引脚WR:启动转换的控制讯号。当CS 、WR 皆为低位准(low) 时ADC0804 做清除的动作,系统重置。当WR 由0→1且CS =0 时,ADC0804会开始转换信号,此时INTR 设定为高位准。
引脚CLK 、IN、CLKR:频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100 kHz 至800 kHz。而频率输出频率最大值无法大于640KHz,一般可选用外部或内部来提供频率。若在CLK R 及CLK IN 加上电阻及电容,则可产生ADC 工作所需的时序,其频率约为:
引脚INTR:中断请求。转换期间为高位准,等到转换完毕时INTR 会变为低位准告知其它的处理单元已转换完成,可读取数字数据。
引脚VIN(+)和引脚VIN(-)):差动模拟讯号的输入端。输入电压VIN=VIN(+) -VIN(-),通常使用单端输入,而将VIN(-)接地。 引脚A、 GND:模拟电压的接地端[1]。
b 硬件电路的实现
A/D电路模块的原理图如图2-5所示:
图2-5 A/D电路原理图
ADC0804的 CS 、RD 、WR (引脚1、2、3):是数字控制输入端,满足标准TTL 逻
辑电平。其中CS 和WR 用来控制A/D 转换的启动信号,一般情况下CS信号是低电平状态,将WR引脚由高电平变成低电平,在经过至少大于100ns的延时后,再将WR有低电
平变高电平,即启动了一次AD转换;在芯片采样结束以后CS信号变低电平的前提下,将RD引脚由高电平拉成低电平后,经过大约至少大约200ns的延时以后即可以从DB引脚读出采样的结果,因此分别与单片机的P26、P36、接口相连,由软件来实现。RD与P37相连。CS 、RD 用来读A/D 转换的结果,当它们同时为低电平时,输出数据锁存器DB0~DB7 各端上出现8 位并行二进制数码。
CLKI和CLKR:ADC0804 片内有自带有时钟电路,只需要在外部“CLKI”和“CLKR”两端外接电阻电容各一个即可产生A/D 转换所需的时钟,他们的振荡频率是fCLK≈1/1.1RC。典型应用参数为R19=10KΩ,C9=150PF,fCLK≈640KHZ,转换的速度为100μs。如果用外部时钟,则外部的fCLK 可以从CLKI 端进入,此时不需要接电阻R19和电容C9。允许时钟频率大概范围为100KHZ~1460KHZ。
INTR 作为转换结束后信号的输出端,输出跳转是低电平表示本这次转换完成了,因此可用作微处理器的中断或查询信号。若将CS 和引脚WR 与引脚INTR 相连,则ADC0804 所处于的是自动循环转换状态。CS =0 时,可以进行A/D 转换。WR 由低变高时A/D 转换就开始,8 位逐次比较所需8×8=64 个时钟周期,再加上控制逻辑操作,转换一次需要66~73 个时钟周期。在运用fCLK=640KHZ 时,转换的时间大约为103μs~114μs。当fCLK 已经超过640KHZ时,转换立即精度下降,超过了极限值1460KHZ 时就不能正常工作,但是这个开发板设计的是次引脚与单片机的外部中断引脚INTR相连接,当J9外部电路有中断信号进入时,INTR自动变成高电平,当中断结束后INTR自动转换成低电平,有软件直接控制。
VIN+端口芯片的输入口相当于,当光热敏接口上的光敏电阻有反应时会通过J9的输出接口传送到ADC0804,RZ2起到了调节电流大小的作用[5]。
在A/D转换电路中有一个转换公式,对于任何一个A/D采样器而言,其转换公式如下:
Dsample)?VrefDmax
其中,Vout:输入ADC的模拟电压值。 Vout?(Dsample:ADC转换后的二进制值。本试验的ADC0804为八位。
8Dmax?2?256 Dmax:ADC能够表示的刻度总数。ADC0804为八位ADC,因此
Vref:ADC参考电压值,本试验ADC0804的Vref被设置为5V.
因此,对于本试验,转换公式为:
Vout?(Dsample)?5V256通过测量到一些参数就可以求解出另一个未知量。
2.5 通信模块
2.5.1串口通信模块
51 单片机内部有一个全双工串行接口,串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。电路原理图如图2-6所示:
图2.6 串口通信电路原理图
在串口通信中RS232(即是DB9)是一种接口,就是通常所说的串口,RS232接口上通信时要12V的电压才能识别,也高是相对高低电平为12V和0V,但是51单片机的高低电平为5V和0V,2者电平不一样没法通信,那中间就需要一个电平转换芯片来当翻译,次开发板采用了MAX232芯片来实现翻译的功能。在与RS232连接的中间加上两个电阻R42和R43的作用是因为在通信中MX232总是发热,并且热度很高,接上这连
个电阻以后就使得通信更加稳定,芯片不会因为发热太高而损坏,即保护了芯片有使得通信更加稳定,
在MAX232芯片上,1、2、3、4、6脚和4只电容C5,C6,C7,C8构成电源。功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给DB9串口电平的需要;13脚、12脚、11脚、14脚为第一数据通道,8脚、9脚、10脚、7脚为第二数据通道;TTL/CMOS数据从11引脚、10引脚输入转换成RS-232数据从14脚、7脚送到电脑DB9插头;DB9插头的数据从13引脚、8引脚输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚、9引脚输出;15脚、16脚VCC是供电作用。
在图中的DB9是属于RS-232型的芯片,在硬件电路设计时用到了管脚2(接收数据RXD)和管脚3(发送数据TXD),管脚5(信号地),因此数据的接收端管脚2应该与MAX232的数据发送端相连,管脚3数据的发送端应该与MAX232的数据接收端连接,管脚5接地。RXD和TXD分别和单片机的读和写端口相连。
发光二极管D4和D5分别和单片机的发送和接收端口相接,当单片机在执行写发送功能的时候TXD端口是低电平,此时D4发光,发送完毕后TXD变高电平D4熄灭,当单片机执行接收功能时候RXD是低电平,D5发光,接收完成以后RXD自动变高电平D5熄灭,因此D4和D5起到的是指示的作用;跳冒J11和J12把MAX232和单片机连接起来[2]。 2.5.2 USB转串口模块
随着电子技术的不断发展串口通信中的RS232接口作为标准的外设广泛用于单片机和嵌入式系统;USB技术更成为了不仅是世界上计算机与外设备之间的连接标准,也是外设备与外设备之间普遍采用的连接标准,其硬件电路原理图如图2-7所示:
图2-7 USB转串口模块电路原理图
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