陳曉虎

【摘 要】本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51作為控制核心，外圍電路由角度傳感器模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊，液晶顯示模塊，電源模塊幾部分電路組成。角度傳感器將0-90°的角度信號轉(zhuǎn)換成為0-5V的電壓模擬信號，然后傳給ADC0809，ADC0809則將此模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再送入AT89C51，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，驅(qū)動YJ-162A液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)角度的顯示。

【關(guān)鍵詞】AT89C51單片機(jī)；YJ-162A液晶；AME-B001角度傳感器；JM106ATADC0809CCN模數(shù)轉(zhuǎn)換器

0 引言

在現(xiàn)實(shí)生活中有許多轉(zhuǎn)動問題，而這些問題中一般都涉及到角度的測量，怎樣方便的、準(zhǔn)確的測量出角度，十分重要，尤其是野外勘探對測量儀器的要求更苛刻。數(shù)顯傾斜角測量儀，就是在這種需求下誕生的，具有使用方便，功耗小，性能穩(wěn)定，耐用等特點(diǎn)。

隨著科技的進(jìn)步，它已經(jīng)被用到新興的產(chǎn)業(yè)，比如智能汽車，可以根據(jù)坡度的變換自動調(diào)整檔位，從而實(shí)現(xiàn)全地形匹配。它還可以用與其他飛行器的設(shè)計(jì)中，未來的使用前景相當(dāng)?shù)目捎^。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)可由圖1所示的幾部分組成。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

AME-B001角度傳感器將0～90°的角度信號轉(zhuǎn)換成為0～5V的電壓模擬信號，然后傳給ADC0809，ADC0809則將此模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再送入AT89C51，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，驅(qū)動YJ-162A液晶顯示器，實(shí)現(xiàn)角度的顯示。

1.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1.1 角度傳感器模塊電路

AME-B001角度傳感器有三個(gè)端口，5V，GND，SIGNAL，在正常工作狀態(tài)下將0～90°的角度信號轉(zhuǎn)換成為0～5V的電壓模擬信號為系統(tǒng)采集角度信號。

1.1.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊電路

ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)化器將角度傳感器采集到的角度模擬信號，通過逐次積分后轉(zhuǎn)換成8位數(shù)字信號。其正常工作需要500K的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘CLK，需要啟動脈沖STR，需要轉(zhuǎn)換允許OE，地址鎖存A.B.C，基準(zhǔn)電壓REF等等，其中500K時(shí)鐘信號可以將單片機(jī)的ALE腳的2M頻率的信號進(jìn)行4分頻得到，所以要使用74LS393進(jìn)行輔助，其啟動脈沖則由單片機(jī)控制，采用延時(shí)方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到轉(zhuǎn)換要求。

1.1.3 AT89C51控制模塊電路

AT89C51作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)著整個(gè)系統(tǒng)的控制作用，它和12M晶振，以及少量的電容和電阻，以及一個(gè)常開觸點(diǎn)的開關(guān)組成的最小系統(tǒng)，通過通用燒錄器將程序燒入其中，給其賦予靈魂，實(shí)現(xiàn)其優(yōu)越的控制功能。

1.1.4 液晶顯示模塊電路

液晶顯示模塊主要由YJ-162A液晶顯示器組成，其有16個(gè)引腳，其中8個(gè)數(shù)據(jù)端口，一個(gè)使能端，兩個(gè)控制端，電源腳，GND腳，還有兩個(gè)背光控制端和一個(gè)對比度控制端，在液晶開始使用是需要對其進(jìn)行初始化，從而確定液晶的工作方式，為后期的顯示工作做好準(zhǔn)備。

1.1.5 電源模塊電路

電源模塊主要由L7805CV三端穩(wěn)壓管和少量的電容組成，7805的1腳接輸入電源的正極，2腳為公共地，3腳為5V穩(wěn)壓輸出，C1-C6主要作整容濾波處理，7805正常工作最大電流1A，加上散熱片后最高可達(dá)1.5A而本系統(tǒng)最大電流180mA，所以足以提供穩(wěn)定的電源。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

1.2.1 軟件框圖

圖2 軟件設(shè)計(jì)框圖

軟件采用循環(huán)方式，不斷將0809轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理，公式是由角度傳感器的量程決定的，從而實(shí)現(xiàn)8位單片機(jī)的浮點(diǎn)計(jì)算，所以這部分程序也是這個(gè)程序的一個(gè)亮點(diǎn)，然后將已經(jīng)數(shù)學(xué)計(jì)算的數(shù)據(jù)寫入液晶顯示，待顯示完成后跳回0809轉(zhuǎn)換程序，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)轉(zhuǎn)換，循環(huán)計(jì)算，循環(huán)顯示。

1.2.2 初始化液晶模塊

液晶初始化程序，設(shè)定液晶的工作方式為；5×7雙行顯示，顯示的內(nèi)容向有移動，光標(biāo)不顯示，8位總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，液晶的初始顯示地址為00H，正確的初始化為后期的正常顯示做準(zhǔn)備。

1.2.3 啟動ADC0809模塊

程序用P2.0口來控制ADC0809的ALE口，用P2.1來控制START口，ALE口的上升沿將ABC的地址送到地址鎖存器，START口則在上升沿進(jìn)行復(fù)位數(shù)據(jù)存儲器，下降沿進(jìn)行轉(zhuǎn)換，每次置位和清零中間有一小段的延時(shí)，從而使ADC0809工作更加的穩(wěn)定。

1.2.4 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊

程序的主要作用有兩個(gè)，第一進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，第二進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，可以算的上是整個(gè)程序的核心，因?yàn)樵诔ㄖ杏行?shù)點(diǎn)的引入，所以程序的計(jì)算顯得有些復(fù)雜，運(yùn)算的結(jié)果存在指定的存儲空間內(nèi)，用于后期的液晶顯示。

1.2.5 液晶顯示模塊

程序總體比較簡單，主要包括液晶驅(qū)動程序和延時(shí)子程序，單片機(jī)依次將各存儲空間的值調(diào)出后傳給液晶顯示，因?yàn)樵谝壕У娘@示過程中需要一定的時(shí)間所以在程序的編寫中需要一定的延時(shí)，當(dāng)程序執(zhí)行到最后時(shí)又跳回ADC轉(zhuǎn)換程序從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)檢測，循環(huán)計(jì)算，循環(huán)顯示。

2 調(diào)試及實(shí)驗(yàn)中遇到的問題

2.1 單片機(jī)正常工作問題

一般說來判斷單片機(jī)正常工作與否主要通過檢測其ALE腳是否有2M赫茲的信號輸出。實(shí)驗(yàn)剛開始檢測AT89C51的ALE腳時(shí)，發(fā)現(xiàn)沒有預(yù)期的2M赫茲的信號出現(xiàn)，這表明單片機(jī)并沒有正常的工作，通過檢查晶振電路，復(fù)位電路，電源和地線，發(fā)現(xiàn)這些電路均正常，排除了這些可能性后，突然發(fā)現(xiàn)EA腳本應(yīng)接高電位卻接了低電位，通過分析得到EA如果腳接低電位將讀取片外程序存儲器，而系統(tǒng)沒有擴(kuò)展，因此找不到設(shè)備無法正常工作。

2.2 ADC0809正常轉(zhuǎn)換問題

ADC0809正常工作需要很多的條件，需要500K的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘CLK，需要啟動脈沖STR，需要轉(zhuǎn)換允許OE，地址鎖存A.B.C，基準(zhǔn)電壓等等REF，并且檢查無誤，但測試IN0～I(xiàn)N7沒有轉(zhuǎn)換信號輸出，經(jīng)過反復(fù)的檢查，發(fā)現(xiàn)中斷結(jié)束位EOC一直處于高電位，這表明ADC0809一直處于轉(zhuǎn)換中，隨后檢查軟件找到了原因，是因?yàn)檗D(zhuǎn)換的延時(shí)時(shí)間太短，ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間128US，通過更正后，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換。

【參考文獻(xiàn)】

[1]丁元杰.單片微機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，7.

[2]余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)簡明教程[M].北京：高等教育出版社，1995.

[3]孫德文.微型計(jì)算機(jī)技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001.

[責(zé)任編輯：湯靜]