毕业设计论文-单片机实验板开发

毕业设计论文-单片机实验板开发内容摘要：

价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎， 其目前已经有很高的普及率。 学习并使用 ADC0832 可是使我们了解 A/D转换器 的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。 一、 ADC0832 具有以下特点： 178。 8位分辨率； 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 9 178。 双通道 A/D转换； 178。 输入输出电平与 TTL/CMOS相兼容； 178。 5V电源供电时输入电压在 0~5V之间； 178。 工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μ S； 178。 一般功耗仅为 15mW； 178。 8P、 14P— DIP（双列直插）、 PICC 多种封装； 178。 商用级芯片温宽为 0176。 C to +70176。 C，工业级芯片温宽为 −40176。 C to +85176。 C； 二、芯片接口说明： 178。 CS_ 片选使能，低电平芯片使能。 178。 CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用。 178。 CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用。 178。 GND 芯片参考 0 电位（地）。 178。 DI 数据信号输入，选择通道控制。 178。 DO 数据信号输出，转换数据输出。 178。 CLK 芯片时钟输入。 178。 Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。 引脚如图 图 ADC0832 引脚图 ADC0832 为 8位分辨率 A/D转换 芯片，其最高分辨可达 256级，可以适应 一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟 电压输入在 0~5V之间。 芯片转换时间仅为 32μ S，据有双数据输出可作为数据 校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使 多器件挂接和处理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现 通道功能的选择。 三、单片机对 ADC0832 的控制原理 ： 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4条数据线，分别是 CS、 CLK、 DO、DI。 但由于 DO端与 DI端在通信时并未同 时有效并与单片机的接口是双向的，所以电南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 10 路设计时可以将 DO和 DI 并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832未工作时其 CS输入端应为高电平，此时芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的电平可任意。 当要进行 A/D转换时，须先将 CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲， DO/DI端则使用 DI端输入通道功能选择的数据信号。 在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI端必须是高电平，表示启始信号。 在第 3个脉冲下沉之前 DI端应输入 2 位数据用于选择通道 功能，其功能项见表 1 ADC0832通道选择 如表 1 所示，当此 2 位数据为“ 1”、“ 0”时，只对 CH0 进行单通道转换。 当 2位数据为“ 1”、“ 1”时，只对 CH1进行单通道转换。 当 2 位数据为“ 0”、 “ 0”时，将 CH0作为正输入端 IN+， CH1作为负输入端 IN进行输入。 当 2 位 数据为“ 0”、“ 1”时，将 CH0作为负输入端 IN， CH1 作为正输入端 IN+进行 输入。 到第 3 个脉冲的下沉之后 DI端的输入电平就失去输入作用，此后 DO/DI 端则开始利用数据输出 DO进行转换数据的读取。 从第 4个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7，随后每一个脉冲下沉 DO端输出下一位数据。 直到第 11个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。 也正是 从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第 11个字节的下沉输出 DATD0。 随后输出 8位数据，到第 19 个脉冲时数据输出完成，也标志着一次 A/D转换的 结束。 最后将 CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。 更详细的时序说明请见图。 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 11 图 ADC0832 时序图 作为单通道模拟信号输入时 ADC0832的输入电压是 0~5V且 8位分辨率时的电压精度为。 如果作为由 IN+与 IN输入的输入时，可是将电压值设定在某一个较大范围之内，从而提高转换的宽度。 但值得注意的是，在进行 IN+与 IN的输入时，如果 IN的电压大于 IN+的电压则转换后的数据结果始终为 00H。 温度传感器概述 在自动控制、机电整合的应用中，温度的量测为常见的需求，感测温度的产品有多种形态，依特性可概分为膨胀变化型、颜色变化型、电阻变化型、电流变化型、电压变化型、频率变化型„等，常见的电压变化型的温度感测器有 LM3 LM335，其不同点为 LM35 之输出电压是与摄氏温标呈线性关系，而 LM335 则是与开氏温标呈线性关系 [1,2]。 由于摄氏温标较常使用，因此本次设计将针对 LM35 做介绍。 LM35 原理及引脚模式 LM35 是由 National Semiconductor 所生产的温度感测器，其输出电压与 摄 氏温 标呈线性关系，转换公式如式 (1)， 0OC 时输出为 0V，每升高 1OC，输出压增加 10mV。 LM35 有多种不同封装型式，本次设计所用的引脚图如图 所示。 在常温下， LM3需要額外的校准处理即可达到177。 1/4OC 的准确率， 输出阻抗在 1mA 时负载为 欧 其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接脚如图 所示，正负双电源的 供电模式可提供度的负温度的量测；两种接法的静默电流 温度关系如图 所示 单电源模式在 25OC 下静默电流约 50μ A，非常省电。 VoutLM35 (T)=10 mV/ OC*T OC （ 1） 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 12 图 LM35 的封装型式与脚位 (a) 单电源模式 (b)正负双电源模式 图 LM35 接脚图 图 正负源供电源模式 LM35 与 ADC0832 及单片机的接口及流程图 一、与单片机的接口，如 所示 漏电流 漏电流 温度 温度 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 13 图 ADC0832 及单片机的接口 二、流程图，如 所示 图 ADC0832 芯片流程图 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 14 D/A 转换器及其与单片机的接口 数模转换器，又称 D/A 转换器，简称 DAC，它是把数字量转变成模拟 的器件。 用 D/A 转换器把微型机输出的 数字量转换成电压或电流，可输出各种波形的信号。 D/A 转换器原理及主要技术指标 一、转换原理 数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。 为了将数字量转换成模拟量，必须将每 1 位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字 — 模拟转换。 这就是组成 D/A 转换器的基本指导思想。 D/A 转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。 数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为１的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。 通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。 由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。 故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。 而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。 转换器能 够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。 二、 D/A 转换器的主要性能指标 分辨率 分辨率是指输入数字量的最低有效位（ LSB）发生变化时，所对应的输出模 拟量（常为电压）的变化量。 它反应了输出模拟量的最小变化值。 线性度 线性度（也称为非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。 绝对精度和相对精度 绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟 量实际输出值与理论值之间的最大误差。 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 15 建立时间 建立时间是指输入的数字量 发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值 的 177。 1/2LSB 所需的时间。 是描述 D/A 转换速率的一个动态指标。 应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同 .DAC 的位数越多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会越小。 但其它误差（如温度漂移、线性不等）的影响仍会使 DAC 的精度变差。 DAC0832 芯片应用及其与单片机的接口 DAC0832 是使用非常普遍的 8 位 D/A 转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。 DAC0832 以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可以接运算放 大器。 DAC0832 主要特性： 178。 分辨率 8位； 178。 电流输出 ,稳定时间 1US 178。 数据输入双缓冲、单缓冲、直通方式 178。 输出电流线性度可在满量程下调节 178。 逻辑电平输入与 TTL电平兼容； 178。 低功耗， 20mW； 178。 单一电源供电（ +5+15V）。 一、 DAC0832 的内部结构及引脚 DAC0832 由一个 8 位输入锁存器、一个 8 位 DAC 寄存器和 D/A 转换器及逻辑 控制电路组成。 输入数据锁存器和 DAC 寄存器构成了两级缓存，可以实现多通 道同步转换输出 DAC0832 采用 20 脚双列直插式封装，如图 所 示 各引脚功能说明如下： D0－ D7 ：数字信号输入端 ILE：输入寄存器允许，高电平有效 CS ： 片选信号，低电平有效 1WR ：写信号 1，低电平有效 XFER：传送控制信号，低电平有效 2WR ：写信号 2，低电平有效 IOUT1， IOUT2： DAC 电流输出端 RfB ：反馈电阻，是集成在片内的外接运放的反 馈电阻 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 16 VREF ：基准电压（－ 10～ +10） V VCC ：电源电压（＋ 5～＋ 15） AGND：模拟地 DGND：数字地 图 DAC0832 外部引脚图 二、 DAC0832 与 80C51 单片机的接口 DAC0832 可工作于单缓冲、双缓冲及直通 3 种方式。 此次设计用单缓冲方式，即输入锁存器和 DAC 寄存器相应的控制信号引脚分别连在一起，使数据直接写入 DAC 寄存器，立即进行 D/A 转换（这种情况下，输入锁存器不起锁存作用）。 此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。 执行下面几条指令就能完成一次 D/A 转换： MOV DPTR, 7FFFH。 指向 DAC0832 口地址（ 为 0） MOV A, DATA MOVX @DPTR,A。 启动 D/A 转换 D/A 转换电路的流程图 一、引脚接线图 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 17 图 DAC0832 接线图 二、程序流程图如下所示 图 DAC0832 流程图 南京工程学院先进制造技术工程中心毕业设计说明书（论文） 18 第三章 输入输出接口电路设计 按键电路的设计 键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是人工干预单片机的主要手段，下面介绍键盘的工作原理，键盘按键的识别过程及识别 方法及键盘与单片机的接口和编程。 常用的键盘接口分为独立式键盘接口和矩阵式键盘接口。 独立式键盘接口 独立式键盘接口是各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，一根输入线上的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。 因此，通过检测输入线的电平状态可。