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1、1.1.引言引言1.11.1设计内容设计内容设计一个基于单片机的具有 A/D 和 D/A 功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。1.21.2设计报告内容安排设计报告内容安排2.2.设计原理设计原理计算机控制系统由计算机、外部设备、操作台、输入通道、输出通道、检测装置、执行机构、被控对象以及相应的软件组成，如图 1 所示。图 1计算机控制系统的组成2.12.1计算机计算机计算机是计算机控制系统的核心，通过接口可以向系统的各个部分发出命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。具体
2、功能是完成程序存储、程序执行、数值计算、逻辑判断和数据处理等工作。2.22.2外部设备外部设备实现计算机和外界交换信息的设备称为外部设备（简称外设）。外部设备包括人-机通信设备、输入输出设备和外存储器等。输入设备有键盘、光电输入机等。它主要用来输入程序和数据。输出设备有打印机、记录仪、纸带穿孔机、显示器（数码显示器或CRT 显示器）等。它主要用来向操作人员提供各种信息和数据，以便及时了解控制过程。外存储器（简称外设）有纸带装置、磁盘装置，它们兼有输入输出功能，主要用来存储系统程序和数据。2.32.3操作台操作台操作台是操作人员与计算机控制系统进行“对话”的装置，主要包括以下几部分：显示装置如显
3、示屏幕或荧光数码显示器，以显示操作人员要求显示的内容或报警信号。一组或几组功能键通过功能键，可向主机申请中断服务，包括复位键、启动键、打印键、显示键等。一组或几组数字键用来送入某些数据或修改控制系统的某些参数。2.42.4过程通道过程通道过程通道是在微机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。按信息传递的方向来分，它包括输入通道和输出通道。2.4.12.4.1输入通道输入通道输入通道将生产过程中的各种参数送入微机，以了解生产过程的状态。根据参数信号类型，可分为数字量输入通道和模拟量输入通道。模拟量输入通道把计算机输出的数字量变换成模拟量。这个任务主要由数/模转换器来完成。2.4.22.4
4、.2输出通道输出通道输出通道则是将微机输出的控制量转换成生产过程中执行机构的动作，以控制生产过程。根据执行机构所需控制信号的类型，也可分为数字量输出通道和模拟量输出通道。在工业控制现场，被控制的对象往往是多回路的，多路输出通道有独立式和共用式多路模拟量输出通道两类。独立式多路模拟量输出通道这种形式各通道之间是相互独立的，各个通道均有自己的 D/A 转换器，即每一个通道的结构和单路模拟量输出通道相同。其优点是转换速度快，工作可靠性高，即使某一路 D/A 转换器出了故障也不会影响其他通道的工作。但电路复杂，成本较高。共用式多路模拟量输出通道这种形式各通道共用一个 D/A 转换器。计算机输出的控制信
5、息都经同一个D/A 转换器转换成相应的模拟量，再经多路开关传送到相应通道的保持器，由保持器保持当前的模拟量。其优点是节省了 D/A 转换器，但由于各通道是分时工作的，工作速度受到限制，保持器的特性影响到输出控制量的稳定性。综合考虑，系统能接入典型传感器信号，并输出标准电压/电流信号，通用性好，安全性强，性价比高，具有很好的抗干扰能力。故输入通道选择各路独立采样保持、共用 A/D 转换器形式，输出通道选择共用式多路模拟量输出通道。2.52.5检测装置检测装置检测装置是把生产过程的温度、流量、压力、位移、速度等非电物理量检测出来，并转换成相应的电信号（电流或电压）的器件。设计中不用选择检测装置，其
6、信号直接用电信号（电流或电压）给出。所以，本设计只要求设计输入通道和输出通道即可。2.62.6执行机构执行机构为了控制生产过程，还需有执行机构。常用的执行机构有各种电动、液动、气动开关，电液伺服阀，交、直流电动机，步进电动机等等。2.72.7软件软件软件是指计算机控制系统中具有各种功能的计算机程序的总和，如完成操作、监控、管理、控制、计算和自诊断等功能的程序。整个系统在软件指挥下协调工作。从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等，它们一般不需用户自行设计编程，只需掌握使用方法或
7、根据实际需要加以适当改造即可。3.3.硬件设计硬件设计系统的整体结构如图 5 所示，系统由单片机系统和输入通道，输出通道组成。输入通道包括信号处理和 A/D 转换，输出通道则由 D/A 转换器组成。图 5系统的整体结构图3.13.1单片机最小系统设计单片机最小系统设计单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对 51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路、按键输入、显示输出等。目前用的较多是 Intel MCS-51 系列单片机，它有三个版本：8031、8051、8751（8 位机）。本设计中我采用的是 89S51单片机。89
8、S51 单片机芯片采用 40 引脚双列直插封装（DIP）形式，引脚如图 6所示。图 6 MCS51 引脚图3.1.13.1.1 89S51 89S51 引脚功能说明引脚功能说明主电源和时钟振荡电路引脚Vcc（40 引脚）：运行和程序校验时接+5V 电源。Vss（20 引脚）：电源地。XTAL1（19 引脚）：接外部晶振的 1 个引脚。该引脚内部是 1 个反相放大器的输入端。这个反相放大器构成了片内振荡器。如果采用外部晶体振荡器时，此引脚应接地。XTAL2（18 引脚）：接外部晶振的另一端，在该引脚内部接至内部反相放大器的输出端。若采用外部时钟振荡器时，该引脚接收时钟振荡器的信号，即把此信号直接
9、接到内部时钟发生器的输入端。输入输出 I/O 引脚共 4 个 8 位的并行 I/O 口，32 根 I/O 线。P0.0-P0.7（32-39 引脚）：统称为 P0 口。在不接片外存储器与不扩展 I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展 I/O 口时，P0 口分时复用为低 8 位地址总线和双向数据总线。P1.0-P1.7（1-8 引脚）：统称为 P1 口。可作为准双向 I/O 口使用。对于 52子系列，P1.0 与 P1.1 还有第二功能：P1.0 可用作定时器/计数器 2 的计数脉冲输入端 T2，P1.1 可用作定时器/计数器 2 的外部控制端 T2EX。P2.0-P2.7
10、（21-28 引脚）：统称为 P2 口。一般可作为准双向 I/O 口使用；在接有片外存储器或扩展 I/O 口且寻址范围超过 256 字节时，P2 口用作高 8 位地址总线。P3.0-P3.7（10-17 引脚）：统称为 P3 口。除作为准双向 I/O 口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且 P3 口的每一条引脚均可以独立定义为第一功能的输入输出或第三功能。P3 口的第二功能如表 1 所示。表 1 P3 口第二功能引 脚P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7控制信号引脚第二功能RXD（串行口输入）TXD（串行口输出端）INT0（外部中断 0 请求输入端，低电平有效）
11、INT1（外部中断 1 请求输入端，低电平有效）T0（定时器/计数器 0 计数脉冲输入端）T1（定时器/计数器 1 计数脉冲输入端）WR(外部数据存储器写选通信号输入端，低电平有效)RD(外部数据存储器读选通信号输入端，低电平有效)RST/VPD（9 引脚）：RST（RESET）是复位信号的输入端，高电平有效。当单片机运行时，在此引脚加上持续时间大于两个机器周期（24 个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。在此单片机正常工作时，此引脚应为0.5V低电平。VPD 为本引脚的第二功能，即备用电源输入端。当主电源 Vcc 发生故障，降低到某一规定值的低电平时，将+5V 电源自动接入 RST
12、 端，为内部RAM 提供备用电源，以保证片内 RAM 中信息不丢失，从而使单片机在复位后能继续正常运行。：ALE 引脚输出为地址锁存允许信号，当单片机上电ALE/PROG（30 引脚）正常工作后，ALE 引脚不断输出正脉冲信号。当单片机访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳沿用于单片机发出的低 8 位地址经外部锁存器锁存控制信号。即使不访问外部锁存器，ALE 端仍有正脉冲信号输出，此频率为时钟振荡器频率的1/6。如果想初步判断单片机芯片的好坏，可用示波器查看 ALE 端是否有正脉冲信号输出。如果有脉冲信号输出，则单片机基本上是好的。PROG 为本引脚的第二功能。在对片内 EPROM 型单片机编
13、程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。：访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外PSEN（29 引脚）部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生 2 次 PSEN 信号。在执行片内程序存储器取指令时，不产生 PSEN 信号；在访问外部数据存储器时，亦不产生 PSEN信号。EA/VPP：EA 为内外程序存储器选择控制端。当EA 引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在 PC（程序计数器）值超过 0FFFH 时，即超出片内程序存储器的 4KB 地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当 EA引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部存储器。Vpp 为本引脚的
14、第二功能，为片内 EPROM 编程电压输入端。在对片内 EPROM固化编程时，由此引脚提供编程高电压。图 7单片机最小硬件系统电路图3.1.23.1.2 89S51 89S51 主要特性主要特性8 位 CPU4KB 闪烁可编程可擦除只读存储器，并且可以在线编程1000 次写/擦循环数据保留时间：10 年工作频率：0-22MHz128B 内部 RAM32 根并行 I/O 口线看门狗定时器6 个中断源，两级中断优先级具有双工 UART 串行通道具有片内振荡器和时钟电路具有布尔处理器功能工作电压：4-5.5V双数据指针具有多种封装方式3.2 89S513.2 89S51 外部扩展设计外部扩展设计MC
15、S-51 单片机片内集成了各种存储器和 I/O 功能部件，但有时根据应用系统的功能需求，片内的资源还是不能满足需要，还需要外扩存储器和 I/O 功能部件（也称 I/O 接口部件），这就是通常所说的 MCS-51 单片机的系统扩展问题。MCS-51 系统扩展的内容主要有外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）和 I/O 接口部件的扩展。图 8 MCS-51 的系统扩展结构3.2.13.2.189S5189S51 扩展扩展 EPROMEPROM 的设计的设计选择 2764 芯片与 89S51 单片机的接口电路。选择选择 27642764 芯片依据芯片依据由于 2716、2
16、732 EPROM 价格贵，容量小，而且难以买到，因此在电路设计中一般不选用这两种芯片。而 2764 芯片可以外扩 8KB 的 EPROM，在本次设计中编写程序的用量已经足够，因此选择 2764 芯片。选择选择 27642764 芯片说明芯片说明2764 是 8K*8 位（8192 字节单元）紫外线擦除、电可编程只读存储器 EPROM，28 脚双列直插式封装。其引脚排列如图 10 所示。各引脚含义如下：A0-A12:13 位地址线O0-O7：8 位数据线OE：读选通线CE：片选信号PGM：编程脉冲输入端Vpp：编程电源Vcc：+5V 工作电压GND:地图 10 2764 引脚图3.2.23.2
17、.289S5189S51 扩展扩展 RAMRAM 的设计的设计选择 6264 芯片与 89S51 单片机的接口电路。扩展扩展 RAMRAM 的依据的依据89S51 单片机内部有 128B RAM。在实际应用中，仅靠片内 RAM 往往不够用，必须扩展外部数据存储器。常用的数据存储器 RAM 器件有两大类：即静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）。在单片机应用系统中，外扩的数据存储器都采用静态数据存储器，而且本次设计的输入存储量不大，因此选择 6264 静态 RAM 与89S51 单片机相连。所扩展的数据存储器空间地址由 P0 口提供高 8 位地址，P0 口分时提供低 8位地址和 8
18、位双向数据总线。片外数据存储器 RAM 的读和写由 89S51 的 RD 和 WR信号控制，而片外程序存储器 EPROM 的输出允许端 OE 由读选通 PSEN 信号控制。尽管与 EPROM 共处同一地址空间，但由于控制信号不同，故不会发生总线冲突。6264 6264 芯片说明芯片说明6264 为 8K 字节的静态随机存储器芯片，CMOS 工艺，单一+5V 电源供电，额定功耗 200mW，典型存取时间 200ns，28 脚双列直插式封装，如图 12 所示。各引脚功能如下：A0-A12：13 位地址线D0-D7：8 位数据线WE：写选用信号，低电平有效OE：读选通信号，低电平有效CE1：片选信号
19、 1，低电平有效CE2：片选信号 2，高电平有效NC：悬空端Vcc：+5V 电源GND：地NCA12A7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GND12345678910111213142827262524232221201918171615图 12 6264 引脚图+5VWECS2A8A9A11OEA10CS1D7D6D5D4D3WE、OE和CS1、CS2的共同作用决定了芯片的运行方式，如表 2 所示。表 2 SRAM6264 真值表3.2.33.2.389S5189S51 扩展扩展 I/OI/O 接口的设计接口的设计选择 8255A 与 89S51 单片机的接口电路。扩展扩展 I/OI/
20、O 接口依据接口依据MCS-51 的 I/O（输入/输出）接口是 MCS-51 单片机与外部设备信息交换的桥梁。虽然 89S51 本身已有 4 个 I/O 口，但是 P0 口和 P2 口用作 16 位地址总线和8 位数据总线，真正用作 I/O 口线的只有 P1 口的 8 位 I/O 口线和 P3 口的某些位线。由于 89S51 的 I/O 资源有限，因此，在多数应用系统中，MCS-51 单片机都需要外扩 I/O 接口电路。选择选择 8255A8255A 芯片依据芯片依据89S51 单片机是 Intel 公司的产品，而 Intel 公司的配套可编程 I/O 接口芯片的种类齐全，这就为 MCS-5
21、1 单片机扩展 I/O 接口提供了很大的方便。Intel 公司常用的外围 I/O 接口芯片有：8255A：可编程的通用并行接口电路（3 个 8 位 I/O 口）8155H：可编程的 IO/RAM 扩展接口电路（2 个 8 位 I/O 口，1 个 6 位 I/O口，256 个 RAM 字节单元，1 个 14 位减法定时器/计数器）由于本次设计不用到定时器/计数器，而且 89S51 单片机本身的定时器/计数器就已经足够，前边又已经设计了扩展静态 RAM，数据存储器的容量也已足够，因此，选择较为简单的 8255A 接口芯片就可以了。8255A 8255A 芯片说明芯片说明8255A 是 Intel
22、公司生产的可编程并行 I/O 接口芯片，它具有 3 个 8 位的并行 I/O 口，3 种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路，8255A 的引脚及内部结构如图 14、15 所示。8255A 8255A 引脚说明引脚说明8255A 共有 40 只引脚，采用双列直插式封装，其引脚说明如下：D7-D0：三态双向数据线CS：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中RD：读出信号线，低电平有效，控制 8255A 中数据的写入WR：写入信号线，低电平有效，控制向 8255A 数据的写入Vcc：+5V 电源PA0-PA7：A 口输入/输出
23、线PB0-PB7：B 口输入/输出线PC0-PC7：C 口输入/输出线A0-A1：地址线，用来选择 8255A 内部的 4 个端口图 14 8255A 引脚图 8255A 8255A 内部结构说明内部结构说明8255A内部结构包括3个并行数据输入/输出端口，2个工作方式的控制电路、1 个读/写控制逻辑电路和 8 位数据总线缓冲器。其各部件功能如下：端口 A、B、CPA 口：1 个 8 位数据输出锁存器和缓冲器，1 个 8 位数据输入锁存器PB 口：1 个 8 位数据输出锁存器和缓冲器，1 个 8 位数据输入缓冲器PC 口：1 个 8 位输出锁存器，1 个 8 位数据输入缓冲器通常 PA 口、P
24、B 口作为输入/输出口，PC 口可作为输入/输出口，也可在软件的控制下，分为 2 个 4 位端口，作为端口 A、B 选通方式操作时的状态控制信号。A 组和 B 组控制电路这是 2 组根据 CPU 写入的命令字控制 8255A 工作方式的控制电路。A 组控制PA 口和 PC 口的上半部（PC4-PC7）；B 组控制 PB 口和 PC 口的下半部（PC0-PC3）,并根据命令字对端口的每一位实现按位置位或复位。数据总线缓冲器数据总线缓冲器是 1 个三态双向 8 位缓冲器，作为 8255A 与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。读/写控制逻辑电路读/写控制逻辑电路接受
25、CPU 发来的控制信号 RD、WR、RESET、地址信号 A0-A1等。然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，送往 CPU 或者将 CPU 送来的数据写入端口。图 15 8255A 的内部结构表 3 8255A 端口工作状态选择表3.33.3前向通道设计前向通道设计前向通道中信号调节的任务是要将被测对象输出的信号变换成计算机输入要求的信号，它包括信号放大电路、V/I 转换电路和 A/D 转换电路。3.3.13.3.1信号放大电路和信号放大电路和 V/IV/I 转换电路转换电路由于传感器输出的多为小信号（电流或电压），所以输入计算机前需经过小信号放大环节。图 16 所示电路是将传感器输出的电压
26、信号经过放大后变成 05V的标准电压，然后再经过电压/电流转换器转换成 020mA 标准的电流信号。图中 R2/R1 为电压的放大倍数，根据需要进行选择。R4 为 250 欧姆。图 16信号放大电路和 V/I 转换电路3.3.23.3.2A/DA/D 转换电路设计转换电路设计A/D 转换接口是数据采集系统前向通道中的一个环节，数据采集和转换系统从一个或几个信号源中采集模拟信号，并将这些模拟信号转换为数字形式，以便输入计算机。因此，对于一个模拟信号转换成为数字信号所要求的基本部件有：模拟多路转换器与信号调节；采样/保持放大器；模拟/数字（A/D）转换器；通道控制电路。随着集成技术的发展与广泛应用
27、的需要，目前市场上出售的 A/D 转换器品种较多，其精度、速度与价格方面千差万别。从其组成结构分，有计数比较型（速度慢、价格便宜），逐次逼近型（分辨率、速度、价格适中），双积分型（分辨率高、抗干扰能力强、价格便宜，但速度较慢）和并行转换型（高速）。鉴于综合考虑，选择 ADC0809 作为 A/D 转换器。ADC0809 ADC0809 芯片介绍芯片介绍ADC0809 是一种逐次比较式 8 路模拟输入、8 位数字量输出的 A/D 转换器。由引脚图可见，ADC0809 共有 28 脚，采用双列直插式封装。其引脚功能如下：D0-D7：8 位数字量输出端口IN0-IN7：8 位模拟量开关输入端口Vcc
28、：+5V 工作电源GND：地Vref+、Vref-：参考电压输入端START：A/D 转换启动信号输入端口，高电平有效ALE：地址锁存允许信号输入端口，ALE 下降沿将地址打入锁存器EOC：A/D 转换结束信号输出端口，开始转换时为低电平，一旦转换结束时输出高电平OE：完成转换后，数字量输出允许控制信号输入端口，高电平有效，用以打开三态数据锁存器的输出CLK：时钟信号输入端A、B、C：地址输入端口。用 3 位二进制数编码组成 3:8 译码输出，选通8 路模拟电子开关，实现选通 8 路模拟输入中的一路。图 17ADC0809 内部组成结构框图与引脚图 ADC0809 ADC0809 主要特性主要
29、特性分辨率为 8 位，误差 1LSBCMOS 低功耗器件，功耗为 15mW转换时间为 100 s（当外部时钟输入频率为 640 kHz）很容易与微处理器连接；单一电源+5V，采用单一电源+5V 供电时量程为 05V无零位或满量程调整，使用 5V 或采用经调整模拟间距的电压基准工作带有锁存控制逻辑的 8 通道多路输入转换开关带锁存器的三态数据输出转换结果读取方式有延时读数、查询 EOC=1、EOC 申请中断 ADC0809 ADC0809 工作过程工作过程首先用指令选择 0809 的一个模拟输入通道，当执行MOVX DPTR,A 时，单片机 WR 信号有效，从而产生一个启动信号，给 0809 的
30、 START 引脚送入脉冲，开始对选中通道进行转换。当转换结束后，0809 发出转换结束 EOC（高电平）信号，该信号可供单片机查询，也可反相后作为向单片机发出的中断请求信号；当执行指令：MOVX A,DPTR，单片机发出读控制 RD 信号，OE 端有高电平，且把经过 0809转换完毕的数字量读到 A 累加器中。由上述可见，用单片机控制 ADC 时，可采用查询和中断控制两种方式。查询方式是在单片机把启动信号送到 ADC 之后，执行别的程序，同时对 0809 的 EOC引脚的状态进行查询，以检查 ADC 变换是否已经结束，如查询到变换已经结束，则读入转换完毕的数据。中断控制方式是在启动信号送到
31、ADC 之后，单片机执行别的程序。0809 转换结束并向单片机发出中断请求信号时，单片机响应此中断请求，进入中断服务程序，读入转换数据。中断控制方式效率高，所以特别适合于变换时间较长的ADC。DCLKS234U4:AQ5RQ6+5VU119XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P
32、3.6/WRP3.7/RD18XTAL29RSTAD1393837363534333221222324252627281011121314151617GNDAD1347813141718111U2D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74LS373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q725691215161974LS74U3VREF(-)VREF(+)16121110976543212827261AD11317141581819202122232425293031GND2-8LSB2-72-62-52-42-32-22-1MSBALEADD CADD BADD AADC0809VCCCLOCKOU
33、TPUT ENABLEEOCSTARTIN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN0PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51U5:A21374LS02U5:B54674LS02图 18 ADC0809 与 89S51 程序查询传送方式硬件接口3.43.4后向通道设计后向通道设计后向通道中常用的器件及电路主要有数/模转换（D/A 转换）和抗干扰电路。3.4.13.4.1D/AD/A 转换电路设计转换电路设计目前的 D/A 转换器芯片品种很多，按其能否直接与主机相连接而分为两类：一类是本身不带输入数据寄存器的 D/A 转换器
34、，如 DAC0800（8 位分辨率）、AD7520（10 位分辨率）、AD7521（12 位分辨率）等。这类 D/A 转换器结构简单，价格便宜，但与主机接口必须增加外部数据锁存器，以便使输入的数据能保持一定的时间；另一类则在转换器内部集成有输入数据锁存器、片选信号、写信号等电路，如 DAC0832、AD7524 等，它们可直接与主机相连接，以这类 D/A转换器与 MCS-51 系列单片机相配置，硬件接口简单，使用方便。所以，本次设计选择 DAC0832 作为 D/A 转换器。DAC0832 DAC0832 芯片介绍芯片介绍DAC0832 是采用先进的 CMOS/Si-Cr 工艺的 8 位 D/
35、A 转换器。可直接与主机相连接。该芯片以其价格低廉、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 转换器是由输入数据寄存器、DAC 寄存器和 D/A 转换器（R-2R T 型解码网络）等组成的 CMOS 集成器件。在电路中采用了 CMOS 电流开关和控制电路，从而达到较低功耗和较低的输出漏电流误差。由引脚图可见，DAC0832 是 20 芯双列直插式封装，其引脚含义如下：D0-D7：8 位转换数据输入端ILE：允许转换数据输入锁存信号端，高电平有效；CS：片选信号输入端，低电平有效WR1：写信号 1 输入端，低电平有效，用于将转换数字量输入锁存到输入数据寄存器中。由
36、ILE、CS、WR1 三信号同时有效控制输入数据寄存器的选通WR2：写信号 2 输入端，低电平有效XFER：DAC 寄存器选通控制信号，低电平有效。由 XFER 和 WR2 两信号同时有效时选通 DAC 寄存器，将锁存在输入数据寄存器的转换数据传送到 D/A 转换器，亦即将输入转换数据锁存于 DAC 寄存器，提供给 D/A 转换器进行 D/A 转换。如果将 CS 和 XFER 直接接地，ILE 接+5V,WR1 和 WR2 合并接主机的 WR，则能使输入转换数据直通送 D/A 转换器。IOUT1、IOUT2：DAC 电流输出端Rfb：放大器反馈电阻连接端。用于外接直流放大器接入分路反馈电阻。这
37、是为了保持输出电流的线性度。要保持输出电流的线性度，很重要的一点，是两个电流输入端的电位应尽可能地接近“0V”。VREF：标准电压输入端。通过该端口将外部标准电源和内部 R-2R T 型网络相连，为 R-2R T 型网络提供精度高的标准电源。VREF 可工作在-10V+10V范围内。Vcc：电源输入端。它可从+2V+15V。最佳工作状态是采用+15V。AGND：模拟量接地端DGND：数字量接地端AGND 与 DGND 是两种不同性质的接地，必须单独处理，不能合混在一起，特别是 AGND 必须妥善处理，否则将影响转换的稳定性和精度。最后以一点接地。图 19DAC0832 引脚图DAC0832内部
38、结构如图20所示。8位输入寄存器用于存放CPU送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由LE1 端加以控制；8 位 DAC 寄存器用于存放待转换的数字量，由LE2 端控制；8 位 D/A 转换电路由 8 位 T 型电阻网络和电子开关组成，电子开关受8 位 DAC 寄存器输出的数字量控制，T 型电阻网络能输出和数字量成正比的模拟电流。因此，DAC0832 通常需要外接运算放大器，进行电流/电压转换，才能得到模拟输出电压。图 20 DAC0832 的逻辑结构DAC0832DAC0832 主要特性主要特性分辨率为 8 位电流输出，稳定时间为 1us可单缓冲、双缓冲或直接数字输入只需在满量程下调整其
39、线性度单一电源供电（+5V+15V）低功耗为 200mW DAC0832 DAC0832 的工作方式的工作方式根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。设计 MCS-51 与 DAC0832 的接口电路时，常用的是单缓冲方式或双缓冲方式的单极性输出。单缓冲方式单缓冲方式是指 DAC0832 内部的两个数据缓冲器有一个处于直通方式，另一个处于受 MCS-51 控制的锁存方式。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求多路输出同步的情况下，就可采用单缓冲方式。双缓冲方式对于多路
40、的 D/A 转换，要求同步输出时，必须采用双缓冲同步方式。以此种方式工作时，数字量的输入锁存和 D/A 转换输出是分两步完成的。单片机必须通过 LE1 端来锁存待转换数字量，通过 LE2 端来启动 D/A 转换。因此，双缓冲方式下，DAC0832 应该为单片机提供两个 I/O 口端口。3.4.23.4.2抗干扰电路的设计抗干扰电路的设计由 CD4060 构成的看门狗电路如图 24 所示。CD4060 为 14 位二进制串行计数/分频/振荡器。振荡频率经内部 14 级二分频后，从Q14端可输出 2HZ 的频率信号。正常情况下 8031 每隔一段时间t1就将 CD4060 复位一次。一旦由于某种原因导致CPU 失控，CD4060 不能及时被复位，经过时间t2（t2t1）就从Q14端输出高电平，立即将 8031 复位，把 CPU“拉回”到正常运行状态；然后把CPU 又将 CD4060 复位，使Q14端恢复成低电平。R3与C2组成微分电路，可将 P2.6 口输出的复位电平变成复位脉冲。图 24由 CD4060 构成的看门狗电路