第9章 單片機(jī)常用接口電路設(shè)計(jì)

1、第9章 單片機(jī)常用接口電路設(shè)計(jì),9.1 數(shù)碼管顯示器接口原理及應(yīng)用9.2 點(diǎn)陣顯示原理及應(yīng)用9.3 LCD顯示原理及應(yīng)用9.4 鍵盤接口原理及應(yīng)用9.5 串行A/D轉(zhuǎn)換接口芯片TLC5499.6 串行D/A轉(zhuǎn)換接口芯片MAX5179.7 直流電機(jī)控制電路9.8 步進(jìn)電機(jī)的控制9.9 紅外遙控電路習(xí) 題,章主要介紹單片機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備的接口電路，例如LED、LCD、點(diǎn)陣、A/D和D/A等一

2、些常用的外設(shè)接口電路。,9.1 數(shù)碼管顯示器接口原理及應(yīng)用,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器是最常用的輸出設(shè)備。常用的顯示器有：數(shù)碼管(LED)、液晶顯示器(LCD)和熒光屏顯示器。其中以數(shù)碼管顯示最便宜，而且它的配置靈活，與單片機(jī)接口簡單，廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。 9.1.1 案例介紹及知識要點(diǎn)19.1.2 程序示例19.1.3 知識總結(jié)——結(jié)構(gòu)及顯示原理9.1.4 知識總結(jié)——LED靜態(tài)顯示原理9.1.5 案例介紹及

3、知識要點(diǎn)29.1.6 程序示例29.1.7 知識總結(jié)——LED動(dòng)態(tài)顯示原理9.1.8 實(shí)戰(zhàn)練習(xí),9.1.1 案例介紹及知識要點(diǎn)1,編寫程序，讓數(shù)碼管從0～F依次循環(huán)顯示，時(shí)間間隔為1s，電路原理圖如圖9-1所示。了解數(shù)碼管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)硬件驅(qū)動(dòng)電路。掌握靜態(tài)顯示的原理。,9.1.2 程序示例1 數(shù)碼管顯示電路,9.1.3 知識總結(jié)——結(jié)構(gòu)及顯示原理,LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的顯示器件

4、。它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮，控制不同組合二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，如表9-1所示。,9.1.4 知識總結(jié)——LED靜態(tài)顯示原理,靜態(tài)顯示就是當(dāng)要顯示某個(gè)數(shù)字時(shí)，可以通過給LED的數(shù)據(jù)引腳設(shè)置相應(yīng)的高低電平即可實(shí)現(xiàn)顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。例如，一個(gè)4位靜態(tài)顯示電路，如圖9-3所示。由于顯示器中各位相互獨(dú)立，而且各位的顯示字符完全取決于對應(yīng)口的輸出數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)不改變，那么顯示器的顯示亮度

5、將不會(huì)受影響，所以靜態(tài)顯示器的亮度都較高。但是從圖9-3中可以看出它需要4個(gè)8位的數(shù)據(jù)總線，這對于單片機(jī)來說幾乎占用了所有的I/O端口，所以顯示位數(shù)過多時(shí)，就不會(huì)采用靜態(tài)顯示這種方法。,9.1.5 案例介紹及知識要點(diǎn)2,編寫程序，讓開發(fā)板上的8位數(shù)碼管先第0位顯示0，其他位不顯示，然后第一位顯示1，每次只有一位數(shù)碼管顯示，按此順序輪流顯示到7，時(shí)間間隔為1s，電路原理圖參照圖9-1。在靜態(tài)顯示的基礎(chǔ)上了解輪流顯示的原理。思考并總結(jié)

6、動(dòng)態(tài)顯示原理。,9.1.6 程序示例2,本程序?qū)崿F(xiàn)了8位數(shù)碼管的輪流顯示，思考一下不難看出如果在這基礎(chǔ)上調(diào)整延時(shí)參數(shù)，當(dāng)延時(shí)達(dá)到一個(gè)合適的值，即可實(shí)現(xiàn)讓8位數(shù)碼管同時(shí)顯示0～7，這就是所謂的動(dòng)態(tài)顯示。,9.1.7 知識總結(jié)——LED動(dòng)態(tài)顯示原理,所謂動(dòng)態(tài)顯示就是將要顯示的數(shù)按顯示數(shù)的順序在各個(gè)數(shù)碼管上一位一位的顯示，它利用人眼的駐留效應(yīng)使人感覺不到是一位一位顯示的，而是一起顯示的。4位動(dòng)態(tài)顯示的電路，如圖9-4所示，它將每個(gè)顯示器的

7、段代碼連在一起，所以同樣顯示的是4位，但是動(dòng)態(tài)顯示的段代碼數(shù)據(jù)數(shù)卻只要8根。動(dòng)態(tài)顯示時(shí)數(shù)碼管的數(shù)目還可以再擴(kuò)展。,9.1.8 實(shí)戰(zhàn)練習(xí),數(shù)碼管為共陰極的，現(xiàn)有0123  4位數(shù)要顯示，0是最高位，3是最低位。注意：為了在以后程序中能夠使用現(xiàn)有程序，提高程序的可移植性，本例對管腳的定義和函數(shù)名稱都重新命名，以實(shí)現(xiàn)與后面程序的統(tǒng)一。電路原理圖參照圖9-1。,9.2 點(diǎn)陣顯示原理及應(yīng)用,LED點(diǎn)陣顯示屏是通過PC將要顯示的漢字字

8、模提取出來，并發(fā)給單片機(jī)，然后顯示在點(diǎn)陣屏上，主要適用于室內(nèi)外漢字顯示。LED點(diǎn)陣顯示屏按照顯示的內(nèi)容可以分為圖文顯示屏、圖像顯示屏和視頻顯示屏。與圖像顯示屏相比，圖文顯示屏的特點(diǎn)就在于無論是單色還是彩色顯示屏都沒有顏色上的灰度差別，因此圖文顯示屏也就體現(xiàn)不出色彩的豐富性，而視頻顯示屏不僅能夠顯示運(yùn)動(dòng)、清晰和全彩色的圖像，還能夠播放電視和計(jì)算機(jī)信號。雖然這三者有一些區(qū)別，但它們最基礎(chǔ)的顯示控制原理都是相似的。 9.2.1 案例介紹

9、及知識要點(diǎn)9.2.2 程序示例9.2.3 知識總結(jié)——硬件設(shè)計(jì),9.2.1 案例介紹及知識要點(diǎn),圖9-5所示是LED點(diǎn)陣的應(yīng)用電路圖，功能是實(shí)現(xiàn)循環(huán)顯示數(shù)字0～9。了解點(diǎn)陣的驅(qū)動(dòng)方式。了解開發(fā)板硬件電路的的設(shè)計(jì)。,9.2.2 程序示例,9.2.3 知識總結(jié)——硬件設(shè)計(jì),1．主要器件介紹2．LED點(diǎn)陣塊,9.3 LCD顯示原理及應(yīng)用,液晶顯示器簡稱LCD，它是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線的傳輸方向的特性實(shí)現(xiàn)顯示信息的

10、。LCD具有體積小、重量輕、功耗極低，以及顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，正廣泛應(yīng)用于便攜式儀器儀表、智能儀器和消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。液晶顯示是通過液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)的。液晶顯示模塊(LCD Module)是一種將液晶顯示器、控制器和驅(qū)動(dòng)器裝配在一起的組件。按其功能可分為3類：筆段式液晶顯示器、字符點(diǎn)陣式顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。前兩種可顯示數(shù)字、字符和符號等，而圖形點(diǎn)陣式顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達(dá)到圖文并茂的效果。本書將只對應(yīng)用廣泛、

11、使用比較簡單的字符型點(diǎn)陣式液晶顯示器作介紹。 9.3.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.3.2 程序示例9.3.3 知識總結(jié)——接口信號說明9.3.4 知識總結(jié)——操作時(shí)序說明9.3.5 知識總結(jié)——指令格式和指令功能9.3.6 知識總結(jié)——液晶顯示初始化過程,9.3.1 案例介紹及知識要點(diǎn),圖9-7是LCD顯示器與80C51單片機(jī)的接口圖，圖中LCD1602的數(shù)據(jù)線與80C51的P0口相連，RS與80C51的P2.0

12、相連，R/W與80C51的P2.1相連。編寫程序，使在LCD顯示器的第1行、第4列開始顯示“Welcome to”，第二行、第6列開始顯示“sdut university”。了解液晶顯示模塊的接口信號。了解LCD1602液晶的的操作時(shí)序，并能根據(jù)時(shí)序?qū)懗鲵?qū)動(dòng)程序。掌握液晶顯示模塊硬件電路的設(shè)計(jì)。了解液晶顯示屏的相關(guān)操作命令。了解液晶顯示的初始化過程。,9.3.2 程序示例,,9.3.3 知識總結(jié)——接口信號說明,RT-16

13、02C字符型液晶模塊是兩行16個(gè)字的5?7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，它的外觀形狀如圖9-8所示。RT-1602C采用標(biāo)準(zhǔn)的16接口，各引腳情況如下。第1腳：Vss，電源地。第2腳：VDD，+5V電源。第3腳：VL，液晶顯示偏壓信號。第4腳：RS，RS為數(shù)據(jù)/命令寄存器選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W，讀/寫信號選擇端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電

14、平時(shí)，可以寫入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為低電平，R/W為高電平時(shí)，可以讀忙信號；當(dāng)RS為高電平，R/W為低電平時(shí)，可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：BLA，背光源正極。第16腳：BLK，背光源負(fù)極。,9.3.4 知識總結(jié)——操作時(shí)序說明,1．讀操作時(shí)序，如圖9-9所示2．寫操作時(shí)序，如圖9-10所示3．時(shí)序參數(shù)，如表9-2

15、所示,9.3.5 知識總結(jié)——指令格式和指令功能,液晶顯示模塊RT-1602C的控制器采用HD44780，控制器HD44780內(nèi)有多個(gè)寄存器，通過RS和R/W引腳共同決定選擇哪一個(gè)寄存器。1．清屏命令2．光標(biāo)復(fù)位命令3．輸入方式設(shè)置命令4．顯示開關(guān)控制命令5．光標(biāo)移位置命令6．功能設(shè)置命令7．設(shè)置字庫CGRAM地址命令8．顯示緩沖區(qū)DDRAM地址設(shè)置命令9．讀忙標(biāo)志及地址計(jì)數(shù)器AC命令10．寫DDRAM或CGRAM命令

16、11．讀DDRAM或CGRAM命令,9.3.6 知識總結(jié)——液晶顯示初始化過程,使用LCD之前必須對它進(jìn)行初始化，初始化可通過復(fù)位完成，也可在復(fù)位后完成，初始化過程如下。(1)清屏；(2)功能設(shè)置；(3)開/關(guān)顯示設(shè)置；(4)輸入方式設(shè)置。具體操作命令參照LCD 1602手冊。,9.4 鍵盤接口原理及應(yīng)用,鍵盤是由若干個(gè)按鍵組成的開關(guān)矩陣，它是最簡單的單片機(jī)輸入設(shè)備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡單的人機(jī)對話。鍵

17、盤上閉合鍵的識別是由專用硬件實(shí)現(xiàn)的，稱為編碼鍵盤，靠軟件實(shí)現(xiàn)的稱為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤又有獨(dú)立按鍵和矩陣鍵盤，獨(dú)立按鍵非常簡單，本書重點(diǎn)介紹矩陣鍵盤。 9.4.1 案例介紹及知識要點(diǎn)19.4.2 程序示例19.4.3 知識總結(jié)——鍵輸入原理9.4.4 案例介紹及知識要點(diǎn)29.4.5 程序示例29.4.6 知識總結(jié)——矩陣式鍵盤電路的結(jié)構(gòu)及原理9.4.7 知識總結(jié)——按鍵的去抖動(dòng),9.4.1 案例介紹及知識

18、要點(diǎn)1,設(shè)計(jì)一簡化的獨(dú)立鍵盤程序。程序中省略了軟件去抖動(dòng)部分，OPR0～OPR7分別為每個(gè)按鍵的功能程序。設(shè)I/O口為P1口，P1.0～P1.7對應(yīng)OPR0～OPR7，電路圖如圖9-11所示。了解鍵輸入的工作原理。了解獨(dú)立按鍵的優(yōu)缺點(diǎn)。,9.4.2 程序示例1,,9.4.3 知識總結(jié)——鍵輸入原理,在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除了復(fù)位按鍵有專門的復(fù)位電路及專一的復(fù)位功能外，其他的按鍵或鍵盤都是以開關(guān)狀態(tài)來設(shè)置控制功能或輸入數(shù)據(jù)，這些按鍵

19、不只是簡單的電平輸入。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時(shí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能。鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。對某些應(yīng)用系統(tǒng)，例如智能儀器儀表，鍵輸入程序是整個(gè)應(yīng)用程序的重要部分。對于一組或一個(gè)按鍵，需要通過接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無按鍵輸入并檢查是哪一個(gè)按鍵按下，并將該按鍵號送入累加器ACC中，然后通過跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完又返回到原始狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵電路配置靈

20、活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個(gè)按鍵必須占有一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大。故只有在按鍵數(shù)量較少時(shí)采用這種按鍵電路。在圖9-11所示的電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平。,9.4.4 案例介紹及知識要點(diǎn)2,編寫程序，把4?4矩陣鍵盤的鍵值利用數(shù)碼管顯示出來。按鍵硬件電路圖如圖9-12所示。數(shù)碼管顯示電路參照圖9-1。理解矩陣鍵盤的結(jié)構(gòu)和工作原理。了解按鍵的去抖動(dòng)方式。

21、,9.4.5 程序示例2,,9.4.6 知識總結(jié)——矩陣式鍵盤電路的結(jié)構(gòu)及原理,圖9-12所示為用單片機(jī)的P1口組成矩陣式鍵盤電路。圖中行線P1.4～P1.7為輸出狀態(tài)。列線為P1.0～P1.3，通過4個(gè)上拉電阻接+5V，處于輸入狀態(tài)。按鍵設(shè)置在行、列交點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。CPU通過讀取行線的狀態(tài)，即可知道有無按鍵按下。當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，行、列線之間是斷開的，所有的行線輸入全部為高電平。當(dāng)鍵盤上某個(gè)鍵被按下

22、閉合時(shí)，則對應(yīng)的行線和列線短路，行線輸入即為列線輸出。此時(shí)若初始化所有的列線輸出為低電平，則通過檢查行線輸入值是否為全1即可判斷有無按鍵按下。方法如下：(1)判斷有無按鍵被按下。鍵被按下時(shí)，與此鍵相連的行線與列線將導(dǎo)通，而列線電平在無按鍵按下時(shí)處于高電平。顯然，如果讓所有的行線處于高電平，那么鍵按下與否都不會(huì)引起列線電平的狀態(tài)變化，所以只有讓所有行線處于低電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，按鍵所在列電平將被拉成低電平，根據(jù)此列電平的變化，便能判定

23、一定有按鍵被按下。(2)判斷按鍵是否真的被按下。當(dāng)判斷出有按鍵被按下之后，用軟件延時(shí)的方法延時(shí)5～10ms，再判斷鍵盤的狀態(tài)，如果仍認(rèn)為有按鍵被按下，則認(rèn)為確實(shí)有鍵按下，否則，當(dāng)作鍵抖動(dòng)來處理。(3)判斷哪一個(gè)按鍵被按下。當(dāng)判斷出哪一列中有鍵被按下時(shí)，可根據(jù)P1口的數(shù)值來確定哪一個(gè)鍵被按下。(4)等待按鍵釋放。鍵釋放之后，可以根據(jù)鍵碼轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理子程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入或命令的處理。,9.4.7 知識總結(jié)——按鍵的去抖動(dòng)

24、,目前，無論是按鍵或鍵盤大部分都是利用機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。由于彈性作用的影響，機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開瞬間均有抖動(dòng)過程，從而使電壓信號也出現(xiàn)抖動(dòng)，如圖9-13所示。抖動(dòng)時(shí)間長短與開關(guān)機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms。通常去抖動(dòng)影響的方法有硬軟件兩種。比較常用的是軟件方法去抖動(dòng)，即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序產(chǎn)生5～10ms的延時(shí)，等前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要

25、給5ms~10ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序，從而去除了抖動(dòng)影響。,9.5 串行A/D轉(zhuǎn)換接口芯片TLC549,TLC549 (TLC548)是TI公司生產(chǎn)的一種低價(jià)位、高性能的８位A/D轉(zhuǎn)換器，它以８位開關(guān)電容逐次逼近的方法實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于17?s，它能方便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價(jià)的測控應(yīng)用系統(tǒng)。 9.5.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.5.2 程序示例9.5.3

26、 知識總結(jié)——主要特性9.5.4 知識總結(jié)——內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳9.5.5 知識總結(jié)——TLC549的工作時(shí)序,9.5.1 案例介紹及知識要點(diǎn),利用TLC549對電位器的電壓值進(jìn)行采樣，讀取采樣值并通過數(shù)碼管顯示出來。原理圖如圖9-14所示。了解TLC549的主要特性、結(jié)構(gòu)及引腳。了解TLC549的工作時(shí)序，并能根據(jù)時(shí)序?qū)懗鯝D采樣程序。,9.5.2 程序示例,,9.5.3 知識總結(jié)——主要特性,８位分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，總

27、不可調(diào)整誤差≤±0.5LSB。 采用三線串行方式與微處理器相連。片內(nèi)提供４MHZ內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘，并與操作控制用的外部I/O CLCCK相互獨(dú)立。有片內(nèi)采樣保持電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間≤17?s，包括存取與轉(zhuǎn)換時(shí)間，轉(zhuǎn)換速率達(dá)40 000次/秒。差分高阻抗基準(zhǔn)電壓輸入，其范圍是：1V≤差分基準(zhǔn)電壓≤VCC＋0.2V。寬電源范圍：3～6.5V，低功耗，當(dāng)片選信號為低，芯片選中處于工作狀態(tài)時(shí)，功耗非常低。,9.5.4 知識總結(jié)——

28、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳,TLC各引腳功能如下。(1)REF+：正基準(zhǔn)電壓輸入端，2.5V≤REF+≤VCC+0.1。(2)REF-：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端，-0.1V≤REF-≤2.5V，且要求REF+ － REF-≥1V。(3)ANALOG IN：模擬信號輸入端，0≤ANALOG IN≤VCC，當(dāng)ANALOG IN≥REF+電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全１(FFH)，ANALOG IN≤REF-電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為全0(00H)。(4)GND：

29、接地線。(5)：芯片選擇輸入端，要求輸入高電平VIN≥2V，輸入低電平VIN≤0.8V。(6)DATA OUT：轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)串行輸出端，與TTL電平兼容，輸出時(shí)高位在前，低位在后。(7)I/O CLOCK：外接輸入/輸出時(shí)鐘輸入端，不同于同步芯片的輸入輸出操作，無需與芯片內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘同步。(8)VCC：系統(tǒng)電源3V≤VCC≤6V。,9.5.5 知識總結(jié)——TLC549的工作時(shí)序,圖9-16中當(dāng)CS變?yōu)榈碗娖胶?，TLC5

30、49芯片被選中，同時(shí)前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位MSB(A7)自DATA OUT端輸出，接著要求自I/O CLOCK端輸入8個(gè)外部時(shí)鐘信號，前7個(gè)I/O CLOCK信號的作用，是配合TLC549輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的A6～A0 7位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備。在第4個(gè)I/O CLOCK信號由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣/保持電路對輸入模擬量采樣開始，第8個(gè)I/O CLOCK信號的下降沿使片內(nèi)采樣/保持電路進(jìn)入保持狀態(tài)并啟動(dòng)A/D開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)間為36

31、個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大為17?s。直到A/D轉(zhuǎn)換完成前的這段時(shí)間內(nèi)，TLC549的控制邏輯要求：或者保持高電平，或者I/O CLOCK時(shí)鐘端保持36個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期的低電平。,9.6 串行D/A轉(zhuǎn)換接口芯片MAX517,MAX517是MAXIM公司生產(chǎn)的８位電壓輸出型DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它帶有總線接口，允許多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行通訊。9.6.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.6.2 程序示例9.6.3 知識總結(jié)——MAX517的工作原理,9.

32、6.1 案例介紹及知識要點(diǎn),將單片機(jī)發(fā)出的數(shù)字量經(jīng)MAX517轉(zhuǎn)換成模擬量，同時(shí)利用數(shù)碼管顯示要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，轉(zhuǎn)化后的模擬量可以用數(shù)字表測量出來，然后對比前后結(jié)果。DA接口電路圖如圖9-17所示。顯示電路參考圖9-1。了解MAX517的主要特性、結(jié)構(gòu)及引腳。了解MAX517的工作時(shí)序，并能根據(jù)時(shí)序?qū)懗龀跏蓟绦颉?9.6.2 程序示例,,9.6.3 知識總結(jié)——MAX517的工作原理,1．MAX517的性能簡介(1)單獨(dú)5

33、V電源供電。(2)簡單的雙線接口。(3)與I2C總線兼容。(4)輸出緩沖放大雙極性工作方式。(5)基準(zhǔn)輸入可為雙極性。(6)上電復(fù)位將所有閉鎖清零。 (7)4?A掉電模式。(8)總線上可掛4個(gè)器件(通過AD0和AD1選擇)。2．MAX517各管腳說明1腳(OUT)：D/A轉(zhuǎn)換輸出端。2腳(GND)：接地。3腳(SCL)：時(shí)鐘總線。4腳(SDA)：數(shù)據(jù)總線。5、6腳(AD1和AD0)：用于選擇哪個(gè)D

34、/A通道的轉(zhuǎn)換輸出。由于MAX517只有一個(gè)D/A所以使用時(shí)，這兩個(gè)引腳通常接地。7腳(VCC)：電源。8腳(REF)：參考。3．MAX517的工作時(shí)序。圖9-19所示MAX517的一個(gè)地址字節(jié)格式如表9-4所示。MAX517的控制字節(jié)格式如表9-5所示。,9.7 直流電機(jī)控制電路,直流電動(dòng)機(jī)就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)是由定子與轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成的。定子包括：主磁極、機(jī)座、換向極和電刷裝置等。轉(zhuǎn)子包括：電樞鐵芯

35、、電樞繞組、換向器、軸和風(fēng)扇等。 9.7.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.7.2 程序示例9.7.3 知識總結(jié)——直流電機(jī)的特點(diǎn)及原理,9.7.1 案例介紹及知識要點(diǎn),利用繼電器控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制。硬件設(shè)計(jì)如圖9-20所示。了解直流電機(jī)的特點(diǎn)。簡單理解直流電機(jī)的工作原理。掌握直流電機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)方法。,9.7.2 程序示例,,9.7.3 知識總結(jié)——直流電機(jī)的特點(diǎn)及原理,1．直流電動(dòng)機(jī)的特

36、點(diǎn)(1)調(diào)速性能好。(2)起動(dòng)力矩大。2．直流電動(dòng)機(jī)的工作原理,9.8 步進(jìn)電機(jī)的控制,步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電數(shù)字控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件之一。由于其精度高、體積小、控制方便靈活，在智能儀表和位置控制中得到了廣泛應(yīng)用。大規(guī)模集成電路的發(fā)展及單片機(jī)技術(shù)的迅速普及，為設(shè)計(jì)功能強(qiáng)、價(jià)格低的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器提供了先進(jìn)的技術(shù)和充足的資源。本節(jié)以永磁步進(jìn)電機(jī)為例介紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制器的設(shè)計(jì)。9.8.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.8.2 程

37、序示例9.8.3 知識總結(jié)——步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理,9.8.1 案例介紹及知識要點(diǎn),利用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)速度?？刂葡到y(tǒng)由AT89S52單片機(jī)、斯密特反相器74HC14、達(dá)林頓管陣列驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003和人機(jī)接口部分組成，如圖9-22所示。(人機(jī)接口電路只是增加了3個(gè)按鍵，按鍵的功能在程序流程圖中已給出)。相關(guān)的關(guān)鍵部分器件名稱及其在電路中的主要功能如下。(1)AT89S52：完成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式、狀態(tài)監(jiān)測。

38、(2)ULN2003：驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。(3)74HC14：斯密特反相器。,9.8.2 程序示例,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制程序能夠根據(jù)鍵盤的設(shè)定改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)。根據(jù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與單片機(jī)的接口和有效電平方式，輸出控制字。表9-6提供了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電順序和控制方式字。若通電方向相反，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。,9.8.3 知識總結(jié)——步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作原理分為反應(yīng)式、永磁式和永磁感應(yīng)式3類。以永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，介

39、紹步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的，轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源，它的輸出轉(zhuǎn)矩大，倒臺性能好。斷電時(shí)有定位轉(zhuǎn)矩，消耗功率較低；轉(zhuǎn)子的級數(shù)與定子的級數(shù)相同，所以步矩角較大，啟動(dòng)和運(yùn)行頻率較低，并需要正負(fù)脈沖信號。但如果為其相應(yīng)的相序加上反向繞組，就不需要負(fù)脈沖。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有4相：A、B、C、D。工作方式有如下幾種。單四拍：即A-B-C-D順序通電。雙四拍：即AB-BC-CD-DA順序通電。八拍：

40、即AA-BB-CC-DD順序通電。四相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作方式的電源通電時(shí)序與波形如圖9-24(a)、(b)、(c)所示。,9.9 紅外遙控電路,紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)和成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)，以及玩具等其他小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體和粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有

41、效地隔離電氣干擾。9.9.1 案例介紹及知識要點(diǎn)9.9.2 程序示例9.9.3 知識總結(jié)——紅外遙控器的發(fā)射與接收原理9.9.4 知識總結(jié)——紅外遙控的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),9.9.1 案例介紹及知識要點(diǎn),電路圖如圖9-25所示。51單片機(jī)作為接收控制中心，接收頭HS0038將紅外遙控器信號經(jīng)過放大和濾波后，從38kHz的調(diào)制信號中解調(diào)出來，以電壓方波的形式送到單片機(jī)的中斷口。了解紅外遙控器發(fā)射與接收原理。了解紅外遙控的系統(tǒng)實(shí)

42、現(xiàn)。,9.9.2 程序示例,這里設(shè)計(jì)的軟件，通過對碼組間隔的校驗(yàn)防止接收不完全相同的碼組；由于可能有多個(gè)遙控器同時(shí)使用，通過用戶碼的校驗(yàn)避免其他遙控器的干擾。通風(fēng)對操作碼與其反碼的校驗(yàn)確保所接收到的是正確的操作碼。軟件流程圖如圖9-26所示。,9.9.3 知識總結(jié)——紅外遙控器的發(fā)射與接收原理,紅外遙控系統(tǒng)一般分為發(fā)射和接收兩個(gè)部分。1．發(fā)射部分紅外遙控器由遙控編碼電路、鍵盤電路、放大器，以及紅外發(fā)光二極管等主要部分組成。當(dāng)鍵盤

43、有按鍵按下時(shí)，遙控編碼電路通過鍵盤行列掃描獲得所按鍵的鍵值，鍵值通過編碼得到一串鍵值代碼，用編碼脈沖去調(diào)制30~50kHz(多為38kHz或40kHz)的載波信號，放大后通過發(fā)光二極管發(fā)射出去。2．接收部分接收原理如圖9-27所示。,9.9.4 知識總結(jié)——紅外遙控的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),1．發(fā)射部分 2．接收部分,習(xí) 題,1．簡述7位數(shù)碼管靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示的原理。2．描述LED點(diǎn)陣顯示原理，試給出單片機(jī)控制16?16的點(diǎn)陣的方案，要