數(shù)字電壓表三種設(shè)計(jì)方案和對策

./設(shè)計(jì)方案一決定控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī),A/D轉(zhuǎn)換采用ADC0809。系統(tǒng)除能確保實(shí)現(xiàn)要求的功能外,還可以方便地進(jìn)行8路其他A/D轉(zhuǎn)換量的測量、遠(yuǎn)程測量結(jié)果傳送等擴(kuò)展功能。數(shù)字電壓表系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案框圖如圖2-1所示。電源電路振蕩電路LCD顯示器ADC0809電源電路振蕩電路LCD顯示器ADC0809AT89C51AT89C51P0P2P1P3圖2-1設(shè)計(jì)方案框圖圖2-1設(shè)計(jì)方案框圖AT89C51主要特性：·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路模擬量、數(shù)字量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用ADC0809進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換,ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)和引腳如圖所示。圖中多路模擬開關(guān)可選通8路模擬通道,允許8路模擬量分時(shí)輸入,并共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對A、B、C三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存與譯碼。ADC0809工作原理A/D轉(zhuǎn)換由集成電路0809完成。0809具有8路模擬輸入端口,地址線〔23~-25腳可決定對哪一路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換。22腳為地址鎖存控制,當(dāng)輸入為高電平時(shí),對地址信號進(jìn)行鎖存。6腳為測試控制,當(dāng)輸入一個(gè)2uS寬高電平脈沖時(shí),就開始A/D轉(zhuǎn)換。7腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),7腳輸出高電平。9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制,當(dāng)OE腳為高電平時(shí),A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10腳為0809的時(shí)鐘輸入端,利用單片機(jī)30腳的六分頻晶振頻率再通過14024二分頻得到1MHz時(shí)鐘。單片機(jī)的P1、P3.0~P3.3端口作為四位LED數(shù)碼管顯示控制。P0端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用,P2端口P2.7用作0809的A/D轉(zhuǎn)換控制。晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號,使用晶體振蕩器時(shí),C2,C1取值20~40PF,使用陶瓷振蕩器時(shí)C1,C2取值30~50PF。C1、C2起穩(wěn)定振蕩頻率,快速起振的作用。在設(shè)計(jì)電路板時(shí),晶振和電容應(yīng)盡量靠近芯片,以減小分布電容,保證振蕩器的穩(wěn)定性。18引腳XTAL2、19引腳XTAL1接晶振,20引腳接地。圖2-389C51單片機(jī)引腳圖圖2-389C51單片機(jī)引腳圖設(shè)計(jì)方案二本系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成：AT89S52、ADC0808、LCD液晶顯示。A/D轉(zhuǎn)換由集成電路0808完成。0808具有8路模擬輸入端口,地址〔23-25腳可決定對哪路模擬輸入作A/D轉(zhuǎn)換,22腳為地址鎖存腳,當(dāng)輸入為高電平時(shí),對地址信號進(jìn)行鎖存。6腳為測試控制,當(dāng)輸入一個(gè)2us寬高電平脈沖時(shí),就開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。7腳為A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)7腳輸出高電平。9腳為A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出允許控制,當(dāng)OE腳為高電平時(shí),A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10腳為0808的時(shí)鐘輸入端,由外部信號源提供。單片機(jī)的P0端口作為LCD1602顯示控制。P3.7端口作為通道循環(huán)。P1端口作A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用,P2端口用作0808的A/D轉(zhuǎn)換控制。時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路A/D轉(zhuǎn)換電路測量電壓輸入顯示系統(tǒng)AT89C52P1P2P2P0AT89S52功能介紹AT89S52為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。圖3.1AT89C52引腳圖AT89S52主要功能列舉如下：1、擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash2、晶片內(nèi)部具時(shí)鐘振蕩器〔傳統(tǒng)最高工作頻率可至12MHz3、內(nèi)部程序存儲器〔ROM為8KB4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器〔RAM為256字節(jié)5、32個(gè)可編程I/O口線6、8個(gè)中斷向量源7、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8、三級加密程序存儲器9、全雙工UART串行通道ADC0808的引腳和功能介紹ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān),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(gè)進(jìn)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(shí)采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,實(shí)際使用時(shí)采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。\o"查看圖片"圖3.2ADC0808管腳圖晶振電路介紹圖3.3晶振電路晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作,以提供穩(wěn)定,精確的單頻振蕩。在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率,稱為壓控振蕩器〔VCO。3.4復(fù)位電路介紹圖3.4復(fù)位電路復(fù)位電路是為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作必不可少的一部分,復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%,即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路,它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號,因此在電源上電時(shí),只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí),復(fù)位信號才被撤除,微機(jī)電路開始正常工作。設(shè)計(jì)方案三本系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊構(gòu)成ICL7135;MC14069;74LS47;MC1403;共陽七段數(shù)碼管等電路原理框圖：ICL7135<美Intersit公司產(chǎn)品>。它是一種字位BCD碼動態(tài)掃描輸出的單片集成雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器。滿量程輸入為-2V～0～+2V,自動極性,單參考電壓源,自動校零。電源的公共端接至DGND<24腳>。讓所有的模擬信號地與AGND<3腳>相連接,最后用一根連線與DGND相接。采用模擬地與數(shù)字地分開,并以一點(diǎn)相通,可避免由于連接線的寄生耦合作用而引起誤差或者跳字。參考電壓VR正端從2腳引入,負(fù)端接AGND。參考電壓貯存電容CR一般選取1μF,接在7、8兩腳。差動輸入模擬信號從9、10兩腳引入。如果允許模擬信號源的公共端與A／D轉(zhuǎn)換器電源公共端相通,則此端可與AGND相接。系統(tǒng)所需要的時(shí)鐘信號從22腳輸入,如果確定采樣階段T1＝80ms,則fcp=125kHz,以滿足對50Hz工頻干擾信號有較大的抑制能力的要求。MC14069是一個(gè)14腳封裝的六反相器電路,它的最高供電電壓〔VDD是18V,最高輸入電壓是-0.5到VDD+0.5。最大輸出電流是+-10mA.最大功耗是500mW。

管腳排列：1in1,2out1,3in2,4out2,5in3,6out3,7vss.

14vdd13in612out6,11in5,10out5,9in48out4

它的功能是將輸入的數(shù)字信號反向。顯模芯介紹①74LS47是一種BCD輸輸出的4線七譯器DCBA作為4線入ag作為七段輸出,輸出低電平有效。例如,輸入DCB001時(shí)a,b,c,d,g等段輸出為低電出示進(jìn)制數(shù)3345引為能展3腳T是試輸端作是檢查數(shù)碼七段顯示是否都能夠正常發(fā)光。當(dāng)T=,B=1時(shí),七段顯示部件全部點(diǎn)亮,顯示"日"字。譯碼器正常工作時(shí)T1。4腳RBI是動態(tài)滅燈輸入端,作用是將數(shù)碼管示用零滅5腳BI/RBO,BI是燈入當(dāng)B=0時(shí)輸a～g均為1,數(shù)碼管不顯示。RBO是動態(tài)滅燈輸出端。作用是控制低位滅零信號。若RBO本處顯狀若RBO=0且位零低被滅它于BI成線關(guān)系345引使時(shí)接高位管信息與ED連如〔3示圖3②ED管信如〔圖4顯模的接5觀到片機(jī)P1口低4位接塊段碼器74S47,由于74S47是陽的段碼所要用陽的碼片機(jī)P10P1.3的出信號經(jīng)過74S47譯碼后就可以驅(qū)動數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字,另外在74S47的輸出與數(shù)碼管間要接上7個(gè)470歐的流阻以止過的流過燒數(shù)管。P1.—P1.7口于四個(gè)PNP三管基三管別于個(gè)碼的共通過由P1.4—P1.6口的輸出量來控制數(shù)碼管的點(diǎn)亮。采用PNP型的三極管來驅(qū)動數(shù)碼管,在三管當(dāng)一開的用依靠74S47七譯器四個(gè)PNP三管可實(shí)現(xiàn)數(shù)管動顯。MC1403是低壓基準(zhǔn)芯片。一般用作8～12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。

輸出電壓:2.5V＋/-25mV

輸入電壓范圍:4.5Vto40V

輸出電流:10mA

芯片引腳圖：

因?yàn)檩敵鍪枪潭ǖ?所以電路很簡單。就是Vin接電源輸入,GND接底,Vout加一個(gè)0.1uf~1uf的電容就可以了。Vout一般用作8～12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電壓。方用AT8C51作主制統(tǒng)于現(xiàn)程的寫是戶編較程時(shí),它程存空和據(jù)儲間能足求不支持ISP在編技專用的寫來寫序故本,而低系性比。液顯器要顯大的字和形清化度成本。此品要簡的示字。采用A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC080。ADC0809是一塊8路8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,將模擬電路和數(shù)字電路集成在一個(gè)有28個(gè)功能端的電路內(nèi),包A/D轉(zhuǎn)換,邏輯控制譯碼驅(qū)動等電路,其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μS左右。方用以AT8S52為心單機(jī)系方,AT8S2具較程存間和據(jù)儲間滿用的要于現(xiàn)能展AT852內(nèi)置有ISP在編術(shù)可應(yīng)下線接到算的口連可寫序可替場專的序?qū)懸猴@器要顯大的字和形清化度成本。ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器。與ADC0809相似。方案三：主控部分由ICL7135芯片控制。它是一種字位BCD碼動態(tài)掃描輸出的單片集成雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器。滿量程輸入為-2V～0～+2V,自動極性,單參考電壓源,自動校零。符合設(shè)計(jì)要求,與微機(jī)接口十分方便具有精度高相當(dāng)于14位A/D轉(zhuǎn)換價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)其轉(zhuǎn)換速度