課程設(shè)計(jì)（論文）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書 no.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其主要功能有：可實(shí)現(xiàn)1-16通道單端模擬量輸入，輸入電壓范圍為0-10v，分辨率為12位。并且實(shí)時(shí)顯示通道號(hào)和相應(yīng)的輸入電壓值。要求：完成軟、硬件設(shè)計(jì)。16路模擬量輸入信號(hào)的控制，可通過多路開關(guān)來實(shí)現(xiàn)；a/d轉(zhuǎn)換器要選擇分辨率為12位，輸入電壓值要經(jīng)過標(biāo)度變換、轉(zhuǎn)換為bcd碼后送去顯示。1.2系統(tǒng)方案系統(tǒng)硬件電路如圖1：ad574將010v 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為00ff 數(shù)字信號(hào)并傳送單片機(jī)， 然后由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)處理，最終由led 顯示器顯示。完成對模擬信號(hào)的采集。16路 模擬信號(hào)a/d轉(zhuǎn)換

2、單片機(jī)at89s51數(shù)碼管顯示圖12 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖2所示，本系統(tǒng)中，以at89s51單片機(jī)為運(yùn)算和控制的核心，它具有4個(gè)8位并行的i/o端p0-p3，其中由p0口控制數(shù)碼管顯示，p1口控制信號(hào)輸入。16路模擬量采集由兩個(gè)cd4051完成，a/d轉(zhuǎn)換由ad574完成。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.2圖22.2 硬件系統(tǒng)各個(gè)電路的設(shè)計(jì)2.2.1多路模擬開關(guān)電路設(shè)計(jì)（1）.多路模擬開關(guān)的選取目前采用cmos工藝的多路開關(guān)應(yīng)用最為廣泛。盡管模擬開關(guān)種類很多，但其功能基本相同，只是在通道數(shù)、開關(guān)電阻、漏電流、輸入電壓及方向切換等性能參數(shù)有所不同。多路模擬開關(guān)主要有4選

3、1、8選1、雙4選1、雙8選1和16選1等，它們之間除通道和外部管腳排列有些不同，其電路結(jié)構(gòu)、電源組成及工作原理基本相同。常用單端、雙端八路模擬開關(guān)cd4051的引腳圖如圖3所示。沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.3圖3 vdd為正電源，vee為負(fù)電源，vss為地，要求vdd+|vee|18v。用兩個(gè)cd4051擴(kuò)展成16通道的多路模擬開關(guān)如圖4所示，16通道的多路模擬開關(guān)真值表見表1。圖4 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.4表1 十六通道的cd4051多路模擬開關(guān)真值表輸入狀態(tài)選中通道號(hào)a3a2a1a000000000110010200113010040101501106011171

4、000810019101010101111110012110113111014111115 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.5（2）.a/d轉(zhuǎn)換器的選取ad574是美國模擬器件公司（analog devices）推出的單片高速12位逐次逼近型a/d轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間25s。自帶三態(tài)緩沖器，可以直接與8位或16位的微機(jī)相連，且能與cmos及ttl電平兼容。由于ad574內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源及時(shí)鐘發(fā)生器，這使它在不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下完成一切a/d轉(zhuǎn)換功能?？梢圆捎?2v和15v兩種電源電壓，應(yīng)用非常方便。圖5所示為ad574a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。ad574a為28引腳雙列直插式封裝，其引腳

5、配置如圖6所示。圖5沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.63 ad574的引腳功能圖6 vl：數(shù)字邏輯部分電源+5v。：數(shù)據(jù)輸出格式選擇信號(hào)引腳。當(dāng) =1（+5v）時(shí)，雙字節(jié)輸出，即12條數(shù)據(jù)線同時(shí)有效輸出；當(dāng)=0（0v）時(shí)，為單字節(jié)輸出，即只有高8位或低4位有效。 ：片選信號(hào)端，低電平有效。a0：字節(jié)選擇控制線。在轉(zhuǎn)換期間：a0=0，ad574a進(jìn)行全12位轉(zhuǎn)換。在讀出期間：當(dāng)a0=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；a0=1時(shí)，低4位數(shù)據(jù)有效，中間4位為“0”，高4位為三態(tài)。因此當(dāng)采用兩次讀出12位數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)遵循左對齊原則。：讀數(shù)據(jù)/轉(zhuǎn)換控制信號(hào)，當(dāng)=1，adc轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)允許被讀??；當(dāng)=0，則允許

6、啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換。ce：啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，高電平有效。可作為a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)或讀數(shù)據(jù)的信號(hào)。vcc、vee：模擬部分供電的正、負(fù)電源，為12v或15v。ref out：10v內(nèi)部參考電壓輸出端。ref in：內(nèi)部解碼網(wǎng)絡(luò)所需參考電壓輸入端。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.7 bip off：補(bǔ)償調(diào)整。接至正負(fù)可調(diào)的分壓網(wǎng)絡(luò)，以調(diào)整adc輸出的零點(diǎn)。10vin、20vin：模擬量10v及20v量程的輸入端口，信號(hào)的另一端接至ag引腳。dg：數(shù)字公共端（數(shù)字地）。ag：模擬公共端（模擬地）。它是ad574a的內(nèi)部參考點(diǎn)，ag和dg在封裝時(shí)已連接在一起。db0db11：數(shù)字量輸出。sts：輸出狀態(tài)信號(hào)

7、引腳。轉(zhuǎn)換開始時(shí)，sts達(dá)到高電平，轉(zhuǎn)換過程中保持高電平。轉(zhuǎn)換完成時(shí)返回到低電平。ad574a的控制信號(hào)的組合控制功能如表2所示。表2 ad574a的控制信號(hào)的組合控制功能表cea0工作狀態(tài)0禁止1禁止1000啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換1001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換101接1腳（+5v）12位并行輸出有效101接地0高8位并行輸出有效101接地1低4位加上尾隨4個(gè)0有效必須指出端與ttl電平不兼容，故只能用通過布線接至+5v或0v上。另外a0在數(shù)據(jù)輸出期間不能變化。如果要求ad574a以獨(dú)立方式工作，只要將ce、端接入+5v，和a0接至0v，將作為數(shù)據(jù)讀出和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制。當(dāng)=1時(shí)，數(shù)據(jù)輸出端出現(xiàn)被轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，

8、=0時(shí)，即啟動(dòng)一次a/d轉(zhuǎn)換。在延時(shí)0.5s后sts=1表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。經(jīng)過一次轉(zhuǎn)換周期tc（典型值為25s）后sts跳回低電平表示a/d轉(zhuǎn)換完畢，可以從數(shù)據(jù)輸出端讀取新的數(shù)據(jù)。啟動(dòng)ad574a轉(zhuǎn)換的時(shí)序圖如圖7所示，ad574a的讀周期時(shí)序圖如圖8所示 。 沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.8圖7 圖8 ad574a有單極性和雙極性兩種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換方式，這主要通過改變ad574a引腳8、10、12的外接電路來實(shí)現(xiàn)。圖9左側(cè)所示為單極性轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)010v或020v的轉(zhuǎn)換，其系統(tǒng)模擬信號(hào)的地線應(yīng)與引腳9相連，使其地線的接觸電阻盡可能小，圖9右側(cè)為雙極性轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)

9、-5v+5v或-10v+10v的轉(zhuǎn)換。圖9 沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.92.2.2 ad574與單片機(jī)連接圖10中將轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)線sts與單片機(jī)的p1.1相連，故該接口采用查詢方式。由于ad574a片內(nèi)有時(shí)鐘，故無需外加時(shí)鐘信號(hào)。由于ad574a內(nèi)部含有三態(tài)鎖存器，故可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線接口。ad574a是12位向左對齊輸出格式，所以將低4位db30接到db118，第一次讀出高8位db114，第二次讀出低4位，此時(shí)db74為0000。圖10中，片選信號(hào)由p0.7控制，由于圖中高8位地址p2.7p2.0未使用，故只使用低8位地址，采用寄存器尋址方式。設(shè)啟動(dòng)ad574a的地址是7ch

10、，讀取高8位數(shù)據(jù)的地址為7eh，讀取低4位數(shù)據(jù)的地址為7fh。圖10 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.102.2.3單片機(jī)模塊1、at89s51單片機(jī)的簡介 at89s51 是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的at89s51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)供給高性價(jià)比的解決方案。

11、at89s51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，at89s52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0hz并可通過軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，cpu暫停工作，而ram定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存ram的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有pdip、tqfp和plcc等三種封裝形式，以適應(yīng)不一樣產(chǎn)

12、品的需求。 at89s51與at89c51相比,外型管腳完全相同，at89c51的hex程序無須任何轉(zhuǎn)換可直接在at89s51運(yùn)行,結(jié)果一樣。at89s比at89c51新增了一些功能，支持在線編程和看們狗是其中主要特點(diǎn)。它們之間主要區(qū)別在于以下幾點(diǎn)： 1.引腳功能:管腳幾乎相同,變化的有,在at89s51中p1.5,p1.6,p1.7具有第二功能,即這3個(gè)引腳的第二功能組成了串行isp編程的接口。 2.編程功能：at89c51僅支持并行編程，而at89s51不但支持并行編程還支持isp再線編程。在編程電壓方面,at89c51的編程電壓除正常工作的5v外,另vpp需要12v,而at89s51僅僅

13、需要4-5v即可。 3.燒寫次數(shù)更高:at89s51標(biāo)稱燒寫次數(shù)是1000次,實(shí)為1000-10000次,這樣更有利開始學(xué)習(xí)者反復(fù)燒寫,降低學(xué)習(xí)成本。 4.工作頻率更高:at89c51極限工作頻率是24mhz,而at89s51最高工作頻率是33mhz,(at89s51芯片有兩中型號(hào),支持最高工作頻率分別為24mhz和33mhz)從而具有更快的計(jì)算速度。 沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.115.電源范圍更寬:at89s51工作電壓范圍,達(dá)4-5.5v,而at89c51在底于4.8v和高于5.3v的時(shí)侯則無法正常工作。 6.抗干擾性更強(qiáng):at89s51內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器(watchdog

14、timer),而at89c51需外接看門狗計(jì)時(shí)器電路,或者用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器構(gòu)成軟件看門狗來實(shí)現(xiàn)軟件抗干擾。2、at89s51引腳及功能介紹at89s51引腳圖如下圖11所示：圖11 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.12at89s51芯片的40個(gè)引腳功能為：vcc： 電源電壓。gnd： 接地。rst： 復(fù)位輸入。當(dāng)rst變?yōu)楦唠娖讲⒈３?個(gè)機(jī)器周期時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位。wdt溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrto位（地址8eh）可打開或關(guān)閉該功能。diskrto位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。xtal1： 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：

15、 來自反向振蕩放大器的輸出。p0口： 一組8位漏極開路型雙向i/o口。也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。p1口： 一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻

16、，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。flash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。p1口部分端口引腳及功能如表3所示。表3 p1口特殊功能p1口引腳特殊功能p1.5mosi（用于isp編程）p1.6mosi（用于isp編程）p1.7sck（用于isp編程） 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.13 p2口： 一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。在訪問外部程序

17、存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口線上的內(nèi)容在整個(gè)訪問期間不改變。flash編程和程序校驗(yàn)期間，p2亦接收低8位地址。p3口： 一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門電路。對p3口寫“1”時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻把拉到高電并可作輸入端口。作輸入端口使用時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表3所示。p3口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)期間的控制信號(hào)。表4 p3口特殊功能p3

18、口引腳特殊功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2（外部中斷0）p3.3（外部中斷1）p3.4t0（定時(shí)器0外部輸入）p3.5t1（定時(shí)器1外部輸入）p3.6（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.14psen/：程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀先通信號(hào)，當(dāng)at89s51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen/有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒有兩次有效的psen/信號(hào)。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器，ea端必須保持低電平，需注意的是：如果加密位l

19、b1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程電壓vpp。注：i/o口的讀寫p0p3口都可以作為普通的i/o口來使用。當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，必須先向該口的鎖存器中寫入“1”，然后再從引腳緩沖器中讀入引腳狀態(tài)，這樣的讀入結(jié)果才正確。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，可能要經(jīng)常修改輸出口各引腳的狀態(tài)，為此在at89s51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中，設(shè)置有“讀-修改-寫”指令。例如，邏輯與指令“anl p1,a”就屬于這類指令。該指令的執(zhí)行過程是：cpu先讀入p1上的數(shù)據(jù)，然后與累加器a中的數(shù)據(jù)按位進(jìn)行邏輯與操作，最后將與的結(jié)果送回p1口，完成對p1口各位狀態(tài)的修改。這類指令中，讀

20、入p1口的數(shù)據(jù)是前一次寫入p1口輸出鎖存器的數(shù)據(jù)，而不是p1口的實(shí)際狀態(tài)，兩者不一定相同。例如，用p1的一根線去驅(qū)動(dòng)一個(gè)晶體管的基極，當(dāng)向此口線寫入“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，并把引腳上的電平拉成低電平“0”。這時(shí)若從引腳上讀取數(shù)據(jù)（引腳緩沖器），會(huì)讀錯(cuò)成“0”，而不是先前輸出的“1”。為此，在p0p3口每一根線的結(jié)構(gòu)上都設(shè)有一個(gè)讀鎖存器緩沖器，當(dāng)執(zhí)行這類指令時(shí)，讀入的數(shù)據(jù)時(shí)鎖存器的輸出狀態(tài)。3、復(fù)位電路設(shè)計(jì)res引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。若使用頻率為6mhz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us，才能完成復(fù)位。復(fù)位操作有上電

21、自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位，如圖12所示。 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.15 圖12 上電自動(dòng)復(fù)位電路是在加電瞬間電容通過充電來實(shí)現(xiàn)的。在通電瞬間，電容c3通過電阻充電rst端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。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10ms。4、晶振電路設(shè)計(jì)at89s51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為xtal1,輸出端為xtal2,兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振

22、蕩器，如圖13所示。電容器c1和c2通常取30pf左右，可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。本設(shè)計(jì)中采用6mhz的晶振構(gòu)成單片機(jī)的時(shí)鐘電路。晶振頻率也就是振蕩電路的脈沖頻率，也稱振蕩頻率。（振蕩脈沖頻率范圍為024mhz）圖13 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.16此振蕩器由xtal1端向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供一定的頻率時(shí)鐘源信號(hào)。另外，振蕩器的工作還可由軟件控制，當(dāng)對單片機(jī)內(nèi)電源控制寄存器pcon中的pd位置1時(shí)，可停止振蕩器的工作，使單片機(jī)進(jìn)入省電工作狀態(tài)，此振蕩器稱為內(nèi)部振蕩器。晶振頻率是單片機(jī)的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時(shí)鐘信號(hào)是通過振蕩信號(hào)分頻得到的，所以競爭頻率直接影響時(shí)鐘信號(hào)的頻

23、率。晶振頻率高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率就高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。然而晶振頻率高對存儲(chǔ)器等的速度和印刷電路板的工藝要求也高。晶振頻率不但影響速度，而且對單片機(jī)的工作電流也有一定影響，所以在選擇晶振頻率是，要兼顧速度、功耗和線路工藝。片內(nèi)振蕩器對構(gòu)成并聯(lián)諧振電路的外接電容c1和c2要求并不嚴(yán)格，外接晶體時(shí)，c1和c2的典型值為30pf左右。而且，在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體（或陶瓷諧振器）和電容應(yīng)盡可能安裝得靠近單片機(jī)，以減少寄生電容，保證振蕩器的穩(wěn)定和可靠性。2.2.4輸出電路設(shè)計(jì)輸出電路采用數(shù)碼管顯示，顯示方法為動(dòng)態(tài)掃描顯示。動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)

24、驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極com增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的i/o線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通com端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的com端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只

25、要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的i/o端口，而且功耗更低。顯示部分的原理圖如下圖14所示，利用8255a擴(kuò)展的4位led動(dòng)態(tài)顯示器接口電路。圖中將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起，pb口作為段數(shù)端口，經(jīng)同相驅(qū)動(dòng)器后接沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.17顯示器各個(gè)極，形成段選線的多路復(fù)用，而pa3pa0作為掃描口線，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器75452接顯示器公共陰極。在每一時(shí)刻使pa3pa0中有一位為高電平，即4位顯示器中僅有一位公共陰極位低電平，其他位為高電平，同時(shí)，段選線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符字型碼。這樣同一時(shí)刻，

26、4位led中只有選通那一位顯示出字符，而其他位熄滅的。同樣，下一時(shí)刻，只讓下一位的選線處于選通狀態(tài)，而其他位處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，在段選線上輸出相應(yīng)位將要顯示字符的字型碼。如此循環(huán)下去，就可以使4位顯示出要顯示的字符。圖14 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.183、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主程序流程圖如圖14所示 圖14主程序流程圖 圖15 a/d轉(zhuǎn)換子程序流程圖3.2 a/d轉(zhuǎn)換流程圖如圖15所示3.3 a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理程序本設(shè)計(jì)中，以查詢方式實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換。查詢方式a/d轉(zhuǎn)換程序如下：org 0200hstart：movdptr, #9000hmovp1, #0ffh 沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)

27、計(jì)說明書 no.19movr0, #07chmovxr0, aloop: jbp1.1, loop incr0incr0movxa, r0movxdptr, aincr0incdptrmovxa, r0movxdptr, ahere:ajmphere ret3.4顯示子程序根據(jù)led顯示器的結(jié)構(gòu)原理，顯示不同的字符需要不同的字形碼。本設(shè)計(jì)選用共陰極數(shù)碼管，由pa口控制led信號(hào)燈的顯示。數(shù)碼管顯示的真值表如下表所示：表4 數(shù)碼管顯示真值表顯示字符共陰極接法共陽極接法顯示字符共陰極接法共陽極接法03fhc0hc39hc6h106hf9hd5eha1h25bha4he79h86h34fhb0hf7

28、1h8eh466h99hp73h8ch56dh92hu3ehc1h67dh82ht31hceh707hf8hy6eh91h87fh80hh76h89h96fh90hl38hc7ha77h88h“滅”00hffhb7ch83h 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.20led顯示程序?yàn)椋篸isplay: mov dptr,#numtabmov r0,#2dp1: mov r2,#150;設(shè)置動(dòng)態(tài)顯示次數(shù)loop3: mov a,#0eh;選通點(diǎn)亮第1位數(shù)碼管mov p0,amov a,r1movc a,a+dptrmov p2,aacall dimssetb p0.0;選通點(diǎn)亮第2位數(shù)碼管clr

29、p0.1mov a,50hmovc a,a+dptrmov p2,aclr p2.7acall dimssetb p0.1;選通點(diǎn)亮第3位數(shù)碼管clr p0.2mov a,51hmovc a,a+dptrmov p2,aacall dimssetb p0.2;選通點(diǎn)亮第4位數(shù)碼管clr p0.3mov a,52hmovc a,a+dptrmov p2,aacall dimssetb p0.3djnz r2,loop3djnz r0,dp1retdims: mov r7,#00djnz r7,$ret 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.213.5 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主程序具體程序如下：st bi

30、t p3.5oe bit p3.4 eoc bit p3.3org 0000hajmp startorg 0030hstart: mov r5,#0 sett: mov a,r5 mov r1,a mov 50h,a mov 51h,a mov 52h,a lcall display inc r5cjne r5,#10, sett ;自檢完畢ad: mov r1, #00 ;開始檢測16路數(shù)據(jù)mov r4， #0c3h mov p1, #0c3h lcall wait ;檢測并顯示第1路數(shù)據(jù)mov r4， #0e3h mov p1, #0e3h lcall wait ;檢測并顯示第2路數(shù)據(jù)沈

31、陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.22mov r4， #0d3hmov p1, #0d3h lcall wait ;檢測并顯示第3路數(shù)據(jù)mov r4， #0f3h mov p1, #0f3h lcall wait ;檢測并顯示第4路數(shù)據(jù) mov r4， #0cbh mov p1, #0cbh lcall wait ;檢測并顯示第5路數(shù)據(jù)mov r4， #0ebh mov p1, #0ebh lcall wait ;檢測并顯示第6路數(shù)據(jù)mov r4， #0fbh mov p1, #0fbh lcall wait ;檢測并顯示第7路數(shù)據(jù)mov r4， #0c7h mov p1, #0c7h lca

32、ll wait ;檢測并顯示第8路數(shù)據(jù)mov r4， #0c7h mov p1, #0c7h lcall wait ;檢測并顯示第9路數(shù)據(jù)mov r4， #0e7h mov p1, #0e7h lcall wait ;檢測并顯示第10路數(shù)據(jù) mov r4， #0d7h mov p1, #0d7h lcall wait ;檢測并顯示第11路數(shù)據(jù)mov r4， #0f7h 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 no.23mov p1, #0f7hlcall wait ;檢測并顯示第12路數(shù)據(jù)mov r4， #0cfh mov p1, #0cfh lcall wait ;檢測并顯示第13路數(shù)據(jù)mov r4，

33、 #0efh mov p1, #0efh lcall wait ;檢測并顯示第14路數(shù)據(jù)mov r4， #0dfh mov p1, #0dfh lcall wait ;檢測并顯示第15路數(shù)據(jù)mov r4， #0ffh mov p1, #0ffh lcall wait ;檢測并顯示第16路數(shù)據(jù)ljmp lop;返回并繼續(xù)循環(huán)檢測wait: inc r1;啟動(dòng)ad，檢測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)顯示調(diào)用子程序setb tr0lcall dimsclr p3.5setb p3.5clr p3.5jnb eoc,$setb oemov a,p1clr oelcall loop2 沈 陽 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

34、 no.24clr tr0lcall displayret;數(shù)據(jù)處理程序loop2: mov b, #0ffh ;數(shù)據(jù)處理程序div abmov 51h, amov 52h, bmov b, #0ahmul abmov 53h, bmov 54h, amov a, #16mul bamov 55h, bmov 56h, amov a, 54hadd a, bmov 57h, amov r0, aret;顯示子程序display: mov dptr,#numtabmov r0,#2dp1: mov r2,#150;設(shè)置動(dòng)態(tài)顯示次數(shù)loop3:沈 陽 大 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說明書 no.25mov a,#0eh;選通點(diǎn)亮第1位數(shù)碼管mov p0,amov a,r1movc a,a+dptrmov p2,aacall dimssetb p0.0;選通點(diǎn)亮第2位數(shù)碼管clr p0.1mov a,50hmovc a,a+dptrmov p2,acl