李四：基于单片机的流量检测系统的设计
4.2 放大电路的设计
涡轮传感器中霍尔元件输出的模拟信号都很微弱(通常在毫伏级)，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才一能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，这种情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。放大器的选型很多，本设计选择一种用途非常广泛的仪表放大器，即典型的差动放大器。
差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器。差动放大器的优点是能抑制零点漂移，差动放大器是一个对称电路，可使漂移信号相互抵消，从而使电路稳定。因电路对称，由温度变化等因素引起两管的输出漂移电压必然是大小相等，极性相同，即为共模信号。当愉入信号为共模信号时，由于电路对称，两管的集电极电流产生相等的电流增量。双端输出时的共模输出电压为零，共模放大倍数也为零。即使单输出电路，由于共模电阻取值较大，产生较大的反馈电压，把放大倍数压的很低，也能很好的抑制共模信号，因此稳定了工作点，抑制了零点漂移，对共模放大信数抑制作用越强，表明放大器的性能越好。
在本设计中放大电路只需三个廉价的普通运算放大器和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。电路图参见图4.5，要使电路满足平衡，则R1=R2、R3=R4、RS=R6，因为每个运放的特性不可能完全一致，在A1和A2的Pin1、Pin8处增设了调零电位器VR1和VR2，这在实际的应用中是非常有用的。我们假设A1、A2的失配、失调电压和电流均为零的情况下，其差模电压增益为:
整个电路采用正负两组电源供电，这样可对正或负输入电压进行放大。电源电压一般可取±5～±15V，但对其稳定度有一定的要求。图中的电容C用于除抖动和抗干扰。
Vo?A12?A3??R5(1?2R1)A?Vi1?Vi2R3VR
图4-3 放大器原理图
某某学毕业设计（论文）
4.3 单片机硬件电路及其外围电路的设计
4.3.1 系统时钟电路
单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图4-4所示，我们选择12MHz的石英晶体，补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。
图4-4 系统时钟电路
4.3.2 复位电路
单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。
单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。复位电路结构如图4-5所示。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R2与VCC接通来实现。
图4-5 复位电路
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4.3.3 单片机与A/D接口
MCS-51和ADC接口必须弄清和处理好三个问题： ①要给START线送一个100ns宽的起动正脉冲； ②获取EOC线上的状态信息，因为它是A/D转换的结束标志； ③要给“三态输出锁存器”分配一个端口地址，也就是给OE线上送一个地址译码器输出信号。
MCS-51和ADC接口通常可以采用查询和中断两种方式。
采用查询法传送数据时，MCS-51应对EOC线查询它的状态：若它为低电平，表示A/D转换正在进行，则MCS-51应当继续查询；若查询到EOC变为高电平，则就给OE线一个高电平，以便2-1—2-6线上提取A/D转换后的数字量。
采用中断方式传送数据时，EOC线作为CPU的中断请求输入线。CPU响应中断后，应在中断服务程序中使OE线变为高电平，以提取A/D转换后的数字量。
图3-4中的P2.7/A15线作为整个ADC0809芯片的片选线，当P2.7/A15=0时，或非门敞开，允许写信号通过，将单片机负的写脉冲转换为ADC0809所需要的正脉冲，以选中ADC0809某一通道并启动转换。采用74LS373作为地址锁存器使用，其中输入端1D～8D接至单片机的PO口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。A/D接口电路如图4-6所示。
图4-6 A/D接口电路
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4.3.4 单片机与LED显示的接口
(1)静态显示
在单片机应用系统中，常采用MC14495芯片作为LED的静态显示接口，它可以和LED显示器直接连接。MC14495芯片是由4位锁存器、地址译码器和笔段ROM阵列以及带有限流电阻的驱动电路（输出电流为10mA）等三部分电路组成。A、B、C、D为二进制码（或BCD码）输入端；LE为锁存控制端，LE为低电平时可以输入数据。LE为高电平时锁存输入数据，h+I为输入数据大于等于10指示位，若输入数据大于或等于10，则h+I输出高电平，否则输出为低电平；VCR为输入等于15指示位，若输入数据等于15，则VCR输出高电平，否则为高阻状态。MC14495芯片的作用是输入被显字符的二进制码（或BCD码），并把它自动转换成相应字形码，送给LED显示。 (2)动态显示
为了减少硬件开锁，提高系统可靠性和降低成本，单片机控制系统通常采用动态扫描显示。动态显示采用软件法把欲显示十六进制数（或BCD码）转换为相应字形码，故它通常需要在RAM区建立一个显示缓冲区。显示缓冲区内包含的存储单元个数常和系统中LED显示器个数相等。显示缓冲区的起始地址很重要，它决定了显示缓冲区在RAM中的位置。
显示缓冲区中每个存储单元用于存放相应LED显示器欲显示的字形码地址偏移量，故CPU可以根据这个地址偏移量通过查字形码表来找出所需显示字符的字形码，以便送到字形口显示。当显示器位数较少时，采用静态显示的方法是适合的。当位数较多时，用静态显示所需的I/O太多，一般采用动态显示方法。
本设计采用四联排共阴极数码管进行显示，具有四位数码管，这四个数码管的段选a、b、c、d、e、f、g分别接在一起，每一个都拥有一个共阴的位选端。P3口控制数码管的点亮情况。因为单片机的IO口输出功率有限，需要使用74LS374芯片进行锁存。此外还用一个电阻R-PACK8来保护LED。
LED接口电路如图4-7所示。
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图4-7 LED接口电路
4.3.5 报警电路
报警电路中加一PNP三极管驱动，基极接单片机P2.0口，当端口变成低电平时，驱动三极管导通，可使蜂鸣器发生、报警发光二极管亮，如图4-8。
图4-8 报警电路