3.2最小控制系统的设计
最小控制系统由STC单片机、晶振、独立键盘和复位电路等组成[3]。如2所示。
U4A12345678+5VP10/T图2 最小控制系统 P11/T40 AT89C51的管脚排列如上图所示，9管脚接复位电路，18、19管脚为晶振的两个输入端，20管脚接地，40管脚接+5V。 C330pfC230pf1312151431R551INT1INT0T1+5VP20P21P22P23P24P25P26P272122232425262728P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P073938373635343332 晶振Y1和两个电容C2、C3构成自激震荡，连接到单片机的X1和X2端，电
AT89C51T0解电容C4、电阻R5Y1和按键S5构成复位电路，连接到单片机的复位端。当按键EA/VPX1X2S5按下后，复位端通过R5与+5VCRYSTAL19电源接通，电容迅速放电，使RST管脚为高电
18C4平；当复位按键S5弹起后，+5V9电源通过R6对电容C4重新充电，RST管脚出1022ufRESETRXD+VCCRDWR按钮，S2为电压加一按钮，S3为电压减一按钮，S4为D/A转换确认键。S1~S3按键的作用是通过程序控制对输入的电压随时可调，且步进值能够为0.1V增加或者减少。S4键的作用是按下启动D/A转化，将单片机的预设值转化为模拟量输出。
3.2 D/A转换电路设计
3.2.1 DA0832芯片简介
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204个独立按键S1~S4分别与C51的P24~P27相连接，独立按键S1为电压调整2KR6GND现复位正脉冲。 S51716TXDALE/PPSEN113029
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[4]。
3.2.2 DA0832的主要特性
DA0832分辨率（LSB）为8位，电流稳定时间为1us，有三种工作方式，即直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。工作方式的设置由19管脚ILE、2管脚WR和18管脚WR2决定，本设计采用直通方式，将2管脚和18管脚全部接地为低电平。另外DA0832采用单电源供电（+5V~15V），且在满量程内呈线性变化。
3.2.3 DA0832在设计中的应用
采用0832将单片机预设的电压值转化为模拟量，其电路连接如下图4所示。
+5V+5V20U4AIout1Iout2RfbVreflsbDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6msbDI7CSXferDAC0832P10/TP11/TP12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRRXDTXDALE/PPSEN10113029AT89C51VCC1112985V1918276541615141311712345678131215143119189171640P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728+5ILEWR2WR1U3Vcc
图4 DA0832与单片机的连接
DA0832的8位数据线D0~D17与单片机的P1口连接，1管脚（CS）和17管脚（Xfer）接地，8管脚(Vref)的参考电压为5V，则LSB=5V/2^8=0.02V，即最小分表率为0.02V。11管脚（Iout1）和12管脚（Iout2）为电流输出端，本设计中将Iout2接地，采用Iout1输出，然后接运算放大LM324将输出电流转化为电压。经过LM324转化后的电压值也为5V。为了达到与单片机预设电压范围0~10V同步，
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20GND
输出端电压需要经过两级放大。第一级不放大，直接将D/A输出的电流转化为电压，第二级放大，放大倍数n=Rf/R1=2K/1K=2.因为DA0832转换后的电压的范围为0~5V，即DA0832的8位输入端全为高电平1时，输出电压为5V，输入端全为低电平0时，输出电压为0V，且呈线性变化。为此为了使输出与液晶显示同步，必须经过放大倍数n=2的二级放大。
3.3 放大和输出稳压电路的设计
由于DA0832芯片为电流输出型，为了得到输出电压，必须经过运放转化为 电压。设计采用运放LM324放大器放大。LM324芯片的主要特性有：可单双电源工作，单电源工作范围为3V~32V，双极性电源工作范围为?16V，设计采用双极 性电源，且电源电压为?12V；每个集成LM324芯片内装4个运放器[5]。 采用反向输入，放大和稳压电路如图5。
+5V20-12V1112RW210K98R1200ADJIout1Iout2RfbVrefR2110kR222KR202k+55V191821lsbDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6msbDI7CSXferDAC0832765416151413117ILEWR2WR1U33+VoutU1VinLM3172+220ufJ112OUT+12RW310k1234567OUT1IN1(-)IN1(+)VCCIN2(+)IN2(-)OUT2U2OUT4IN4(-)IN4(+)VEEIN3(+)IN3(-)OUT3LM324141312111098C1+12V-12V
图5 放大电路和稳压电路
U3的输出端I0ut1接U2的13管脚(IN-)，Iout2接U2的12管脚(IN+)，然后接地。第一级只是转化0832输出的电流为电压，没有进行放大。LM324第一级的输出端14经过1K的电阻接第二级放大的输入端2(IN-),也是反向输入，两次反向后最终输出的电压为正向。由于三端稳压LM317的工作电压范围为1.26~37V，达不到输出为0V的设计要求，为此在第二级放大采用求和反向放大，-12V的电压
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Vcc
经过10K的电位器分压后输出反向电压为-1.25V，在液晶显示为0的情况下使其LM317调整稳压后的电压达到0V。LM317主要特性有基准电压标准值为1.25V，ADJ调整端电流标准值为50uA，最大为100uA。
为此，为保证额定的输出电压值，调整端R1的电阻阻值R=1.25V/10mA=125Ω。通常实际的取值在120~200Ω之间。输出电压值计算公式为：Uo=
1.25?(1?Rw/R)?IadjRw。
3.4 液晶显示电路设计
显示部分采用液晶LCD1602，LCD1602显示容量是为16?2个字符，芯片工作电压为4.5~5.5V。接口信号说明如表1。
表1 液晶接口说明
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
液晶LCD1602与STC单片机的连接电路图如图6。LC1602D的8位数据接口与单片机的P0口相连，由于STC单片机P0口没有内接电阻，为此外接了10K上拉排阻。这是因为单片机P口的输出电流非常微弱，不足以驱动液晶显示数据而连接的。1602的控制端RS、R/W、E端分别与STC的P20、P21、P22连接。VCOM为液晶显示亮度调整端，外接10K的电位器。BLA-和BLA+分别为液晶背光源正极和负极，BLA-接地，BLA+接+5V。液晶的显示由单片机的程序去控制。
符号 VSS VDD
VL RS R/W E D0 D1
引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据/命令选择端 读/写选择端（H/L）
使能信号 数据输入D0端 数据输入D1端
编号 9 10 11 12 13 14 15 16
符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK
引脚说明 数据输入D2端 数据输入D3端 数据输入D4端 数据输入D5端 数据输入D6端 数据输入D7端 背光源正极 背光源负极
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