单片机温控课程设计(2)

2019-02-15 10:55

2.2 LED数码管模块

LED数码管是由若干个发光二级管组成显示字段的显示器件,有七段和“米”字段之分。LED数码管有共阴极和共阳极两种,发光二极管的阳极接在一起的称为共阳极数码管,阴极接在一起的称为共阴极数码管。一个数码管由8个发光二极管组成,其中,7个发光二极管a~g构成字型“8”的各个笔划,另一个dp发光二极管为小数点。当某段发光二极管上施加一定的正向电压时,该段比划就亮;不加电压就暗。另外,为了保护各段LED不被损坏,应该使其工作在安全电流下,故必须外加限流电阻。

本系统使用三位共阴七段数码管,其引脚如下图所示:

在实际应用中,LED数码管有静态显示和动态显示两种显示方式。

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静态显示方式,即七段LED数码管在显示某一个字符时,相应的段恒定的导通或截止,直至换显其他字符为止。

LED 的静态显示虽然有编程容易、管理简单等优点,但是静态显示所要占的I/O 口资源很多,所以在显示的LED 点较多的情况下,一般都采用动态显示方式,即在多位七段LED 显示中,将所有位的段选线并联在一起,由8 个I/O 口来控制8 个段。而公共端(共阳极/共阴极)则分别由相应的I/O 口控制,以实现各个位的分时选通。

由于所有的段选线并联到同一个I/O,由这个I/O 口来控制,因此,若是所有的4 位7 段LED 都选通的话,4 位7 段LED 将会显示相同的字符。要使各个位的7 段LED 显示不同的字符,就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每一位7 段LED,即在每一瞬间只选通一位7 段LED 进行显示单独的字符。在此段点亮时间内,段选控制I/O 口输出要显示的相应字符的段选码,而位选控制I/O 口则输出位选信号,向要显示的位送出选通电平(共阴极则送出低电平,共阳极则送出高电平),使得该位显示相应字符。这样将四位7 段LED 轮流去点亮,使得每位分时显示该位应显示的字符。由于人眼的视觉暂留时间为0.1 秒,当每位显示的间隔未超过33ms 时,并在显示时保持直到下一位显示,则由于人眼的视觉暂留效果眼睛看上去就像是4 位7 段LED 都在点亮。设计时,要注意每位显示的间隔时间,由于一位7 段LED 的熄灭时间不能超过100ms,也就是说点亮其它位所用的时间不能超过100ms,这样当有N位的7 段LED 用来显示时,每一位间隔的时间t 就必须符合下面的式子:

t≦100ms/(N-1)

比如,现在使用3位,也就是N=3,则由式子可以算出t≦50ms,就是每一位的间隔时间不能超过33ms。实际应用中,时间可以设得短一些,比如5ms[5]。

2.3 键盘模块

在单片机应用系统中,用户要向计算机输入数据和命令,这些任务主要由键盘

来完成。键盘由若干个按键按一定规则组合而成,根据按键的识别方法分类,可分为编码键盘和非编码键盘,在单片机系统中多用非编码键盘。

键盘中的按键都是一个常开开关电路,是利用机械触点来实现按键的闭合和释放。由于机械触点的弹性作用,触点在闭合和断开瞬间的电接触情况不稳定,造成了电压信号的抖动现象。键的抖动时间一般为5~10ms。这种现象会引起单片机对于一次键操作进行多次处理,因此须设法消除键接通或断时的抖动现象。去抖动的方法有硬件和软件两种方法,本系统采用软件延时的方法来避开抖动阶段。

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采用软件去抖动的方法是在单片机检测到有键按下时执行一个5~10ms的延时程序后再次检查该键电平是否仍保持闭合状态.如保持闭合状态,则确认为有键按下,否则按无键按下处理。当检测到按键释放后,也同样要延时5~10ms,等待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序,只有这样才能保证当按键一次时,CPU仅做一次相应处理。

无论是编码键盘还是非编码键盘键盘都可分为独立连接式和矩阵式两类。独立式键盘是每一个键对应I/O口的一根口线,各键是相互独立的。独立式按键虽编程简单,但占用I/O口资源较多,不适合在按键较多的场合应用。矩阵式键盘按矩阵方式连接,每条行线与列线的交叉处通过一个按键来连通,则只需N条行线和M条列线,即可组成N×M个键的键盘。

对于矩阵式的非编码键盘,常用的按键识别方法有两种:扫描法和线翻转法,通常采用扫描法。下面介绍一种“行扫描法”,行扫描法又称为逐行(或列)扫描查询法,是一种最常用的按键识别方法,过程如下:

1. 判断键盘中有无键按下,将全部行线置低电平,然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低,则表示键盘中有键被按下,而且闭合的键位于低电平线与4根行线相交叉的4个按键之中。若所有列线均为高电平,则键盘中无键按下。

2. 判断闭合键所在的位置,在确认有键按下后,即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是:依次将行线置为低电平,即在置某根行线为低电平时,其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后,再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低,则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。

2.4 模数转换模块——ADC0809

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模数转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

ADC0809芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图所示。下面说明各引脚功能。

IN0~IN7:8路模拟量输入端。 2-1~2-8:8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路 ALE:地址锁存允许信号,输入,高电平有效。

START: A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。

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EOC: A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。

OE:数据输出允许信号,输入,高电平有效。当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。

CLK:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF(+)、REF(-):基准电压。 Vcc:电源,单一+5V。 GND:地。

2.5数模转换模块——DAC0832

DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

D0~D7:8位数据输入线,TTL电平,有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错);

ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效; CS:片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效;

WR1:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存;

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XFER:数据传输控制信号输入线,低电平有效,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效;

WR2:DAC寄存器选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2,当LE2为高电平时,DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化,LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

IOUT1:电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化; IOUT2:电流输出端2,其值与IOUT1值之和为一常数;

Rfb:反馈信号输入线,改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度; Vcc:电源输入端,Vcc的范围为+5V~+15V; VREF:基准电压输入线,VREF的范围为-10V~+10V; AGND:模拟信号地; DGND:数字信号地。

2.6 锁存器74LS373

373为三态输出的八 D 透明锁存器,共有 54S373 和 74LS373 两种线路 结构型式,其主要电器特性的典型值如下 型号 TPD PD

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