一

46、般都采用觸點式按鍵開關，當按鍵被按下或釋放時，按鍵觸點的彈性會產生一種抖動現(xiàn)象，即當按鍵按下或釋放時，觸點不是迅速可靠的接通或斷開；而是經過一段時間的抖動才能穩(wěn)定下來，抖動時間的長短隨按鍵材料的不同而不同，一般在5ms10ms之間。鍵抖動的波形圖如圖3-2。(010)ms(50200)ms(010)ms 2.鍵抖動的消除： 鍵抖動可能導致計算機將一次操作識別為多次操作而連續(xù)出現(xiàn)一個鍵多次重復地出現(xiàn)的誤操作現(xiàn)象。為克服這種由于鍵抖動所致的誤判斷，常采用以下的消除方法： 硬件電路消除法： 利用RS觸發(fā)器來吸收鍵的抖動，其硬件電路如圖3-3所示。一旦有鍵按下時，觸發(fā)器就立即翻轉，觸點的抖動便不會再對

47、輸出產生影響。同樣釋放時也如此。&S輸出無彈跳+5VRRR=5K有彈跳 軟件延時法： 當判定按鍵按下或釋放時，用軟件延時10ms20ms，等待鍵穩(wěn)定（即可靠的接通或斷開）后重新再判定一次，以躲過觸點的抖動期，從而消除鍵抖動所帶來的誤操作。軟件流程圖如下： 讀P1口 有鍵按下？ 延時10ms 鍵處理 讀P1口 鍵分析 鍵已釋放？ 延時10ms 分析結束3.1.4 鍵連擊 1.鍵連擊的概念： 當按鍵按下時，對應的功能便會通過鍵盤分析程序得以執(zhí)行。如果在操作者釋放鍵之前，對應的功能得以多次執(zhí)行，如同操作者在連續(xù)不斷的操作按鍵一樣，這種現(xiàn)象就成為鍵連擊。 2.鍵連擊的消除： 鍵連擊現(xiàn)象可用圖3

48、-4所示流程圖的軟件方法來解決，當某鍵按下時，首先進行軟件延時去抖處理，確定鍵被按下后，便執(zhí)行對應的功能，執(zhí)行完后不是立即返回，而是等待鍵釋放之后再返回，從而使一次按鍵只被響應一次，避免連擊現(xiàn)象的發(fā)生。圖3-4a 圖3-4b 讀鍵 延時去抖 執(zhí)行 等健釋放 讀鍵延時去抖執(zhí)行 延時3.2 鍵盤的接口： 前面提到鍵盤按其工作原理可分為編碼式鍵盤和非編碼式鍵盤兩大類。 編碼式鍵盤是由按鍵鍵盤和專用鍵盤編碼器兩部分組成，當鍵盤中某一按鍵按下時，鍵盤編碼器會自動產生相對應的按鍵代碼，并輸出一選通信號與CPU進行信息聯(lián)絡。鍵盤編碼器使用很方便，主要應用于各類電傳打字機中。 而非編碼式鍵盤不含編碼器，當某鍵

49、按下時，鍵盤只能送出一個簡單的閉合信號，對應的按鍵代碼的確定必須借助于軟件來完成。非編碼鍵盤可以任意組合、成本低、使用靈活。因而智能儀器大多采用非編碼式鍵盤。非編碼式鍵盤按照它與主機的接口方式又分為獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤兩種。3.2.1獨立式鍵盤接口方法 獨立式鍵盤結構的特點是一鍵一線，即每一個按鍵單獨占用一根檢測線，可以直接與單片機I/O線相連接或通過輸入口與數(shù)據線相接，結構很簡單。這些測試線相互獨立無編碼關系，因而鍵盤軟件不存在譯碼問題，一旦檢測到某測試線上有鍵閉合，便可直接轉入到相應的鍵功能處理程序進行處理。其接口電路如圖3-5： 8031 P1.0 P1.1 P1.2RRR=10ks0

50、s1s2+5V 圖中的上拉電阻R用來保證按鍵斷開時，檢測線上有穩(wěn)定的高電平，當某一按鍵按下時，對應的檢測線就變成了低電平，而與其它鍵相對應的的檢測線仍為高電平，從而很容易的識別出被按下的按鍵。其優(yōu)點是鍵盤結構簡單，各測試線相互獨立，按鍵識別容易；缺點是按鍵較多時占用的檢測線也較多，不便于組成大型鍵盤。 其鍵盤軟件的流程圖如圖3-6：（采用查詢的方式進行軟件編程） 首先判斷有無鍵按下，若檢測到郵件按下，就延時10ms避開抖動的影響，查詢是哪一鍵被按下并執(zhí)行相關的操作。然后再用軟件查詢等待按鍵的釋放，當判明鍵釋放后，用軟件延時10ms在返回。一方面避開按鍵釋放時抖動的影響，另一方面防止鍵連擊的產生

51、。獨立式接口軟件流程圖：圖3-6鍵分析讀P1口延時10msP1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?S0鍵處理S1鍵處理S2鍵處理讀P1口延時10ms鍵已釋放？分析結束有鍵按下NYYYNNYYNN 在上述查詢掃描工作方式下，CPU經常處于空掃描狀態(tài)，為進一步提高CPU的工作效率，可采用中斷工作方式，即只有當鍵盤中有鍵被按下時，才執(zhí)行掃描工作。圖3-7給出了采用中斷工作方式處理8只按鍵的電路圖。 當無鍵按下時，8條測試線均為高電平，經8與非門及反相器后仍為高電平，因而不會產生中斷，當其中任一按鍵按下時，中斷信號INT0變?yōu)榈碗娖?，?031申請中斷，8031響應中斷后便進入中斷服務程序，用掃描的

52、方法尋找到申請中斷的按鍵，并執(zhí)行相應鍵功能處理程序。P0P2.3P2.4WRRDALEINT08PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7S0S1S2S3S4S5S6S7&1803181555k8D0D0IO/MCEWRRDALE+5V圖 3-73.2.2 矩陣式鍵盤接口方法 矩陣式鍵盤結構特點是把檢測線分為兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點上 ，每一按鍵都通過不同的行線和列線與主機相連。4*4矩陣共有16只按鍵，但只需要8條檢測線，m*n矩陣鍵盤與主機相連只需要m+n條檢測線。 顯然，鍵盤規(guī)模越大，矩陣式鍵盤的優(yōu)勢越顯著。 一般鍵盤數(shù)大于8時，大多采用矩陣

53、式鍵盤。 當采用矩陣式鍵盤時，為了編程方便，一般將矩陣鍵盤中的每一個按鍵按一定的順序編號，這種按順序排列的編號叫順序碼，也稱鍵值。鍵值求取的方法有行掃描法和線路反轉法。 1.1.行掃描法：行掃描法： 圖圖3-83-8為為4 4* *8 8矩陣組成的矩陣組成的3232鍵鍵盤與單片機接口鍵鍵盤與單片機接口電路。芯片電路。芯片81558155的端口的端口C C工作于輸出方式，用于工作于輸出方式，用于行掃描；端口行掃描；端口A A工作于輸入方式，用于讀入列值。工作于輸入方式，用于讀入列值。其中，其中，81558155的命令的命令/ /狀態(tài)寄存器、端口狀態(tài)寄存器、端口A A、端口、端口B B和端口和端口

54、C C的地址分別為：的地址分別為：0100H0100H、0101H0101H、0102H0102H和和0103H0103H。Y0P0P2.0P2.1WRRDALEWRRDALECEIO/MD0D780318155PC0PC1PC2PC3PA6PA5PA4PA3PA2PA1PA0PA787 /6 /5 /4 /3 /1 /2 /0 /F /E /D /C /B /9 /A /8 /17 /16 /15 /14 /13 /11 /12/10 /1F /1E /1D /1C /1B /19 /1A /18 /+5VX0X1X2X3Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y75k8 采用編程掃描工作方式的行掃描法的步

55、驟如下： 判是否有鍵按下。其實現(xiàn)方法是使端口C所有的行輸出均為低電平，然后從端口A讀入列值。如無鍵按下，讀入值為FFH，如有鍵按下，則不是FFH。 有鍵按下，延時10ms，再判斷是否確實有鍵按下。 確實有鍵按下，求鍵值。實現(xiàn)方法是對鍵盤進行逐行掃描：即先令PC0為0，讀入列值，若列值為FFH，則該行無鍵按下；在令PC1為0，對下一行進行掃描，若列值不是FFH，則該行有鍵按下，求其鍵值。此時設置行值寄存器和列值寄存器，每掃描完一行，無鍵按下，行值寄存器加08H；有鍵按下，行值寄存器保持原值，求相應的列值。求列值方法為：將列值右移，每移位一次，列值寄存器加1，直至移出位為低電平為止，最后將行值和列

56、值相加即得十六進制的鍵值。 為保證按鍵每閉合一次，CPU只做一次處理，程序需等閉合的按鍵釋放后再對其處理。 2.線路反轉法： 該方法識別鍵值的速度較快，但必須借助于可編程的通用接口芯片，如采用單片機，則可直接與單片機的I/O口相接。下面以圖3-9所示的4*4鍵盤電路為例說明線路反轉法的原理：P1.0P1.1P1.2P1.3P1.0P1.0P1.0P1.080310/1/2/4/5/6/7/8/9/A/3/C/D/E/B/F/ 整個識別過程分為兩步: 先從P1的高4位輸出0電平，從P1的低4位讀取鍵盤的狀態(tài)，如某鍵（E鍵）被按下，此時從P1的低4位輸入的代碼為1101，顯然，0對應著被按下鍵所代

57、表的劣，但只找到列的位置還不能識別按鍵，還必須找到它所在的行。 進行線路反轉，即從P1的低4位輸出0電平，從P1的高4位讀取鍵盤的狀態(tài)，此時從高4位輸入的結果應為0111，其中，0對應著被按下鍵所代表的行位置。將兩次讀入的數(shù)據和合成一個代碼，即可確定被按下鍵的位置。3.3 LED顯示及接口 LED即發(fā)光二極管，它是由某些特殊的半導體材料制成的PN結，由于摻雜濃度很高，當正向偏置時，會產生大量的電子-空穴復合，把多余的能釋放變?yōu)楣饽堋?LED顯示器具有工作電壓低，體積小，壽命長（約十萬小時），響應速度快，（小于1s），顏色豐富（紅、黃、綠等）等特點。 LED的正向工作壓降一般在1.2V2.6V，

58、發(fā)光工作電流在5mA20mA，發(fā)光強度基本上與正向電流成正比，故電路需串聯(lián)適當?shù)南蘖麟娮琛?LED很適于脈沖工作狀態(tài)，在平均電流相同的條件下，采用脈沖工作狀態(tài)比直流工作狀態(tài)亮度增加20%。3.3.1 LED顯示器原理 LED顯示器有單個、七段和點陣式等幾種類型。 1.單個LED顯示器：常用于儀器的狀態(tài)指示，圖3-16位單個LED顯示器的接口電路。儀器內微處理器經數(shù)據總線D0-D7輸出待顯示的代碼，送至輸出接口，當其輸出端Q0為低電平時，LED顯示器正向導通并發(fā)亮，反之則熄滅。74LS374能同時驅動八個LED顯示器，表示一儀器的八種狀態(tài)信息。圖3-16CLKD7D0D07CS IOW.Q1Q0

59、Q7+5V74LS374 2.七段LED顯示：由多個LED發(fā)光二極管組成數(shù)字陣列并封裝于一個標準的外殼中。最初始的“日”字，七段LED顯示器，可以組成09數(shù)字和多種字母，加上小數(shù)點，也可為八段。為適應不同的驅動電路，它有共陰極和共陽極兩種結構形式。abcdefgdpabcdefgdp+5Vabcdefdpgabcdefdpg12345910876KKkk(a)共陰極(b)共陽極(c)管腳圖 為了顯示某個字或者字符，就要點亮相應的段，此時就需要將數(shù)字信號進行譯碼，將BCD碼轉換為七段字型碼（簡稱段碼）。譯碼又分為硬件譯碼和軟件譯碼兩種。 硬件譯碼： 其譯碼顯示電路如圖3-18，BCD碼轉換為對應

60、的七段字型碼的工作由七段譯碼/驅動器74LS47完成。該種方法的優(yōu)點是計算機時間的開銷較小，但硬件成本高。圖3-1874LS374D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3ABCDabcdefgabcdefg74LS47CLK 軟件譯碼： 軟件譯碼顯示電路如圖3-19，與硬件譯碼顯示電路相比省去了硬件譯碼起，其BCD碼轉換為對應的段碼這項工作由軟件來完成。 微處理器有較強的邏輯控制能力，采用軟件譯碼并不復雜。采用軟件譯碼不僅可使硬件電路簡化，而且其譯碼邏輯可隨編程設定，不受硬件譯碼邏輯的限定，所以智能儀器中使用較多的是軟件譯碼方式。D0D1D3D2D4D5D6D7D0D2D1D4D3D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q