單片機的電路設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：單片機的電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞:LED顯示屏; 單片機; 控制電路設(shè)計; 串行輸出

中圖分類號:TP29文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)15-0200-03

Design of LED Display Screen Control Circuit Based on MCU

LI Xiu-zhong

(Foshan Polytechnic College, Foshan 528237, China)

Abstract: A kind of LED display screen control circuit based on MCU is introduced. The smooth movement display of a line of several characters, figures and symbolls can be realized with the circuit, which can be widely used in enterprise, school, market, public place for text advertisment and information dissemination. The design method and working principle of the control circuit are elaborated. The simulation results of the circuit is presented. This circuit can be expanded to the display screen composed of any number of 16 × 16 dot matrix LED display modules. The practical application shows the circuit is stable and reliable, and the result is good.

Keywords: LED display screen; MCU; design of control circuit; serial output

0 引 言

LED顯示屏廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、學(xué)校、商場、店鋪、公共場所等進行圖文顯示,廣告宣傳,信息。本文設(shè)計一種由4個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏,由單片機作控制器,平滑移動顯示任意多個文字或圖形符號,本電路可級聯(lián)擴展實現(xiàn)由任意多個16×16點陣LED模塊組成的顯示屏[1]。

1 電路設(shè)計

控制電路由AT89C51單片機作控制器,顯示屏由4個16×16點陣LED模塊組成,每個16×16點陣LED模塊由4個8×8點陣LED模塊組成,用戶可根據(jù)需要擴展增加任意多個16×16點陣LED模塊。8×8 點陣LED模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示,共8行8列,每個發(fā)光二極管放置在行線和列線的交叉點上,共64個發(fā)光二極管。當某一列為高電平,某一行為低電平時,則對應(yīng)的發(fā)光二極管點亮。

單片機P3.0引腳接串入并出移位寄存器74LS164(U10)的串行數(shù)據(jù)輸入端,8個74LS164(U10~U17)級聯(lián),P3.1引腳接8個74LS164的時鐘脈沖輸入端;8個74LS164分別接8個鎖存器74LS373(U18~U25),8個鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端接4個16×16點陣LED模塊的行線,每個16×16點陣LED模塊的行線是獨立控制的。P1.0接8個74LS164(U2~U9)的時鐘脈沖輸入端,P1.1接U2、U4、U6、U8的串行數(shù)據(jù)輸入端,每兩個74LS164(U2和U3,U4和U5,U6和U7,U8和U9)級聯(lián);U2~U9的并行數(shù)據(jù)輸出端接4個16×16點陣LED模塊的64條列線。P1.2接所有74LS164的清0端,P1.3接鎖存器的鎖存控制端。設(shè)計完成的電路如圖2所示[2-5]。

圖1 8×8點陣 LED模塊結(jié)構(gòu)

圖2 LED顯示屏控制電路

2 工作原理

本電路利用串行通信口工作于方式0,同時利用P1.0和P1.1模擬串行輸出,來實現(xiàn)LED顯示屏字符平滑移動顯示。由于LED模塊為16×16點陣,所以字符點陣也為16×16點陣,即每個字符由32個字節(jié)即16個字數(shù)據(jù)組成,每個字數(shù)據(jù)決定了每列LED點亮的情況。16×16點陣字符數(shù)據(jù)由字符點陣提取軟件獲得。

首先單片機P1.1串行輸出一位二進制位“1”,經(jīng)4組74LS164給4個16×16點陣LED模塊的第1列送入一高電平,接著由P3.0串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第1列行數(shù)據(jù),即Y1,Y17,Y33,Y49列的行數(shù)據(jù),經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線,此時每個LED模塊第1列對應(yīng)的LED點亮。每列的行數(shù)據(jù)為1個字數(shù)據(jù),4列共4個字數(shù)據(jù),每個字數(shù)據(jù)首字節(jié)在字符點陣數(shù)據(jù)表中的地址相差32,此時每個LED模塊顯示每個字符的第1列。接著P1.1串行輸出一位二進制位“0”,經(jīng)4組74LS164移位后給4個LED模塊的第2列送入一高電平,再由P3.0串行輸出4個16×16點陣LED模塊的第2列行數(shù)據(jù),即Y2,Y18,Y34,Y50列的行數(shù)據(jù),經(jīng)74LS373鎖存后送LED顯示屏的行線,此時每個LED模塊第2列對應(yīng)的LED點亮,即顯示每個字符的第2列。如此循環(huán),依次點亮每個LED模塊每列對應(yīng)的LED,直到點亮每個LED模塊的第16列,即依次顯示每個字符的各列。只要每列交替顯示的時間適當,利用人眼的視覺暫留特性,看上去16列LED同時點亮,即看上去整個字符同時顯示。然后再從第1列依次掃描顯示至16列,如此循環(huán)多次,以確保顯示出的字符具有足夠的亮度[6]。

為實現(xiàn)字符平滑移動顯示的效果,在上面實現(xiàn)的4個字符靜態(tài)顯示一定時間后,再次掃描顯示時,每個LED模塊的第1列從每個字符的第2列數(shù)據(jù)開始掃描顯示,即第1個LED模塊顯示第1個字符的第2列、┑3列、……、┑16列和第2個字符的第1列,第2個LED模塊顯示第2個字符的第2列、第3列、……、┑16列和第3個字符的第1列、第2列、……。當┑諶次掃描顯示時,每個LED模塊的第1列從每個字符的第3列數(shù)據(jù)開始掃描顯示,即第1個LED模塊顯示第1個字符的第3列、第4列、……、第16列和┑2個字符的┑1列、第2列,第2個LED模塊顯示┑2個字符的第3列、第4列、……、第16列和第3個字符的第1列、第2列、……。如此實現(xiàn)了字符的平滑移動顯示[7]。

3 程序設(shè)計

根據(jù)以上電路設(shè)計及工作原理,繪制出本電路的控制程序流程圖如圖3所示[8]。按程序流程圖編寫出控制程序,用Wave或Keil軟件調(diào)試通過后,產(chǎn)生目標代碼文件。

圖3 LED顯示屏控制程序流程圖

4 電路仿真

將目標代碼文件加入用Proteus軟件繪制的LED顯示屏控制電路仿真圖中的單片機中,仿真運行,運行結(jié)果如圖4所示[9-10]。

圖4 LED顯示屏平滑移動顯示

5 結(jié) 語

該LED顯示屏控制電路用單片機作為控制器,采用串行移位輸出方式,實現(xiàn)了一行字符的平滑移動顯示,在實際應(yīng)用時還應(yīng)加上相關(guān)驅(qū)動電路。本電路可擴展實現(xiàn)由任意多個16×16點陣LED模塊組成的LED顯示屏顯示控制。經(jīng)實際應(yīng)用表明,該電路穩(wěn)定可靠,效果良好。

參考文獻

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第2篇：單片機的電路設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】嵌入式CortexTM-M3 LM3S811 溫度檢測

豆?jié){是現(xiàn)代科學(xué)公認的營養(yǎng)品，隨著家庭生活條件的改善、生活水平的提高以及出于對食品安全的考慮，富含植物性蛋白的豆?jié){正以無可阻擋的魅力走進千家萬戶，本論文即采用 嵌入式單片機設(shè)計的一款豆?jié){機。

1 LM3S811單片機介紹

TI公司的Stellaris系列的單片機，能夠使用戶以傳統(tǒng)的8位和16位器件的價位來享受32位的性能。該系列單片機是針對工業(yè)應(yīng)用方案而設(shè)計的，包括遠程監(jiān)控、電子售貨機、測試和測量設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和交換機、工廠自動化、建筑控制、運動控制、醫(yī)療器械、以及火警安防等。

LM3S811單片機的優(yōu)勢還在于能夠方便的運用多種ARM的開發(fā)工具和片上系統(tǒng)（SoC）的底層IP應(yīng)用方案，能夠滿足各種需求。另外，該單片機使用了兼容ARM的Thumb?指令集的Thumb2指令集來減少存儲容量的需求，并以此達到降低成本的目的。因此，本設(shè)計采用LM3S811單片機作為控制芯片。

2 豆?jié){機工作流程與硬件設(shè)計

2.1 豆?jié){機工作流程

正常上電后按豆?jié){按鈕，蜂鳴器“嘀”一聲，指示燈亮。

（1）延時2秒、隨后加熱到80℃，打豆10秒后停5秒。

（2）自動加熱掛泡，停止加熱10秒。

（2）打豆10秒，停10秒如此循環(huán)6次。

（3）加熱到掛泡，如此循環(huán)3次。

（4）打豆10秒，停6秒如此循環(huán)6次。

（5）加熱到掛泡，如此循環(huán)6次。

完成后蜂鳴器提示音1秒一聲，一分鐘后轉(zhuǎn)至每間隔10秒蜂鳴器“嘀”一聲提示音，表示工作進程結(jié)束。

2.2 豆?jié){機硬件電路設(shè)計

全自動豆?jié){機硬件電路包括溫度傳感器電路、單片機最小系統(tǒng)以及輸出控制電路。

由于單片機內(nèi)部有上拉電阻，所以按鈕電路沒有連接上拉電阻；用單片機引腳直接控制繼電器的方式驅(qū)動電加熱器與電機；溫度傳感器采用熱敏電阻KTY81-110，采用電阻串聯(lián)分壓法直接將熱敏電阻兩端的電壓輸入到單片機LM3S811的ADC中；采用變壓器降壓、整流、濾波后，經(jīng)過3.3V穩(wěn)壓器1117（3.3V）輸出，為豆?jié){機提供電源。通過這些電路設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)全自動豆?jié){機系統(tǒng)。

3 基于LM3S811單片機的豆?jié){控制電路機程序框架

本設(shè)計為全自動豆?jié){機，采用狀態(tài)機描述進行編程。按照狀態(tài)機描述豆?jié){機不同得工作狀態(tài)，程序由C語言寫出，主程序由單片機初始化、溫度傳感器初始化、鍵盤初始化等等，程序框架如下：

include " LM3S811.h"

定義數(shù)碼管譯碼數(shù)組；

定義數(shù)碼管位選數(shù)組；

定義LED燈數(shù)組；

定義保存在FLASH中數(shù)據(jù)的數(shù)組；

定義定時標記變量；

定義其他全局數(shù)組與變量； //例如定時變量dsbl等

函數(shù)原型聲明；

void main（void）

{

定時器0初始化； //實現(xiàn)時間標記

定時器1初始化； //對定時變量定時

引腳初始化； //按鈕、水位電極、ADC、繼電器等引腳初始化

ADC初始化；

其他初始化語句；

while（1）

{

//按鍵處理語句；

{

功能選擇等按鈕語句； //按鈕變量anbl隨按下按鈕不同而不同

豆?jié){按鈕按下時，anbl=1； //對應(yīng)指示燈亮，表示工作狀態(tài)

燒水按鈕按下時，anbl=2；

攪拌按鈕按下時，anbl=3；

若沒有按鈕按下，anbl=4；

需要按鈕抬起判斷語句；

}

//低水位電極、防溢出電極、溫度檢測

if（sample_time= =1）

{

檢測水位電極； //設(shè)置低水位標志，若是低水位，低水位標志為1

檢測防溢出電極； //設(shè)置防溢出標志，若是溢出，防溢出標志為1

ADC轉(zhuǎn)換溫度值、數(shù)字濾波語句，轉(zhuǎn)換成溫度值。

sample_time= =0；

}

//狀態(tài)機

if （state_time= =1）

{

狀態(tài)機語句；

state_time=0；

按鈕變量=0

}

//輸出語句：

4 結(jié)論

TI公司的Stellaris系列的單片機，LM3S811單片機與Stellaris系列的所有成員是代碼兼容的，這為用戶提供了靈活性，能夠適應(yīng)各種精確的需求，必將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

[1]都業(yè)弘.我國大豆磨{行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].食品科學(xué)，1999（02）：28-29.

[2]李延鵬.ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用完全手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

通訊作者簡介

周立平（1979-），男，現(xiàn)為中國電子科技集團第二研究所工程師。研究方向為自動控制。

第3篇：單片機的電路設(shè)計范文

常用的COD驅(qū)動時序產(chǎn)生方法

1　可編程邏輯器件驅(qū)動方法

可編程邏輯器件綜合了分離器件與大規(guī)模集成芯片的優(yōu)點，硬件連接較簡單、可靠性高，可以得到較高的驅(qū)動頻率；而且具有用戶可編程特性，可在線調(diào)整驅(qū)動頻率，編程調(diào)試簡單方便，縮短了設(shè)計周期，降低了設(shè)計風(fēng)險，但硬件成本隨之增加，且不易構(gòu)成微型化系統(tǒng)。

2　微處理器直接驅(qū)動方法

這種方法是通過編程單片機或DSP的I/O端口來獲得CCD驅(qū)動脈沖信號、靈活性好，也可在線調(diào)整驅(qū)動頻率，對不同的CCD器件只需要修改程序即可。但由于時序的產(chǎn)生完全依賴程序指令的延時來實現(xiàn)，如果程序設(shè)計不合理，會造成時序不均勻，而且往往會造成微處理器資源浪費。一般驅(qū)動頻率不高，若要符合CCD驅(qū)動頻率要求，需采用高速微處理器。

由于在CCD測量系統(tǒng)中，一般都要用到微處理器，如果采用微處理器直接驅(qū)動法，則無須增加硬件，節(jié)省電路板面積，在電路結(jié)構(gòu)上最簡單，系統(tǒng)成本也最低。因此，若能解決時序不均勻、資源浪費、驅(qū)動頻率低等問題，將是一種最優(yōu)的驅(qū)動方案。本文以TI公司的TC225面陣C CD為例，結(jié)合C8051F311來說明該驅(qū)動電路的設(shè)計思路。

硬件設(shè)計

驅(qū)動電路原理框圖如圖1所示，微處理器采用美國SiliConLaboratories公司推出的高速SOC單片機C8051F31l，CCD采用TI公司的微型全幀讀出型面陣C CD圖像傳感器TC225。TI公司為TC225專門提供的配套電平轉(zhuǎn)換芯片SN28846與TMS3473，實現(xiàn)了C8051F311(3.3V)與CCD(高電平2V，低電平－10V)接口電平的匹配。C8051F311提供CCD驅(qū)動脈沖信號，同時提供外部同步輸出信號PS1、PS2。

1　TC225

TC225是TI公司推出的一款全幀讀出型面陣圖像傳感器，是專門為適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境惡劣或需要微型化的工業(yè)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用而設(shè)計的。

全幀讀出型CCD由于其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有普通面陣CCD的垂直移位寄存器和圖像暫存區(qū)，因而有效感光面積更大，在有限感光區(qū)域內(nèi)可以更多地排列光敏像元，從而保證圖像具有更高的分辨率。

TC225的圖像感光區(qū)對角線為3.63mm，有效像素為28528.5，每個像素單元面積為9μm×9μm；動態(tài)范圍很大、靈敏度高、噪聲低，并內(nèi)置自復(fù)位電路和參考電壓源。其功能框圖如圖2所示。

圖2中，ABG為防開花脈沖，IAG為行移脈沖，TRG為行轉(zhuǎn)移門控脈沖，SRG1、SRG2為串行移位脈沖，ADB為放大器偏置，SUB為感光底層。在光積分期間，光信號電荷在感光區(qū)的“勢井”內(nèi)聚集，在此期間防開花門上加有一系列ABG脈沖，防止“勢井”中過量的光信號電荷向相鄰像元擴散；光積分過后，無光照條件下，光信號電荷在TRG和IAG脈沖的作用下從感光區(qū)一行一行移入水平串行移位寄存器，然后在SRG1、SRG2脈沖的作用下使一行光電荷分兩路同時從水平移位寄存器轉(zhuǎn)移到敏感結(jié)點，敏感結(jié)點的電位隨光信號電荷的強弱變化，經(jīng)兩級源極跟隨放大器提高帶負載能力后緩沖輸出視頻信號。

TC225的像素頻率最大為10MHz，其驅(qū)動時序如圖3所示。

2　C8051F311

C8051F系列單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與805.1兼容的微控制器內(nèi)核，與M CS-5l指令集完全兼容，具有豐富的片上硬件資源。C8051F系列單片機采用流水線結(jié)構(gòu)，機器周期由標準的12個系統(tǒng)時鐘周期降為1個系統(tǒng)時鐘周期，處理能力大大提高，峰值性能可達25MIPS。

本系統(tǒng)采用C8051系列中的C8051F311，芯片面積5mm×5mm，非常適合與TC225一起組成超微型系統(tǒng)。由圖3可見，若要從TC225中讀出正確的數(shù)據(jù)，必須滿足IAG、TRG、SRGl與SRG2之間嚴格的時序?qū)?yīng)關(guān)系，因此，利用C8051F311的可編程計數(shù)器陣列(PCA)模塊，并通過相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)各時序之間的調(diào)整與配合。

3　可編程計數(shù)器陣列

PCA提供增強的定時器功能，與標準8051計數(shù)/定時器相比，需較少的CPU干預(yù)。PCA由1個專用的16位計數(shù)/定時器(PCAOL和PCAOH)和5個16位捕捉/比較模塊組成，每個捕捉/比較模塊有其自己的I/O線

(CEXn)，捕捉/比較模塊有六種工作方式：邊沿觸發(fā)捕捉、軟件定時器、高速輸出、頻率輸出、8位和16位PWM，每個模塊的工作方式都可以被獨立配置。

從圖3中可以看到，IAG、TRG、SRG1與SRG2均有方波輸出的形式，因此使用PCA模塊的頻率輸出方式，此方式可在CEXn引腳產(chǎn)生可編程頻率的方波，捕捉/比較模塊的高字節(jié)保持輸出電平改變前要計的PCA時鐘數(shù)，其工作原理如圖4所示。捕捉/比較模塊的低字節(jié)與PCA計數(shù)器的低字節(jié)比較，兩者匹配

(PCAOCPLn=PCAOL)時，CEXn的電平發(fā)生改變，同時捕捉/比較模塊的高字節(jié)PCAOCPHn與PCAOCPLn相加的結(jié)果再回送到PCAOCPLn。方波的頻率由式(1)定義：

其中，fPCA是PCA時鐘的頻率，可以在六個時鐘源中選擇：系統(tǒng)時鐘、系統(tǒng)時鐘/4、系統(tǒng)時鐘/12、外部振蕩器時鐘/8、定時器0溢出或ECI輸入引腳上的外部時鐘信號。

值得注意的是，從圖4的結(jié)構(gòu)分析可知，頻率輸出方式下，初始電平持續(xù)時間為PCAOCPLnTpCA，而頻率輸出的高低電平持續(xù)時間均為PCAOCPHnTPCA，因此初始電平持續(xù)的時間可以與頻率輸出的高低電平持續(xù)時間不同，正是利用這一點，才保證了C805IF311產(chǎn)生的時序之間的嚴格對應(yīng)。

軟件設(shè)計

1　PCA時鐘頻率選擇

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的要求，系統(tǒng)時鐘選用C8051F311內(nèi)部振蕩器，并設(shè)定為25MHz，則一個機器周期為40ns。依據(jù)T C225的時序要求，選取tw1=tw2=tw3=1μs，即頻率為0.5MH z。由公式(1)可知，選擇fPCA為系統(tǒng)時鐘，則PCAOCPHn=25即可滿足fCEXn=0.5MHz。

2　CCD驅(qū)動脈沖

本系統(tǒng)中，TC225的行轉(zhuǎn)移時鐘IAG頻率為15.625kH z，即周期為64。考慮到裕量，光電荷信號讀出期間，172個SRG1、SRG2脈沖的總時間設(shè)定為64－8.96=55.04μs，則SRG1、SRG2的周期為320ns(172320ns=55.04μs)。因此，PCA的4個捕捉/比較模塊的輸出CEX0～CEX3(對應(yīng)IAG、TRG、SRGl、SRG2)的工作方式設(shè)置如圖5所示。

t0時刻，設(shè)定CEX0～CEX3的初始電平均為0，利用初始電平持續(xù)時間與頻率輸出的高低電平持續(xù)時間不同的特點，給PCAOCPLn(n=0～3)不同的初始值，使CEX0～CEX3的初始電平分別持續(xù)到t1、t2和t3時刻，能夠確保產(chǎn)生圖5所示的嚴格時序。同時開PCA中斷，每隔1μs產(chǎn)生一次中斷，當t3時刻進入中斷時，停止CEX1的頻率輸出；t4時刻進入中斷時，停止CEX0、CEX2、CEX3的頻率輸出；由于中斷響應(yīng)時間為5個機器周期(200ns)，所以tw自動滿足。

再一次啟動CEX2、CEX3為頻率輸出，輸出脈沖周期為320ns。由于高低電平脈寬均為160ns，小于中斷響應(yīng)時間，因此關(guān)閉PCA中斷，利用定時器O(TO)中斷來結(jié)束172個SRG1、SRG2脈沖。在第172個SRG1脈沖上升沿到達時刻(t7)產(chǎn)生T0中斷，由于SRGl脈寬小于中斷響應(yīng)時間，所以能夠產(chǎn)生第172個脈沖的下降沿，進入T0中斷后，停止SRG1、SRG2頻率輸出，并關(guān)閉T0中斷。

至此，一行光電荷信號已經(jīng)全部讀出，如此循環(huán)往復(fù)，便可讀出一幀CCD信號。

第4篇：單片機的電路設(shè)計范文

[關(guān)鍵詞] 單片計算機 中央處理器 隨機存儲器 只讀存儲器

本文通過用對一個能實現(xiàn)定時，時鐘，日歷顯示功能的時間系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)習(xí)，詳細介紹了51 單片機應(yīng)用中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換顯示，數(shù)碼管顯示原理，動態(tài)掃描顯示原理，單片機的定時中斷原理、從而了解單片機相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用，文章后附有電路圖，以供讀者參考。本系統(tǒng)由AT89C51、LED 數(shù)碼管、按鍵、發(fā)光二極管等部分構(gòu)成，能實現(xiàn)時間的調(diào)整、定時時間的設(shè)定，輸出等功能。系統(tǒng)的功能選擇由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0為時間校對，定時器調(diào)整功能鍵，按SB 0 進入調(diào)整狀態(tài)。SB1 為功能切換鍵。第一輪按動SB1 依次進入一路、二路、三路定時時間設(shè)置提示程序，按SB3 進入各路定時調(diào)整狀態(tài)。定時時間到，二極管發(fā)亮。到了關(guān)斷時間后滅掉。如果不進入繼續(xù)按SB1 鍵，依次進入時間 年位校對、月位校對、日位校對、時位校對、分位校對、秒位校對狀態(tài)。不管是進入那種狀態(tài)，按動SB2 皆可以使被調(diào)整位進行不進位增量加1 變化。各預(yù)置量設(shè)置完成后，系統(tǒng)將所有的設(shè)置存入RAM 中，按SB1 退出調(diào)整狀態(tài)。上電后，系統(tǒng)自動進入計時狀態(tài)，起始于00時00分。SB4 為年月日顯示轉(zhuǎn)換鍵，可使原來顯示時分秒轉(zhuǎn)換顯示年月日。

一、電路原理分析

1、顯示原理

由6 個共陰極的數(shù)碼管組成時、分、秒的顯示；P0 口的8 條數(shù)據(jù)線P0.0 至P0.7 分別與兩個CD4511 譯碼的ABCD 口相接，P2 口的 P2.0 至P2.2 分別通過電阻R10 至R13 與VT1 至VT3 的基極相連接。這樣通過P0 口送出一個存儲單元的高位、低位BCD顯示代碼，通過P2 口送出掃描選通代碼輪流點亮LED1 至LED6，就會將要顯示的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管中顯示出來。從P0 口輸出的代碼是BCD 碼，從P2 口輸出的就是位選碼。這是掃描顯示原理。

2、數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及代碼顯示

共陰LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)、字段及引腳排列見圖2 圖2；共陰LED 數(shù)碼管由8 只發(fā)光二極管VD1 至VD8 共陰連接并按8字形結(jié)構(gòu)排列而成。這樣，我們將這些二極管的正極接高低不同的電位，把所有的負極接地，當正極為高電位時相應(yīng)的二極管就會導(dǎo)通而發(fā)光，從而使數(shù)碼管呈現(xiàn)不同的字符。而只有P2 相應(yīng)呈現(xiàn)高電位，VT 個管導(dǎo)通，LED1 的GND 與地相接，LED 位被選中才具備發(fā)光的使能條件；可見，在利用P2 口送出位選碼，使各位輪流得到發(fā)光使能條件的同時，通過P0 口分別送出不同的段選碼，就會在LED1 至LED4 中顯示出不同的數(shù)字來。

3、鍵盤及讀數(shù)原理

鍵盤是人與微機打交道的主要設(shè)備，按鍵的讀取容易引起誤動作。可采用軟件去抖動的方法處理，軟件的觸點在閉合和斷開的時候會產(chǎn)生抖動，這時觸點的邏輯電。平是不穩(wěn)定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯誤或重復(fù)執(zhí)行，在這里采用軟件延時的方法來避開抖動，延時時間20ms。

4、連擊功能的實現(xiàn)

按下某鍵時，對應(yīng)的功能鍵解釋程序得到執(zhí)行，如操作者沒有釋放按鍵，則對應(yīng)的功能會反復(fù)執(zhí)行，好象連續(xù)執(zhí)行，在這里我們采用軟件延時250ms,當按鍵沒釋放則執(zhí)行下一條對應(yīng)程序。利用連擊功能，能實現(xiàn)快速調(diào)時操作。

二、程序設(shè)計思想和相關(guān)指令介紹

本系統(tǒng)的主程序主要完成時間顯示和定時輸出判斷功能。而年月日顯示和各時間單元進位，時間設(shè)定時，調(diào)定時間設(shè)定時等功能全部在中斷服務(wù)程序中完成。

1、數(shù)據(jù)與代碼轉(zhuǎn)換

由前述可知，從P2 口輸出位選碼，從P0 口輸出段選碼，LED 就會顯示出數(shù)字來。但P0口的輸出的數(shù)據(jù)是要BCD 碼，各存儲單元存儲的是二進制數(shù)，也就是和要顯示出的字符表達的含義是不一致的?？梢姡瑢⒁@示的存儲單元的數(shù)據(jù)直接送到P0 口去驅(qū)動LED 數(shù)碼管顯示是不能正確表達的，必須在系統(tǒng)內(nèi)部將要顯示的數(shù)據(jù)經(jīng)過BCD 碼行轉(zhuǎn)換后，將各個單元數(shù)據(jù)的段選代碼送入P0 口，給CD4511 譯碼后去驅(qū)動數(shù)碼管顯示。具體轉(zhuǎn)換過程如下：

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我們先將要顯示的數(shù)據(jù)裝入累加器A中，再將A中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成高低兩位的BCD 碼，再放回A中，然后將A 中的值輸出。如：有一個單元存儲了45 這樣一位數(shù)，則需轉(zhuǎn)換成四位的BCD碼：（0100）（0101）然后放入A 中。A中BCD碼，高位四位代表4低四位代表5同時送給兩個譯碼器中，譯碼后45字就在兩個LED 中顯示出來。

2、計時功能的實現(xiàn)與中斷服務(wù)程序

時間的運行依靠定時中斷子程序?qū)r鐘單元數(shù)值進位調(diào)整來實現(xiàn)的。計數(shù)器T0 打開后，進入計時，滿100 毫秒后，重裝定時。中斷一次，滿一秒后秒進位，滿60 秒后即為1 分鐘，分鐘單元進位，60 分到了后，時單元進位，24 小時滿后，天單元進位。這樣然后根據(jù)進率，得到年、月、日、時、分、秒存儲單元的值，并經(jīng)譯碼后，通過掃描程序送LED 中顯示出來，實現(xiàn)時鐘計時功能。累加是用指令I(lǐng)NC 來實現(xiàn)的。進入中斷服務(wù)程序以后，執(zhí)行PUSH PSW 和PUSH A 將程序狀態(tài)寄存器PSW 的內(nèi)容和累加器A 中的數(shù)據(jù)保存起來，這便是所謂的保護現(xiàn)場。以保護現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場時存取關(guān)鍵數(shù)據(jù)的存儲區(qū)叫做堆棧，在軟件的控制之下，堆?？稍谄瑑?nèi)RAM 中的任一區(qū)間設(shè)定，而堆棧的數(shù)據(jù)存取與一般的RAM 存取又有區(qū)別，對它的操作，要遵循¡ 后進先出¡ 的原則。

3、時鐘誤差分析

開啟定時器/計數(shù)器0，使之開始計時，中斷后進入中斷程序。自停止計數(shù)到、計數(shù)又開始，中間執(zhí)行了7 條指令，也就是延遲了13 個單周期共用時間26us，這樣，每個中斷的總時間應(yīng)為為100.026sm，而原來定時是100ms，，所以，也就是說每次中斷定時多了26um.這樣，可改變計數(shù)重裝值，使每次中斷定時時間為99.974sm，加上原來的7 條指令所用的時間，正好100sm.計數(shù)10 次得1s.這樣就可得到較精確的計時秒數(shù)，然后根據(jù)進率，得到時、分的值。

4、時間控制功能與比較指令

系統(tǒng)的另一功能就是實現(xiàn)對執(zhí)行設(shè)備的定時開關(guān)控制，其主要控制思想是這樣的：先將執(zhí)行設(shè)備開啟的時間和關(guān)閉時間置入RAM 某一單元，在計時主程序當中執(zhí)行幾條比較指令，如果當前計時時間與執(zhí)行設(shè)備的設(shè)定開啟時間相等，就執(zhí)行一條 CLR 指令，將對應(yīng)的那路P3 置為高電位，開啟；如果當前計時時間與執(zhí)行設(shè)備設(shè)定的關(guān)閉時間相等，就執(zhí)行SETB對應(yīng)的P3 置低電位，二極管截止，。實現(xiàn)此控制功能用到的比較指令為CJNE A，#direct，rel，其轉(zhuǎn)移條件是累加器A 中的值與立即數(shù)不等則轉(zhuǎn)移。

參考文獻：

[1]謝自美，《電子線路設(shè)計、實驗、測試 》武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000.

第5篇：單片機的電路設(shè)計范文

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關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；UCC3895；測控系統(tǒng)

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.012

引言

大中功率直流開關(guān)電源一般采用移相全橋DC/DC變換器 。實現(xiàn)全橋變換器的移相控制主要有以下三種方法：（1）采用分立器件進行邏輯組合；（2）采用DSP或CPLD實現(xiàn)數(shù)字控制；（3）采用專用集成控制芯片 。采用分立器件進行邏輯組合構(gòu)成的模擬控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于開關(guān)電源小型化；采用DSP或CPLD實現(xiàn)數(shù)字控制的成本較高，且存在數(shù)字電路延遲；采用專用的集成控制芯片電路簡單且成本較低。第三種方法中可以采用UCC3895芯片來產(chǎn)生PWM控制波形，UCC3895是一款優(yōu)良的移相全橋控制芯片，有電壓和電流兩種控制模式，占空比可從0%～100%， 且可以為零電壓開關(guān)（ZVS）提供高效高頻的解決方案。國內(nèi)外常用的移相全橋反饋模式為電流模式 ，但其雙閉環(huán)控制電路復(fù)雜，不易實現(xiàn)。

由于單電壓環(huán)反饋模式簡單有效的優(yōu)點，本文基于UCC3895移相全橋控制芯片采用單電壓環(huán)加限流環(huán)的反饋模式和單片機相結(jié)合設(shè)計了直流開關(guān)電源數(shù)字模擬混合測控系統(tǒng)，詳細設(shè)計了閉環(huán)系統(tǒng)、控制器參數(shù)、保護電路，顯示電路，調(diào)壓電路，并對測控系統(tǒng)進行了實驗。

系統(tǒng)方案

采用應(yīng)用廣泛的TI公司生產(chǎn)的UCC3895芯片與單片機相結(jié)合的方案設(shè)計了直流開關(guān)電源數(shù)字模擬混合測控系統(tǒng)。如圖1所示，利用UCC3895對DC/DC變化器主電路進行PWM移相控制，并與單片機相結(jié)合來實現(xiàn)對主電路的檢測與反饋控制，以及輸出過壓，過流，過溫等保護。其中，所選單片機型號為美國微芯公司生產(chǎn)的PIC16F873單片機。PIC16F873共28個引腳，內(nèi)部自帶5個10位A/D通道，2個定時計數(shù)器，2個脈寬調(diào)制（PWM）通道。

UCC3895電路設(shè)計

如圖4所示，UCC3895的EAN腳為內(nèi)部誤差放大器反相輸入端，E A O U T腳為誤差放大器輸出端，R 3、R 4、R 6、C 1、C 2、C 3構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Vo經(jīng)過電阻分壓接到電壓調(diào)節(jié)器反相輸入端構(gòu)成反饋電壓，改變可調(diào)電阻R2的值可以改變電源輸出電壓。RT、CT可以實現(xiàn)開關(guān)頻率的設(shè)定，A D S腳為自適應(yīng)延遲死區(qū)時間設(shè)置端，接地表示輸出延遲死區(qū)時間設(shè)為最大。限流調(diào)節(jié)器輸出端也接到UCC3895的EAOUT腳，故障保護電路接到CS腳實現(xiàn)電源系統(tǒng)的故障保護功能。

故障保護電路設(shè)計

UCC3895的CS腳有過流保護功能，當CS腳電壓高于2.5V時，UCC3895芯片將會被軟關(guān)斷，驅(qū)動脈沖被封鎖，CS腳低于2.5V，芯片將進入下一個軟啟動過程。如圖5所示，保護電路的設(shè)計就是基于CS腳的過流保護功能，正常情況下保護電路的輸出為低電平，一旦出現(xiàn)輸出過壓、過流、過溫等故障，相應(yīng)的電壓比較器輸出高電平，同時故障信號被單片機檢測，通過單片機數(shù)字控制也可使電壓比較器輸出為高電平，開關(guān)管T1導(dǎo)通，輸出一個高于2.5V的高電平至CS腳，使芯片封鎖驅(qū)動信號，從而使主電路停止工作，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的數(shù)字模擬雙重保護功能。

限流值可調(diào)的限流環(huán)電路設(shè)計

單片機與電路設(shè)計

單片機部分電路和電源狀態(tài)顯示電路分別如圖7和圖8所示。單片機部分引腳功能分配如下：AN0腳是限流信號檢測，AN1腳是輸出電壓檢測，AN2腳是輸出電流檢測，AN4腳是溫度檢測，其中AN0、AN1、AN2、AN4腳均為A/D轉(zhuǎn)換端口。CCP2腳（PWM端口）提供可調(diào)的限流調(diào)節(jié)器的限流參考值，CCP1腳（PWM端口）提供可調(diào)的電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓參考值，SCK、SDO、RB4腳用于電源狀態(tài)顯示，RB1腳（I/ O口）為單片機數(shù)字控制。單片機通過SPI（同步串行通訊）向移位寄存器SN74HC164發(fā)送電源當前工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，由移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)并輸出給顯示模塊。單片機RB4腳（I/O口）控制發(fā)光二極管的供電電壓，在剛開機還沒有采集工作狀態(tài)之前，保證所有二極管不工作。單片機SCK（時鐘）腳接在三個移位寄存器的脈沖輸入口（CLK）作為脈沖輸入。單片機SDO（SPI通訊數(shù)據(jù)輸出）腳接到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入口（A、B腳），并把三個移位寄存器接到一起串聯(lián)使用。通過數(shù)碼管實時顯示輸出電流值，通過4個LED燈圖11 突加突減負載電壓波形的亮滅表示電源當前的工作狀態(tài)，其中發(fā)光二極管D4（綠燈）燈亮表示電源正常工作，D3（紅燈）燈亮表示輸出過壓故障，D2（紅燈）燈亮表示輸出限流，D1（紅燈）燈亮表示過溫故障。

調(diào)壓電路設(shè)計

單片機CCP1腳為PWM波端口，可以通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比產(chǎn)生不同的電壓。如圖9所示，PWM信號經(jīng)過濾波電路由數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸入到由運放5構(gòu)成的電壓跟隨器進行緩沖與隔離，該模擬電壓與參考電壓VDD疊加構(gòu)成分壓電路，分壓信號輸入到由運放6構(gòu)成的電壓跟隨器正向輸入端。輸出端經(jīng)過濾波電路接到UCC3895芯片電壓調(diào)節(jié)器參考電壓端（EAP）。改變CCP1的PWM波占空比即可調(diào)整電壓調(diào)節(jié)器參考電壓，進而改變電源輸出電壓。圖中由R2、R3、R4構(gòu)成的分壓電路可以設(shè)定PWM占空比為最低時電壓調(diào)節(jié)器參考電壓的最低值，保證電源電壓的最低輸出。可調(diào)電阻R2的作用是調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)器參考電壓的范圍，改變R2的值，在輸出占空比范圍不變的情況下，輸出參考電壓的范圍可以進行調(diào)整，進而改變電源輸出電壓的范圍。圖12 過載限流波形

實驗及結(jié)果

圖10是直流開關(guān)電源上電輸出電壓瞬態(tài)波形，上電輸出瞬態(tài)電壓的超調(diào)量為1.1%，調(diào)整時間為50ms，穩(wěn)態(tài)誤差為0.5V。圖11是直流開關(guān)電源突加突減負載輸出電壓瞬態(tài)波形，突加突減負載輸出瞬態(tài)電壓的恢復(fù)時間為30ms，電壓動態(tài)降落為22%。圖12是突加過載限流波形，過流后限流環(huán)起作用，通過調(diào)節(jié)輸出電壓，使得電流很快限制在限流值上。

第6篇：單片機的電路設(shè)計范文

 

一、引言

 

單片機是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上，廣泛應(yīng)用于家用電器、智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、軍工等領(lǐng)域，在社會生活中具有極其重要的作用。單片機原理及應(yīng)用是測控技術(shù)與儀器專業(yè)中一門重要的綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，并且與多門課程深度相關(guān)，如電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、傳感技術(shù)、微機原理及應(yīng)用、控制工程基礎(chǔ)、測控電路設(shè)計、智能儀器設(shè)計等。同時本門課程具有極強的綜合性、實踐性的特點，對于培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰哂兄匾饔谩；趩纹瑱C教學(xué)的重要性，全國各校也一直在進行關(guān)于單片機的教育教學(xué)方式、方法改革，主要的改革方向均是增強單片機教學(xué)的實踐能力，在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強實踐教學(xué)，主要的方式包括：(1)加強實驗環(huán)節(jié);

 

(2)增加綜合性實驗;(3)加課程設(shè)計環(huán)節(jié);(4)設(shè)計單獨的實踐環(huán)節(jié)。項目驅(qū)動型是近年來比較受到認可的一種教學(xué)方式。項目教學(xué)法是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計一個相對獨立的項目，圍繞著項目組織和開展教學(xué)，由學(xué)生提出設(shè)計目標，完成項目的調(diào)研，在教師的指導(dǎo)下，形成設(shè)計方案，完成項目的設(shè)計及調(diào)試，并完成項目報告。對于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、信息收集能力、團隊合作及寫書面報告的能力等均有很大的幫助。項目教學(xué)法可將相關(guān)學(xué)科中的知識內(nèi)容通過單片機作為核心，轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目，使得學(xué)生在完成項目的過程中可以從知識體系的角度對本專業(yè)有深刻的認識。

 

基于測控技術(shù)與儀器專業(yè)的特點，項目的設(shè)計要盡可能與本專業(yè)重要的知識內(nèi)容相結(jié)合，可以綜合學(xué)生所學(xué)的電路、數(shù)字電路、模擬電路、編程語言、儀器電路、光電檢測技術(shù)、傳感器等多門基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的知識，培養(yǎng)學(xué)生進行智能化電子系統(tǒng)整體設(shè)計能力。為此，本文設(shè)計了單片機教學(xué)實踐平臺項目，盡可能適應(yīng)多種類型的傳感器，可以完成多種類型的測控系統(tǒng)，全面培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、實踐能力。

 

二、單片機實踐教學(xué)系統(tǒng)組成

 

教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計既要滿足學(xué)生學(xué)習(xí)單片機的需要，也為學(xué)生建立符合測控技術(shù)與儀器專業(yè)培養(yǎng)方向的測控系統(tǒng)提供了足夠的空間;既為學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)的相關(guān)課程提供了一個平臺，也為學(xué)有余力的學(xué)生提供了更多深入學(xué)習(xí)的條件;既保留了目前教學(xué)過程中經(jīng)典的教學(xué)內(nèi)容，也要對實際應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛使用的新技術(shù)予以足夠的重視。系統(tǒng)主要組成如圖1所示。

 

教學(xué)實踐平臺以ADUC842單片機為核心，設(shè)計了存儲器擴展、人機接口、模擬信號處理電路、數(shù)字量輸入輸出電路、無線通信、驅(qū)動電路等，同時可通過串口電路連接GPS、GPRS、485等在測控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，同時設(shè)計多種類型傳感器供學(xué)生組成不同類型的測控系統(tǒng)。

 

三、單片機實踐教學(xué)系統(tǒng)電路設(shè)計

 

1.CPU電路設(shè)計。CPU選擇ADuC842作為主控CPU，ADuC842是ADI公司生產(chǎn)的具有8051內(nèi)核的模擬單片機，集成了豐富的片上資源，它具有3個16位定時器/計數(shù)器、62KB片內(nèi)電擦除程序存儲器、4KB片內(nèi)電擦除數(shù)據(jù)存儲器、2304B片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM、8通道12位高精度ADC、2個12位DAC、12個中斷源、看門狗定時器和電源監(jiān)視器，同時還集成了UART、I2C和SPI串行接口，既可滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，也是一種功能強大的可廣泛應(yīng)用的新型單片機。

 

2.模擬信號及數(shù)字信號輸入輸出電路設(shè)計。由于ADuC842單片機具有8通道12位A/D轉(zhuǎn)換器及2路12位D/A轉(zhuǎn)換器，可以滿足大多數(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用，因此只需要利用運放設(shè)計放大電路，用于和傳感器輸入的信號進行匹配即可。數(shù)字量輸入輸出采用光藕TLP281-4進行光電隔離，一方面可以起到保護作用，同時也可以匹配外接電路和各種電平，為測控系統(tǒng)設(shè)計提供更多的靈活性。

 

3.人機接口電路。人機接口電路采用了單片機電路最常用的鍵盤、數(shù)碼管管理器件HD7279作為核心電路，設(shè)計了3×4的小鍵盤及四位數(shù)碼管，可以滿足測控的基本需要，同時還設(shè)計了液晶接口，可設(shè)計出更豐富的界面。

 

4.通信電路設(shè)計。測控系統(tǒng)的通信主要分為有線和無線兩種，對于有線系統(tǒng)設(shè)計了最常用的RS232接口及廣泛應(yīng)用于測控系統(tǒng)中的RS485總線。無線通信采用了基于無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的通信接口設(shè)計，工作于433MHz頻段，具有工作頻道的設(shè)置和發(fā)送、接收、待機狀態(tài)等工作模式可短距離無線傳輸，具有抗干擾性能強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制少、安裝靈活等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。同時為滿足測控系統(tǒng)遠程通信的需求，設(shè)計了基于GPRS通信模塊的接口。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、支持TCP/IP協(xié)議，可以直接與Internet互通，具有廣泛應(yīng)用。

 

5.典型應(yīng)用電路設(shè)計。串行總線是現(xiàn)代測控系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，為使學(xué)生學(xué)習(xí)到應(yīng)用最廣泛的單片機系統(tǒng)的串行片內(nèi)互連技術(shù)，采用了三種總線設(shè)計了外圍電路，分別是：DS18B20是基本于單總線的溫度傳感器、DS1302是基于SPI總線的日歷時鐘芯片、AT24C02是基于二線串行總線的EEPROM芯片。傳感器是單片機測控系統(tǒng)中最重要的組成部分，為了與測控專業(yè)的其他課程相銜接，分別采用了多種原理設(shè)計的傳感器，如電阻型、電感型、電容型、壓電型等傳感器，特別重視光電式傳感器的應(yīng)用。

 

四、單片機實踐教學(xué)項目應(yīng)用

 

本單片機實踐教學(xué)系統(tǒng)可應(yīng)用于單片機的教學(xué)實踐中，讓學(xué)生自己組隊，根據(jù)自己的興趣，調(diào)研并確定題目，盡可能利用教學(xué)系統(tǒng)所提供的資源，形成自己的設(shè)計方案，設(shè)計測控系統(tǒng)、調(diào)試電路、調(diào)試程序，完成一個可包含光、機、電的測控系統(tǒng)，在學(xué)習(xí)單片機的過程中，學(xué)習(xí)測控系統(tǒng)開發(fā)的整個過程，對本專業(yè)有更深刻的認識。

第7篇：單片機的電路設(shè)計范文

本文首先介紹數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)系統(tǒng)的特點、現(xiàn)狀單片機畢業(yè)論文及趨勢。然后對各模塊的工作原理進行詳細介紹,并給出了各模塊程序流程圖及程序的設(shè)計。該卡具有很強的實用意義,有非常廣泛的應(yīng)用前景。

Abstract

This paper introduce the software design of data colletion card system, design the analog-digital conversion module, data storage module, real-time control module and the bus interface module, and so on. The card use 8051 MCU control the data collection, storage and display, SCM control sensors to conduct real-time data collection, A / D converter will be conver analog to digital, and then store and dispiay that. The card have the advantage of small in size, can work outline and have strong anti-interference capability .It overcome shortcome of the traditional data collection system,such as big size, can not work outline and are not easy to carry.It can be easily in different locations for data collection.

Firstly,the paper introduce the characteristics, status and trends of data collection card systerm. Then introduce the principle of each module in detail, and gives the process flow chart and the design process of each module. The card has strong practical significance and a very wide range of applications.

目 錄

摘 要

ABSTRACT

第一章 前 言 5

1.1 課題研究背景 5

1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述 5

1.3 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的簡介 6

1.3.1 什么是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng) 6

1.3.2 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的特點 7

1.3.3 數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 8

1.3.4 數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)指標 9

第二章 系統(tǒng)軟件整體的設(shè)計 10

2.1 整體電路 10

2.1.1 傳感器的選型 12

2.1.2 前置端放大的硬件電路設(shè)計 12

2.1.3 數(shù)字濾波器的硬件電路設(shè)計 13

2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 14

2.3 程序設(shè)計體系結(jié)構(gòu) 16

2.4 主程序流程圖的設(shè)計 16

第三章 A/D轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計 18

3.1 A/D轉(zhuǎn)換的硬件電路設(shè)計 18

3.1.1 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇指標 18

3.1.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇 18

3.1.3 應(yīng)用ADC0809實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 21

3.2 ADC0809與單片機的接口電路 22

3.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊的流程圖及程序 24

第四章 顯示模塊的軟件設(shè)計 27

4.1 8279及LED顯示器與單片機的接口電路 27

4.2 顯示模塊的程序流程圖及程序 28

第五章 存儲模塊的軟件設(shè)計 31

5.1 62128存儲器與單片機的接口電路 31

5.2 存儲模塊程序流程圖及程序 32

第六章 數(shù)據(jù)采集卡與總線接口的硬件電路設(shè)計 34

6.1 總線的選擇 34

6.2 ISA總線接口 35

6.3 ISA總線接口卡設(shè)計基本問題 39

6.3.1 I/0端口地址空間 39

6.3.2總線競爭、隔離和驅(qū)動 40

6.4單片機與總線連接的硬件電路設(shè)計 40

結(jié) 論 44

第8篇：單片機的電路設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】電工實訓(xùn)智能評分設(shè)計

電工實訓(xùn)電類學(xué)生基礎(chǔ)性的實訓(xùn)課，該課程能夠使學(xué)生對電氣元件及電工技術(shù)有一定的感性和理性認識，對電工技術(shù)等方面的專業(yè)知識做進一步的理解。同時，通過實訓(xùn)得到實際生產(chǎn)知識和安裝技能，掌握室內(nèi)照明線路、繼電器控制線路及其元件的工作原理等電工技術(shù)知識，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強獨立工作能力，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)合作，共同探討，共同前進的精神。

我院的電工實訓(xùn)，有助于學(xué)生掌握專業(yè)理論知識，并且對提高學(xué)生的動手能力也起著非常重要的作用，同時又與考取電工證緊密結(jié)合在一起，因此電工實訓(xùn)課程的整體建設(shè)是非常重要的。我院所用電工實訓(xùn)考核裝置是按照勞動和社會保障部頒發(fā)的“工人技術(shù)等級標準”和“職業(yè)技能鑒定規(guī)范”的內(nèi)容要求，根據(jù)中、高級電工培訓(xùn)考核的實際情況而設(shè)計的新一代集電工理論教學(xué)、實操訓(xùn)練、考核鑒定于一體的多功能設(shè)備。該系統(tǒng)具有定時、誤操作記錄等考核功能，同時具備多種安全措施。其智能評分系統(tǒng)可衡量學(xué)生在實訓(xùn)中所設(shè)計的電路是否達到給定的標準，主要用于評價指標有：電壓標準、電流標準、電機正反轉(zhuǎn)控制，以及給出錯誤提醒、解決措施方案。

一、智能評分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及原理分析

1.智能評分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由電機轉(zhuǎn)速測量、操作按鈕、鍵盤、顯示、單片機控制系統(tǒng)、電流測量、電源控制等模塊組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2.原理分析

開啟柜門開始計時，學(xué)生進行電氣裝配，裝配結(jié)束按停止按鈕，停止計時。按測試按鈕，接通主電源，進行測試。

正確性判斷：按鈕按下測量電流與轉(zhuǎn)速，根據(jù)裝配圖類型和電流、轉(zhuǎn)速特性判斷電路的正確性。

二、智能評分系統(tǒng)的電路設(shè)計

本智能評分系統(tǒng)的主要電路設(shè)計分以下幾部分：

1.轉(zhuǎn)速測量電路

轉(zhuǎn)速測量電路如圖2所示，通過電機與串連電阻分壓后，獲得與電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的電壓，由于測量對象為交流電機，故將電壓信號整流濾波后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換接入單片機。

2.電流檢測電路

3.單片機小系統(tǒng)及鍵盤顯示電路

系統(tǒng)的控制器采用AT89C52芯片，AT89C52是8位高性能CMOS單片機，片內(nèi)有8Kb的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器。該器件具有密度高、功能強大、非易失性存儲技術(shù)等特點，兼容MCS-51指令系統(tǒng)。系統(tǒng)的鍵盤采用獨立式按鍵設(shè)計，顯示器采用長沙太陽人電子有限公司的SMG12864A LCM。

AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。P0～P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中，P0 端口（32～39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12 腳、27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。

電路設(shè)計如圖3所示：

4.電源控制電路

當系統(tǒng)測試結(jié)果顯示電路設(shè)計有誤時，單片機控制切斷電源，電路設(shè)計如圖4所示。

5.實時時鐘電路

系統(tǒng)可以對學(xué)生訓(xùn)練的項目計時，考評時可以設(shè)置定時時間，考試時間到，系統(tǒng)自動切斷電源，時鐘電路的設(shè)計采用DS1302芯片，DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充電時鐘芯片，內(nèi)含有一個實時時鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，實時時鐘/日歷電路提供秒、分、時、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動調(diào)整，時鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用24或12小時格式，DS1302與單片機之間能簡單地采用同步串行的方式進行通信，僅需用到三個口線：RES復(fù)位、I/O數(shù)據(jù)線和SCLK串行時鐘，時鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達31個字節(jié)的字符組方式通信。電路設(shè)計如圖5所示。

第9篇：單片機的電路設(shè)計范文

1Proteus仿真軟件簡述

Proteus軟件是英國LabCenterElectronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及器件。它是目前比較好的仿真單片機及器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步,但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。該軟件包含ISIS和ARES兩個軟件部分,這兩個部分在大環(huán)境下扮演著兩個不同的重要角色,都有著舉足輕重的作用。在日常工作中,ARES部分是用來當PCB設(shè)計工作的助手,進行有效輔佐,而ISIS則是主要負責在仿真開啟的環(huán)境下對電路原理和模擬電路的設(shè)計工作。

2Proteus仿真軟件進行仿真電路設(shè)計的過程分析

在電子電路實訓(xùn)過程中,proteus仿真軟件在進行仿真電路設(shè)計時,要在軟件編輯界面,按照需要模擬的實際電路思路,設(shè)計出一套最符合實際情況的電子電路圖,再通過許多相關(guān)數(shù)據(jù)計算,盡可能在最短的時間內(nèi)完成對電路的初步設(shè)計和對數(shù)據(jù)的測量與計算整理,最后完成整體的模擬電路設(shè)計,然后利用軟件的電路生成功能,輸出最后的電路設(shè)計圖。為了確保電路設(shè)計的順利進行,仿真電路設(shè)計過程可以這樣:先確定核實設(shè)計項目,然后運行proteus軟件,繪制初步的電路原理圖,然后根據(jù)原理確定需要的元件種類和數(shù)量,啟動仿真系統(tǒng),用虛擬儀器檢測然后讀出數(shù)據(jù),分析結(jié)果,如不符合要求,對元件或者電路作適當修改然后再次檢測,當符合要求時,要對電路進行完善,確定無誤后敲定最終設(shè)計方案,然后系統(tǒng)自動生成電路圖。

3Proteus仿真軟件的仿真電路設(shè)計與調(diào)試

在進行電路工作前,相關(guān)人員要檢查虛擬測量儀器與被測量點的兩個終端是否處于正常連接狀態(tài),還要確定信號源良好的接地情況,其中還要注意示波器與地線的連接狀況。測量結(jié)束后要確保測量結(jié)果是GND的相反波形,有利于后續(xù)對電路的研究。實驗過程中,要時刻注意電壓表,電流表的指針位置,而在仿真電路時,要注意串聯(lián)電路中電流指針的指數(shù),如有任何問題,要及時地在相應(yīng)的執(zhí)行操作界面,通過網(wǎng)絡(luò),對電壓作出適當調(diào)整,然后繼續(xù)進行仿真電路的研究試驗,推動proteus仿真軟件在電子電路設(shè)計應(yīng)用中的發(fā)展。

4Proteus仿真軟件的實用電路分析

在今后的與電路設(shè)計有關(guān)的工作當中,我們不光要充分發(fā)揮并發(fā)展proteus仿真軟件,還要通過合理的方法來判斷研究proteus仿真軟件在未來電路研究中的發(fā)展趨勢,然后進行相應(yīng)改進。而proteus軟件還需要通過傳感器電路,正弦電路等實用電路中不斷的進行試驗和探索,最后才能把此項技術(shù)落實到實際電子科技產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中去。所以,我們再使用該軟件進行電路設(shè)計和分析時,要把重點放到傳感器電路和正弦電路等電路的實用性上,結(jié)合實際情況探究,才能更好地讓軟件適用于各種實用電路的應(yīng)用。還能開發(fā)出仿真系統(tǒng)的其他用法和功能,促使電子行業(yè)發(fā)展,為以后的研究工作打下堅實的基礎(chǔ)。

5結(jié)語

綜上所述,現(xiàn)階段proteus仿真軟件的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,而其使用功能也十分便利和強大,在進行電子電路設(shè)計時,為了能夠更深刻研究電路的工作情況,更準確地對電路中存在的不足之處進行調(diào)整,我們要進一步對軟件進行挖掘研究,明確操作規(guī)范,開發(fā)出更實用的功能以便使用。還能改善傳統(tǒng)的電子電路設(shè)計工作,并檢測出其中的缺陷,為降低電路實驗成本,更有效地完成實驗和縮短實驗時間等方面,都有積極的推進意義。

作者:侯彬 單位:東北石油大學(xué)秦皇島分校

參考文祥