带入电阻、电压值得Uo=0.25△R/R最后经过放大部分,压力传感器的微弱采样电压,经过放大电路输出的放大。
3.2 A/D转换电路
A/D转换的作用是进行模数转换,把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。在选择A/D转换时,先要确定A/D转换精度、转换速度以及转换位数等,A/D转换的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制范围和精度有关,在 轮胎自动充气压力控制系统中采用了8位A/D转换器ADC0809引脚如图3-3 所示
图3-3 ADC0809引脚图
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D转换器。8路模拟信号的分时采集,片内有8路模拟选通开关,以及相应的通道抵制锁存用译码电路,其转换时间为100μs左右。 ADC0809的主要特性有:
(1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。 (2)具有转换起停控制端。
(3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时) (4)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。 ADC0809主要引脚功能如下: IN0~IN7:八路模拟量的输入端。
D0~D7:A/D转换后的数据输出端,为三态可控输出,可直接与总线相连。 A、B、C:模拟通道地址选择断,A为低位,C为高位。
ALE:地址锁存允许信号,当此信号有效时,A、B、C三位地址信号被锁存
电路选通对应的模拟输入通道。
SC:启动转换信号。通常与单片机的写信号线连接,启动A/D转换。
EOC:转换结束信号,表示一次转换结束。常作为中断触发信号。 OE:输出允许控制信号,通常与系统的读信号线连接,打开 三态门,此时可通过数据线读到转换结果。
本系统ADC0809与单片机和压力传感器连接如图3-4所示。
U3adc_out11123456789U6OCC1D2D3D4D5D6D7D8D1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1918171615141312AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0模拟信号输入26272812345IN-0IN-1IN-2IN-3IN-4IN-5IN-6IN-7ADC0809msb2-12-22-32-42-52-62-7lsb2-8EOCADD-AADD-BADD-CALE2120191881514177252423VCC229610enablestartINT_074HC573vcc1612ref(-)ref(+)ENABLESTARTCLOCK12345678131215143119189RDWR1716P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7dulawelaadc_outenablestartINT_0VCC80C51pumpRXDTXDALE/PPSEN10113029
图3-4单片机和压力传感器连接
如原理图所示,ADC0809的A、B、C共同接地选中第0通道,即模拟信号从IN-0输入到A/D转换器,通过单片机P2.4引脚start送出一个正脉冲,从而启动转换;转换完成后,EOC输出一个由低到高的跳变沿,经
过一个非门取反变为下降沿,出发已经设置为边沿触发的I外部中断0;在中段程序中通过P.3引脚enable送出高电平,控制ADc0809数字量允许输出,信号经过74HC573锁存器流入P0口;通过单片机读程序,把转换后的数字读入片内,进行相应操作后显示在数码管上。
3.3显示电路
本设计采用LED数码管进行显示是因为LED数码管具有以下几个优点:(1)能在低电压、小电流条件下驱动发光,能与CMOS、ITL电路兼容。(2)发光响应时间极短(<0.1μs),高频特性好,单色性好,亮度高。(3)体积小,重量轻,抗冲击性能好。
数码管有共阴极和共阳极两种类型,为位选端主要进行位控制,断选端则是进行字符控制,数码管有静态显示和动态显示两种方法,说明如下。
(1)静态显示驱动:
静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O进行驱动,或者使用如BCD码二—十进位器进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O来驱动,要知道一个89C51单片机可用的I/O才32个。故实际应用时必须增加驱动器进行驱动,增加了硬体电路的复杂性。 (2)动态显示驱动:
数码管动态显示是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\、b、c、d、e、f、g、dp \的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路,位元选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机
对位元选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位元就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位元数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极体的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示资料,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O口,而且功耗更低。
在本设计中过程中,我们查询了大量与车胎压强相关的资料得知汽车轮胎所以我们采用3位共阴极数码管作为显示部件。数码管显示部分电路
图3-5所示:
U5dula80C51123456781312151431191891716P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRRXDTXDALE/PPSEN10113029U4P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7dulawelaadc_outenablestartAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD723456789111OCC1D2D3D4D5D6D7D8D74HC573U6welaAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD711123456789OCC1D2D3D4D5D6D7D8D74HC5731Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1918171615141312high1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1918171615141312D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D712345678abacfbdgeecfdgdpdpGND9midD0D1D2D3D4D5D6D712345678abacfbdgeecfdgdpdpGND9lowD0D1D2D3D4D5D6D712345678abcfdeefdgdpGNpump图3-5数码管显示电路
如上述电路图所示,数码管采用动态扫描显示,系统段选码和位选码均是通过74HC573分时送出。74HC573是八个透明的D 型锁存器,当使
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能C为高电平时,Q 输出将随数据 D的输入而变。当使能C为低电平时,输出将锁存在已建立的数据电平上。当系统需要显示数码时,先通过单片机引脚P0口送出相应位选码,再控制P2.0引脚输出高电平,74HC573(U6)被打开,位选码送到数码管阴极。P2.0再输出低电平把位选信号所存到Q端;此后,单片机P0口输出相应段选码,P2.1引脚输出高电平,打开74HC573(U5)被打开,段选码送到数码管段选端,点亮选中的数码管,并延时1ms;以此为原理第二个、第三个数 码管一次被点亮;最后重复上述过程。
3.4 键盘电路
由于本设计需要设定充气预定值和气泵启停,所需要的按键较多,若采用方案一所占单片机I/O资源较多,而矩阵键盘按键多,占用I/O口少很好的满足了设计与需求。考虑到键盘需要设置0-9十个数字和设置启、停按钮,所以我们最终选定使用3 x 4的矩阵键盘功能如图3-6所示。
图3-6矩阵键盘功能图
如图按照键盘扫描至获得键号编写程序对应如上图所示。矩阵键盘在系统中原理图如图3-7所示。