畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-AT89S52單片機(jī)控制DAC0832來控制運(yùn)放驅(qū)動(dòng)恒流源.doc

摘要 現(xiàn)代家居設(shè)計(jì)大多數(shù)開始拋開白熾燈以及冷光燈，而更加傾向于大功率led照明系統(tǒng)，led的內(nèi)在特征決定了它是最理想的光源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光源，它有著廣泛的用途。它具有體積?。╨ed基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕。）耗電量低（led耗電非常低，一般來說led的工作電壓是2-3.6v。工作電流是0.02-0.03a。這就是說：它消耗的電不超過0.1w。）使用壽命長(zhǎng)（在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合拢琹ed的使用壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。）高亮度、低熱量，環(huán)保（led是由無(wú)毒的材料作成，不像熒光燈含水銀會(huì)造成污染，同時(shí)led也可以回收再利用。）堅(jiān)固耐用（led是被完全的封裝在環(huán)氧樹脂里面，它比燈泡和熒光燈管都堅(jiān)固。燈體內(nèi)也沒有松動(dòng)的部分，這些特點(diǎn)使得led可以說是不易損壞的。）等優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)采用at89s52單片機(jī)控制dac0832來控制運(yùn)放驅(qū)動(dòng)恒流源。關(guān)鍵字：at89s52，恒流源，dac0832 第一章 緒論1.1引言 近年來，世界范圍內(nèi)的能源短缺和環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，節(jié)能減排成為全世界共同關(guān)注的研究課題。發(fā)達(dá)國(guó)家照明用電占發(fā)電總量的比例是19 ，我國(guó)也達(dá)到10 。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)的照明用電將還會(huì)逐步提高，因此對(duì)綠色節(jié)能照明的研究越來越受到重視。發(fā)光二極管(1ight emittins diode，led)是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，與傳統(tǒng)的自熾燈和熒光燈相比，具有光效高、耗能少、壽命長(zhǎng)、無(wú)輻射等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，若是用固體led光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)照明設(shè)備，全球照明能耗將可以節(jié)約50 以上，所以led將會(huì)成為最具前景的照明產(chǎn)品。然而，目前l(fā)ed照明在應(yīng)用上仍存在某些問題。led驅(qū)動(dòng)電源要求高效率、高功率因數(shù)、高電流控制精度、高可靠性、安全隔離、符合emi標(biāo)準(zhǔn)、體積小、成本低等。中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心于2010年12月發(fā)布的led筒燈節(jié)能認(rèn)證規(guī)則規(guī)定對(duì)于515 w的led照明產(chǎn)品，要求功率因數(shù)必須大于07，如此才能進(jìn)一步達(dá)成節(jié)能的目的。本文設(shè)計(jì)了一種基于fan103的led小功率恒流源，具有效率高、功率因數(shù)高、控制精度高、體積小、成本低等特點(diǎn)。 1.2 led發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用意義和前景1.2.1國(guó)內(nèi)外應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代問世的led在短短的30多年里，取得飛速發(fā)展。第一批產(chǎn)品出現(xiàn)在1968年，工作電流20ma的led的光通量只有千分之幾流明。相應(yīng)的發(fā)光效率為011mw，而且只有一種光色為650hm的紅色光。20世紀(jì)70年代初該技術(shù)進(jìn)步很快，發(fā)光效率達(dá)到1lmw，顏色也擴(kuò)大到紅色、綠色和黃色。led從誕生至今以每10年亮度提高20倍，價(jià)格降低為原來的1100的速度在發(fā)展。伴隨著新材料的發(fā)明和光效的提高，單個(gè)led光源的功率和光通量也在迅速增加。到了20世紀(jì)90年代，一種代號(hào)為“水虎魚”的led光源的驅(qū)動(dòng)電流增加到50ma-70mh，而代號(hào)為“梭子魚”的led光源的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到300ma一500ma21。特別是1998年白光led的開發(fā)成功，使得led應(yīng)用從單純的標(biāo)識(shí)顯示功能向照明功能邁出了實(shí)質(zhì)性的一步。因此各個(gè)國(guó)家都相當(dāng)重視led的發(fā)展趨勢(shì) led光源與傳統(tǒng)光源相比較，具有如下的優(yōu)點(diǎn)：超長(zhǎng)壽命，可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)，傳統(tǒng)光源一般為幾千小時(shí)；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，沒有鎢絲、玻殼等容易損壞的部件，具有極高的抗震性能；響應(yīng)速度快，光通上升時(shí)間短；對(duì)點(diǎn)燈線路要求低，易實(shí)現(xiàn)調(diào)光和智能控制；耐開關(guān)沖擊，適用于頻繁開關(guān)場(chǎng)合；高效節(jié)能，現(xiàn)有光效已經(jīng)超過白熾燈，理論光效可達(dá)2001mw；不含汞、鉛等有害物質(zhì)，沒有污染，綠色環(huán)保。 歐司朗已經(jīng)發(fā)布首款亮度超過50w鹵素?zé)舻膌ed產(chǎn)品，傳統(tǒng)光源與led的光效對(duì)比，如圖1-1所示。國(guó)內(nèi)早在2003年就成立了跨部委的國(guó)家半導(dǎo)體照明協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，啟動(dòng)了“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”。國(guó)家“863計(jì)劃”對(duì)有關(guān)企業(yè)及研究機(jī)構(gòu)還投入了相應(yīng)的資金，以支持相關(guān)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)，并建立了上海、深圳、大連、廈門和南昌等五個(gè)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地，啟動(dòng)了一批示范工程。據(jù)悉，廣東省今年開始大規(guī)模實(shí)施“千里十萬(wàn)”白光led路燈產(chǎn)業(yè)化示范推廣工程，即在廣州、東莞、佛山、中山、肇慶、汕頭等市建設(shè)總里程1500公里左右，規(guī)模約10萬(wàn)盞的led路燈示范推廣工程。目前以每個(gè)led路燈3000多元的價(jià)格計(jì)算，10萬(wàn)個(gè)led路燈有3億元的銷售市場(chǎng)，加上芯片、支架等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，可以拉動(dòng)25億元產(chǎn)值。隨著我國(guó)政府相繼出臺(tái)的政策措施，有力地推動(dòng)了led產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 圖1-1傳統(tǒng)光源與led的光效對(duì)比 國(guó)外led照明技術(shù)的發(fā)展速度要超過國(guó)內(nèi)。在全球能源緊缺，氣候變暖和經(jīng)濟(jì)危機(jī)的情況下，大力發(fā)展led照明產(chǎn)業(yè)以成為各國(guó)政府的共識(shí)。據(jù)美國(guó)能源部（doe）統(tǒng)計(jì)，美國(guó)22%的電能用于照明。doe聲稱在今后20年中，led照明將在美國(guó)得到快速普及，可以減少62%的照明電能需求。另外，它能消除2.58億噸的二氧化硅排放量，少建133座新的電廠。采用led照明能使財(cái)政節(jié)減115多億美元。以德國(guó)歐司朗，日本日亞公司，美國(guó)通用公司為代表的國(guó)外公司已經(jīng)壟斷了功率led發(fā)光芯片的生產(chǎn)和封裝等技術(shù)并推出led照明設(shè)備。在led恒流驅(qū)動(dòng)開關(guān)電源技術(shù)上，國(guó)外也發(fā)展迅速。如日本松下電工已經(jīng)開始生產(chǎn)“袖珍型led照明燈”，該產(chǎn)品包括筒燈和聚光燈，其驅(qū)動(dòng)電源做在燈頭內(nèi)，可直接用于220v市電，每套售價(jià)在100萬(wàn)200萬(wàn)日元之間，光源壽命達(dá)4萬(wàn)小時(shí)。122 led應(yīng)用意義 我國(guó)是人口眾多的泱泱大國(guó)，在照明領(lǐng)域消耗的能源相當(dāng)?shù)木薮?，在能源緊缺的當(dāng)今社會(huì)，使用節(jié)能、環(huán)保的led照明具有非常重大的意義。a、節(jié)約能源，保護(hù)國(guó)家安全 我國(guó)是僅次于美國(guó)的第二發(fā)電大國(guó)，2003年度我國(guó)發(fā)電總量為1.91萬(wàn)億千瓦時(shí)，照明用電量約占總發(fā)電量的12%（約2100億千瓦時(shí)），相當(dāng)于三峽水電站總發(fā)電量的2.4倍，并且正以每年5%以上的速度增長(zhǎng)。以現(xiàn)有照明用電量5%的速度增長(zhǎng)，2010年照明用電量將達(dá)到3000億千瓦時(shí)，如果三分之一的照明市場(chǎng)采用半導(dǎo)體照明，每年可節(jié)電30，即年節(jié)電1000億千瓦時(shí)，是三峽電站年總發(fā)電量847億千瓦時(shí)的一倍還多。國(guó)家發(fā)改委根據(jù)“十六大”提出的，到2020年我國(guó)gdp翻兩番，達(dá)到4萬(wàn)億美元的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)，估計(jì)到那時(shí)，全國(guó)約需發(fā)電裝機(jī)容量為8億-8.5億千瓦(而電力部門的數(shù)字是9-9.5億千瓦)。目前國(guó)內(nèi)已有裝機(jī)容量是3.5億千瓦，需要新增量4.5億-5億千瓦。而從我國(guó)目前的資源看，按水電資源已探明儲(chǔ)量和以天然氣與煤為燃料的火電最多可提供的裝機(jī)容量計(jì)算，將有3200萬(wàn)-4000萬(wàn)千瓦的缺口。解決我國(guó)能源危機(jī)的辦法除了進(jìn)行電站建設(shè)和新能源開發(fā)外，比較可行的辦法是進(jìn)行節(jié)約能源的消耗。b、綠色環(huán)保 中國(guó)的電力生產(chǎn)中約80為火力發(fā)電，燃燒大量的原煤和石油，產(chǎn)生大量的粉塵和co2、so2等氣體，環(huán)境污染嚴(yán)重，led產(chǎn)品的應(yīng)用可以減少電力使用，也間接減少了環(huán)境污染。同時(shí)led具有無(wú)頻閃、耐震、耐沖擊、廢棄物可回收等特點(diǎn)，沒有白熾燈泡易碎及熒光燈廢棄物含汞污染的問題等缺點(diǎn)。 c、符合走新型工業(yè)化道路 我國(guó)是照明生產(chǎn)和出口大國(guó)之一，發(fā)展半導(dǎo)體照明可以提高我國(guó)照明電器行業(yè)中高端產(chǎn)品、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)比重，提升照明電器行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)密集和勞動(dòng)密集雙重特點(diǎn)，在我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)，不僅可以形成新的產(chǎn)業(yè)和出口增長(zhǎng)點(diǎn)，而且可以節(jié)約能源、減少環(huán)境污染并充分發(fā)揮我國(guó)勞動(dòng)力資源優(yōu)勢(shì)，符合“十六大”提出的走新型工業(yè)化道路的指導(dǎo)思想。d、發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體照明新興產(chǎn)業(yè) 半導(dǎo)體照明是目前世界研發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域，許多技術(shù)尚不成熟，有形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)會(huì)，尤其是在深紫外技術(shù)、sic/si及gan襯底、gan外延層激光剝離、zno單晶膜上生長(zhǎng)gan外延層等方面有可能取得關(guān)鍵技術(shù)突破。e、改善人民生活質(zhì)量 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們消費(fèi)水平和消費(fèi)觀念的變化，發(fā)展半導(dǎo)體照明可以改善生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量，構(gòu)建和諧完美的生活環(huán)境和工作環(huán)境，有利于小康社會(huì)的建設(shè)。半導(dǎo)體照明色彩豐富的特點(diǎn)，可以滿足人們對(duì)服裝、裝飾、手機(jī)等時(shí)尚的需求，如中國(guó)手機(jī)用戶已超過3億，手機(jī)已成為一種消費(fèi)時(shí)尚，led用在手機(jī)背光源，可以顯現(xiàn)藍(lán)光和白光，目前彩屏手機(jī)主要使用白光led做背光，許多新款手機(jī)都已廣泛使用。專家認(rèn)為，隨著led產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、成本的進(jìn)一步降低，以及人們對(duì)環(huán)保、安全、節(jié)能等要求的不斷提高，led在特種領(lǐng)域的應(yīng)用規(guī)模將不斷擴(kuò)大，在人們的工作生活中扮演越來越重要的角色。發(fā)展半導(dǎo)體照明光源對(duì)節(jié)約能源、減少污染、保護(hù)環(huán)境，帶動(dòng)新型制造業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展具有巨大的推動(dòng)作用。高亮度led的出現(xiàn)具有劃時(shí)代意義。它將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈泡之后最偉大的發(fā)明之一。 第二章器件介紹21 led介紹211 led結(jié)構(gòu)及特性及發(fā)光原理 led(light emitting diode)發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，是由一族化合物，如gahs(砷化鎵k gap(磷化鎵)、gaasp(磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的。led的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來，其核心是pn結(jié)。因此它具有一般p-n結(jié)的in特性。即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由n區(qū)注入p區(qū)，空穴由p區(qū)注入n區(qū)。進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光，如圖21所示?，F(xiàn)在已有紅、黃、綠及藍(lán)等顏色的發(fā)光二極管，但因?yàn)椴牧霞爸圃斓仍?，成本有一些不同。led早在20世紀(jì)60年代初就已問世，雖然其激勵(lì)響應(yīng)時(shí)間短、有效壽命長(zhǎng)、功耗低，但由于制造技術(shù)的限制，使其發(fā)光亮度小，且只有紅色一種顏色，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)僅用于小指示器光源和字母數(shù)字顯示器等有限領(lǐng)域中。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，led的性能逐步提高，例如其發(fā)光亮度的增加大大減少了每個(gè)高位制動(dòng)燈中所需led的數(shù)目，因此降低了成本，使其得到廣泛應(yīng)用。并且，隨著材料的發(fā)展，更亮、更多色彩的led將會(huì)被用到其它的燈具中去。 圖21 led發(fā)光原理示意圖 fig21 sketch map of the led radiation principle 對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的led開發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石(yag)封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍(lán)光( 465m，led的驅(qū)動(dòng)電路研究wd=30nm)，高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550hm。藍(lán)光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹脂薄層，約200-500nm。led基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。現(xiàn)在，對(duì)于inganyag白色led，通過改變yag熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。這種通過藍(lán)光led得到自光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。 212 led的特征參數(shù)1、光強(qiáng)度(luminous intensity：iv)光強(qiáng)度定義為單位立體角所發(fā)射出的光通量，單位為坎德拉(candela，cd)。一般而言，光源會(huì)向不同方向以不同強(qiáng)度放射出其光通量，在特定方向單位立體角所放出之可見光輻射強(qiáng)度即稱之為光強(qiáng)度。2、光通量(luminous flux)能夠被人的視覺系統(tǒng)所感受到的那部分光輻射功率的大小，單位為lm。3、色度(chromaticity) 人眼對(duì)色彩的感知是一種錯(cuò)綜復(fù)雜的過程，為了將色彩的描述加以量化，國(guó)起的視覺感來加以紀(jì)錄，計(jì)算出紅、綠、藍(lán)三原色的配色函數(shù)，根據(jù)此配色函數(shù)，使人們得以對(duì)色彩加以描述運(yùn)用。4、色溫(color temperature) 光源之輻射能量分布與某一絕對(duì)溫度下之標(biāo)準(zhǔn)黑體(black body radiator)輻射能量分布相同時(shí)，其光源色度與此黑體輻射之色度相同，此時(shí)光源色度以所對(duì)應(yīng)之絕對(duì)溫度表之，此溫度稱之為色溫。色溫在3300k以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；色溫在30006000k為中間，人在此色調(diào)下有爽快的感覺；色溫超過6000k，光色偏藍(lán)，給人以清冷的感覺。5 led電氣特性圖1-l為正向壓降(vf)和正向電流的(if)關(guān)系曲線，由曲線可知，當(dāng)正向電壓超過某個(gè)閾值(約2v)，即通常所說的導(dǎo)通電壓之后，可近似認(rèn)為，if與vf成正比。當(dāng)前超高亮led的最高if可達(dá)1a，而vf通 常為24v 。 圖ll led vf-if關(guān)系曲線圖 figure l-1 led forward current versus forward voltage 由于led的光特性通常都描述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，光通量（v）與if的關(guān)系曲線，因此，采用恒流源驅(qū)動(dòng)可以更好地控制亮度。此外，led的正向壓降變化范圍比較大(最大可達(dá)1v以上)，而由上圖中的vfif曲線可知，vf(前向電壓)的微小變化會(huì)引起較大的if(前向電流)變化，從而引起亮度的較大變化。所以采用恒壓源驅(qū)動(dòng)不能保證led亮度的一致性，并且影響led的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮led通常采用恒流源驅(qū)動(dòng)。圖1-2是led的溫度與光通量(v)關(guān)系曲線，由下圖可知光通量與溫度成反比，85時(shí)的光通量是25時(shí)的一半，而40時(shí)光輸出是25時(shí)的18倍。溫度的變化對(duì)lfd的波長(zhǎng)也有一定的影響，因此，良好的散熱是led保持恒定亮度的保證。 圖12 led光通量一溫度曲線圖 figure 1-2 led luminous flux vgisus temperature213 大功率led的技術(shù)優(yōu)勢(shì)大功率led作為光源用于照明具有以下優(yōu)點(diǎn)：l、耗電量少：光效為75lmw的led較相等亮度的白熾燈耗電量減少80。2、壽命長(zhǎng)：產(chǎn)品壽命長(zhǎng)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)24小時(shí)連續(xù)點(diǎn)亮可用8年以上。3、速度快：納秒級(jí)的響應(yīng)速度，使亮度和色彩的動(dòng)態(tài)控制更加容易，可實(shí)現(xiàn)色彩的動(dòng)態(tài)變化和數(shù)字化控制。4、設(shè)計(jì)空間大：與建筑可以有機(jī)地融合，達(dá)到只見光不見燈的效果。5、環(huán)保：無(wú)有害金屬汞，無(wú)紅外線和紫外線輻射。6、顏色：不同波長(zhǎng)產(chǎn)生不同彩色光，鮮艷飽和，無(wú)需濾光鏡，可用紅，綠，藍(lán)三原色控制后形成不同的顏色，并能實(shí)現(xiàn)全彩，漸變等各種顏色效果。 白熾燈、05mmled與luxeon 1w大功率led的壽命相比，大功率led在使用壽命上有很大的優(yōu)勢(shì)，而白熾燈以及其他一些傳統(tǒng)光源在很多技術(shù)方面可提升的空間已經(jīng)很小了。表11三種不同光源的使用壽命對(duì)比table l-l the lifetime ofthree different light 22數(shù)模轉(zhuǎn)換dac0832221 d/a轉(zhuǎn)換器dac0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)dac0832是采用cmos工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。如圖4-82所示，它由倒t型r-2r電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓vref四大部分組成。運(yùn)算放大器輸出的模擬量v0為：圖4-82由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數(shù)字量（ ） 成正比，這就實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。一個(gè)8位d/a轉(zhuǎn)換器有8個(gè)輸入端（其中每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個(gè)模擬輸出端。輸入可有28=256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個(gè)可能值。圖4-83是dac0832的邏輯框圖和引腳排列。222 dac0832引腳與應(yīng)用簡(jiǎn)介d0d7：數(shù)字信號(hào)輸入端。ile：輸入寄存器允許，高電平有效。cs：片選信號(hào)，低電平有效。wr1：寫信號(hào)1，低電平有效。xfer：傳送控制信號(hào)，低電平有效。wr2：寫信號(hào)2，低電平有效。iout1、iout2：dac電流輸出端。rfb：是集成在片內(nèi)的外接運(yùn)放的反饋電阻。 vref：基準(zhǔn)電壓（-1010v）。vcc：是源電壓（+5+15v）。agnd：模擬地 ngnd：數(shù)字地，可與agnd接在一起使用。dac0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。實(shí)驗(yàn)線路如圖所示。in0in7：8路模擬信號(hào)輸入端。a1、a2、a0 ：地址輸入端。ale地址鎖存允許輸入信號(hào)，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時(shí)鎖存地址碼，從而選通相應(yīng)的模擬信號(hào)通道，以便進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。start：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達(dá)時(shí)，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達(dá)后，開始a/d轉(zhuǎn)換過程。eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)（轉(zhuǎn)換接受標(biāo)志），高電平有效。oe：輸入允許信號(hào)，高電平有效。clock(cp)：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，外接時(shí)鐘頻率一般為640khz。 vcc：+5v單電源供電。 、 vref(+),vref(-)：基準(zhǔn)電壓的正極、負(fù)極。一般vref(+)接+5v電源，vref(-)接地。d7d0：數(shù)字信號(hào)輸出端。 由a2、a1、a0三地址輸入端選通8路模擬信號(hào)中的任何一路進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。23 主控制器at89s52231 msc-51芯片資源簡(jiǎn)介 89s51是mcs-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們就這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89s51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(rom)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：圖231 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖a.中央處理器中央處理器(cpu)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，cpu負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。b.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ram)89s51內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的ram只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。c.程序存儲(chǔ)器(rom)89s51共有4kb掩膜rom，最大可擴(kuò)展64k字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。d.定時(shí)/計(jì)數(shù)器：89s51有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。e.并行輸入輸出(i/o)口：89s51共有4組8位i/o口(p0、 p1、p2或p3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。232單片機(jī)的引腳及其它介紹89s51單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的. 89s51有40條引腳, 與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的. 這40條引腳可分為i/o接口線、電源線、控制線、外接晶體線4部分. 89s51單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu), 如圖3.2所示.189s51單機(jī)的電源線（1） vcc：+5v電源線。電源線 （2） gnd：接地線。289s51單片機(jī)的外接晶體引腳 （1）xtal1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。 （2） xtal2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳。80c51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為xtal1，輸出端為xtal2，分別是80c51的19腳和18腳。在xtal1和xtal2兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。如圖2所示：圖2 振蕩電路石英晶振起振后要能在xtal2線上輸出一個(gè)3v左右的正弦波，使mcs-51片內(nèi)的ocs電路按石英晶振相同頻率自激震蕩。通常，ocs的輸出時(shí)鐘頻率fosc為0.5mhz16mhz，典型值為12mhz電容器c1和c2通常取30pf左右，對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用。調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)震蕩周期fosc的目的。389s51單片機(jī)的控制線（1） rst：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2） ale/prog：地址鎖存允許/編程線。（3） psen：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線。（4） ea/vpp：片外rom允許訪問端/編程電源端。 233 89s51單片機(jī)復(fù)位方式復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把程序計(jì)數(shù)器pc值初始化為0000h，使單片機(jī)從0000h單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)單片機(jī)。rst引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)震蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。若使頻率為6mhz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過4s才能完成復(fù)位操作。復(fù)位操作由上電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)為兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖所示。只要電源vcc的上電時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。89s51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn),信號(hào)由reset(rst)引腳輸入,高電平有效,在振蕩器工作時(shí),只要保持rst引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期,單片機(jī)即復(fù)位. 復(fù)位后,pc程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000h,片內(nèi)ram中內(nèi)容不變. 復(fù)位電路一般有上電復(fù)位、手動(dòng)開關(guān)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位電路3種.24 v-i轉(zhuǎn)化電路241 v-i轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)如下圖，采用如下v-i轉(zhuǎn)換電路: 輸入端vi的電壓為010v,由+12經(jīng)電位器分壓獲得，運(yùn)放一構(gòu)成反相放大器，輸出端的電壓為-0-1.6v,通過運(yùn)放二，在r12處輸出電流為4ma20ma。其中晶體管起，穩(wěn)定電流的作用，增強(qiáng)了帶負(fù)載能力。242 v_i轉(zhuǎn)換電路本電路將0v10v的輸入電壓轉(zhuǎn)換為4ma20ma的輸出電流，第一級(jí)運(yùn)放起反相衰減的作用的，將電壓衰減為0v-1.6v， (r3+rop1)/r1=0.16，r1取100k，得r3+rop1= 16k,所以r3選10，rop1選10k的電位器。第二級(jí)反相運(yùn)算放大器的輸入電壓由第一級(jí)的輸出電壓v1、由穩(wěn)壓管提供的電壓v2疊加，以達(dá)到精確地線性v-i變換。根據(jù)公式vout=vout1+vout2=-（r7+rop2）/r5*v1-（r7+rop2）/r6*v2因?yàn)関out要求的輸出量為0.42v的電壓(r12上的電壓)，電流為420ma，由上式得vout與r7+rop2的大小成正比例的關(guān)系，r5、r6和r7為固定電阻，大小為10k、100k、10k，第二級(jí)運(yùn)放是一個(gè)1:1的反相運(yùn)放，通過仿真可得，rop2的電阻幾乎可以為0，由vout=0.4v，v1=0v，得v2=-4v。當(dāng)vout=2v時(shí)，v1=-1.6v，v2=-4v，代入也滿足條件。不過為了起到調(diào)節(jié)的作用，rop2采用了2k的電位器。圖 1 v-i轉(zhuǎn)換電路 25 8255的介紹251 8255引腳介紹 8255a的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由三部分電路組成：與cpu的接口電路、內(nèi)部控制邏輯電路和與外設(shè)連接的輸入/輸出接口電路。 d7d0（data bus）：三態(tài)、雙向數(shù)據(jù)線，與cpu數(shù)據(jù)總線連接，用來傳送數(shù)據(jù)。 （chip select）：片選信號(hào)線，低電平有效時(shí)，芯片被選中。 （read）：讀出信號(hào)線，低電平有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)讀出。（write）：寫入信號(hào)線，低電平有效時(shí)，允許數(shù)據(jù)寫入。reset（reset)：復(fù)位信號(hào)線，高電平有效時(shí)，將所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）清0。pa7pa0（port a）：a口輸入/輸出信號(hào)線。pb7pb0（port b）：b口輸入/輸出信號(hào)線。pc7pc0（port c）：c口輸入/輸出信號(hào)線。vcc：5v電源。 gnd：電源地線。 252 8255a的工作方式 方式0：基本輸入輸出方式適用于無(wú)條件傳送和查詢方式的接口電路方式1：選通輸入輸出方式適用于查詢和中斷方式的接口電路方式2：雙向選通傳送方式適用于與雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)適用于查詢和中斷方式的接口電路253 8255a初始化編程 8255a的a，b，c三個(gè)端口的工作方式是在初始化編程時(shí)，通過向8255a的控制端口寫入控制字來設(shè)定的。8255a由編程寫入的控制字有兩個(gè)：方式控制字和置位/復(fù)位控制字。方式控制字用于設(shè)置端口a, b, c的工作方式和數(shù)據(jù)傳送方向；置位/復(fù)位控制字用于設(shè)置c口的pc7pc0中某一條口線pci（i07）的電平。兩個(gè)控制字公用一個(gè)端口地址，由控制字的最高位作為區(qū)分這兩個(gè)控制字的標(biāo)志位。 （1）方式控制字的格式 8255a工作方式控制字的格式如圖所示。 d0：設(shè)置pc3pc0的數(shù)據(jù)傳送方向。d01為輸入；d00為輸出。d1：設(shè)置b口的數(shù)據(jù)傳送方向。d11為輸入；d10為輸出d2：設(shè)置b口的工作方式。d21為方式1；d20為方式0。d3：設(shè)置pc7pc4的數(shù)據(jù)傳送方向。d31為輸入；d30為輸出。d4：設(shè)置a口的數(shù)據(jù)傳送方向。d41為輸入；d40為輸出。d6d5：設(shè)置a口的工作方式。d6d500為方式0，d6d501為方式1，d6d510或11為方式2。d7：方式控制字的標(biāo)志位，恒為1。第三章 大功率led恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31 硬件電路設(shè)計(jì)（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)（2）數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（3）led恒流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（4）8255擴(kuò)展的鍵盤與顯示（5）供電電路2.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件程序清單：#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar tt,aa;sbit kjia=p34;sbit kjian=p35;sbit k1=p36;sbit k2=p37;uchar miao,fen,shi,a1,a2,a3,a4,a5,a6;uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x40;uchar miao1,miao2,fen1,fen2,shi1,shi2;void delay(uint ms) uint i,j; for(i=ms;i0;i-) for(j=110;j0;j-);void init() tmod=0x01; th0=(65536-50000)/256; tl0=(65536-50000)%256; ea=1; et0=1; tr0=1;void display(uchar aa,uchar bb,uchar cc,uchar dd,uchar ee,uchar ff) p2=tableaa; p1=0x7f; delay(1); p1=0xff; p2