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便携式电子胎压力计软硬件设计
摘要
摘要：车胎压力对汽车的安全行驶至关重要，保障车胎压力正常的汽车轮胎压力监测系统监测系统受到国内外汽车工业界越来越多的重视。本文介绍基于康宇测控仪器仪表工程有限公司KYAB05型传感器和89S51单片机的便携式电子胎压力计的软硬件设计方法。
关键词：电子胎压力计 压力传感器 传感技术

目录
第一章：绪 论 ………………………………………………….3
1．1便携式电子胎压计系统设计背景……………………..3
1．2便携式电子胎压计系统的概述………………………..3
第二章　 系统的总体设计……………………………………..4
第三章　 系统的硬件的设计…………………………………..4
3．1　系统电路的相关知识和原理………………………….4
3.１.1何谓胎压计：…………………………………..4
3.１.2 如何将胎压转变成电压……………………….4
3．2　重要元件的说明……………………………………….5
3．2．1 AT89S51单片机…………………………….5
3．2．2 KYBA05型传感器…………………………….12
3．2．3 LCD　　ＨＳ１２８６４液晶显示器　………14
3．2．4 ＡＤ５７４　ＡＤ转换器 …………………17
第四章 课程设计心得与体会…………………………………..21
参考文献……………………………………………………………22

第一章绪论
1．1便携式电子胎压力计系统设计背景
近几年来，电子技术已越来越多地渗透到各种汽车功能中。过去轮胎常被人们忽视，但如今随着人们对驾驶安全性与舒适性的追求，轮胎故障越来越受到人们的重视。据统计，在美国高速公路上发生的交通事故有80%由于爆胎引起，在我国这一比例也高达70%。在汽车的高速行驶过程中，轮胎故障是驾驶员最为担心和最难预防的，也是突发性交通事故发生的重要起因。因此怎样防止爆胎，已成为安全驾驶的一个重要课题。据国家橡胶轮胎质量监督中心的专家分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现车胎漏气，是有效防止爆胎的关键。
1．2便携式电子胎压力计系统的概述
我们采用KYAB05型传感器，将我们要测量的胎压信号转换成电压信号，由此我们将放大后的电压信号由89S51单片机将其进行A/D转换，再由软件部分将我们所得的数据进行处理，最后由驱动部分将其送入显示部分进行数码显示。
此数字胎压计由压力传感器、微控制器、LCD显示器等构成。在开始测量时打开气阀并把测量结果进行处理和显示。整个测量过程由89S51控制并完成各种计算，其中重要的进行A/D转换以及LCD数码管动态显示的软件处理.

第二章系统的总体设计
系统总体设计方案
采用集成的单片机主控，通过压力传感器将胎压信号送入带A/D转换的单片机中，以及在相关模拟分立元件的辅助下进行A/D转换以及其它的数据处理，将处理的结果送显示部分进行显示。原理原理框图如下：
ＬＣＤ显示器
ＡＴ８９Ｓ５１单片机
A/D转换器
压力传感器

第三章　 系统的硬件的设计
3．1　系统电路相关知识和原理
3.1.1何谓胎压
不同类型的车胎，在出厂之前都有一个标定的额定压力，这个额定压力就是胎压。在这个压力之下，会使汽车的负载能力、驱动动力、燃料消耗量和驾驶舒适性都综合达到最优。低于或高于这个额定压力的一定范围，都会导致轮胎故障。常见的轮胎故障有：温度效应故障，自然压力流失，穿刺导致的缓慢压力下降，爆胎等。
3.1.2如何将胎压转换成电压
知道了胎压计的原理之后，我们选购压力传感器，主要的目的是想要将胎压这个物理量转换成电压的讯号，它的工作原理是透过pump的充气、漏气来调整气体的压力。因为压力让压力传感器内部的材料发生形变，在经过惠司登电桥后反应出相对的电压差，反过来我们也可以从其电压的变化知道当时的压力。
3．2　重要元件的说明
3.2.1 AT89S51单片机
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
　　此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
　　1．主要特性：
　　• 8031 CPU与MCS-51 兼容
　　• 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)
　　• 全静态工作：0Hz-33MHz
　　• 三级程序存储器保密锁定
　　• 128*8位内部RAM
　　• 32条可编程I/O线
　　• 两个16位定时器/计数器
　　• 6个中断源
　　• 可编程串行通道
　　• 低功耗的闲置和掉电模式
　　• 片内振荡器和时钟电路
2．管脚说明：
　　VCC：供电电压。
　　GND：接地。
　　P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
　　P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
　　P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
　　P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
　　P3.0 RXD（串行输入口）
　　P3.1 TXD（串行输出口）
　　P3.2 /INT0（外部中断0）
　　P3.3 /INT1（外部中断1）
　　P3.4 T0（记时器0外部输入）
　　P3.5 T1（记时器1外部输入）
　　P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
　　P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
　　P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
　　I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作。这是由硬件自动完成的，不需要我们操心，1然后再实行读引脚操作，否则就可能读入出错，为什么看上面的图，如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1，该场效应管就导通对地呈现低阻抗，此时即使引脚上输入的信号为1，也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1。若先执行置1操作，则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入，由于在输入操作时还必须附加一个准备动作，所以这类I/O口被称为准双向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口。接下来让我们再看另一个问题，从图中可以看出这四个端口还有一个差别，除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。
　　RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
　　ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
　　/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
　　/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
　　XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
　　XTAL2：来自反向振荡器的输出。
AT89SXX系列单片机实现了ISP下载功能，故而取代了89CXX系列的下载方式，也是因为这样，ATMEL公司已经停止生产89CXX系列的单片机，现在市面上的AT89CXX。
振荡器特性:
　　XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
　　此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
串口通讯
单片机的结构和特殊寄存器，这是你编写软件的关键。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它们是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含义呢？
SBUF 数据缓冲寄存器这是一个可以直接寻址的串行口专用寄存器。有朋友这样问起过“为何在串行口收发中，都只是使用到同一个寄存器SBUF？而不是收发各用一个寄存器。”实际上SBUF 包含了两个独立的寄存器，一个是发送寄存，另一个是接收寄存器，但它们都共同使用同一个寻址地址－99H。CPU 在读SBUF 时会指到接收寄存器，在写时会指到发送寄存器，而且接收寄存器是双缓冲寄存器，这样可以避免接收中断没有及时的被响应，数据没有被取走，下一帧数据已到来，而造成的数据重叠问题。发送器则不需要用到双缓冲，一般情况下我们在写发送程序时也不必用到发送中断去外理发送数据。操作SBUF寄存器的方法则很简单，只要把这个99H 地址用关键字sfr定义为一个变量就可以对其进行读写操作了，如sfr SBUF = 0x99;当然你也可以用其它的名称。通常在标准的reg51.h 或at89x51.h 等头文件中已对其做了定义，只要用#include 引用就可以了。
　　SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或设备中为了监视或控制接口状态，都会引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的寻址地址是98H，是一个可以位寻址的寄存器，作用就是监视和控制51 芯片串行口的工作状态。51 芯片的串口可以工作在几个不同的工作模式下，其工作模式的设置就是使用SCON 寄存器。它的各个位的具体定义如下：
　　SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
SM0、SM1 为串行口工作模式设置位，这样两位可以对应进行四种模式的设置。串行口工作模式设置。SM0 SM1 模式 功能 波特率0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12
　0 1 1 8位UART 可变
　　1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64
　　1 1 3 9位UART 可变
　　在这里只说明最常用的模式1，其它的模式也就一一略过，有兴趣的朋友可以找相关的硬件资料查看。表中的fosc 代表振荡器的频率，也就是晶振的频率。UART 为(Universal Asynchronous Receiver）的英文缩写。
　　SM2 在模式2、模式3 中为多处理机通信使能位。在模式0 中要求该位为0。
　　REM 为允许接收位，REM 置1 时串口允许接收，置0 时禁止接收。REM 是由软件置位或清零。如果在一个电路中接收和发送引脚P3.0,P3.1 都和上位机相连，在软件上有串口中断处理程序，当要求在处理某个子程序时不允许串口被上位机来的控制字符产生中断，那么可以在这个子程序的开始处加入REM=0 来禁止接收，在子程序结束处加入REM=1 再次打开串口接收。大家也可以用上面的实际源码加入REM=0 来进行实验。
　　TB8 发送数据位8，在模式2 和3 是要发送的第9 位。该位可以用软件根据需要置位或清除，通常这位在通信协议中做奇偶位，在多处理机通信中这一位则用于表示是地址帧还是数据帧。
　　RB8 接收数据位8，在模式2 和3 是已接收数据的第9 位。该位可能是奇偶位，地址/数据标识位。在模式0 中，RB8 为保留位没有被使用。在模式1 中，当SM2=0，RB8 是已接收数据的停止位。
　　TI 发送中断标识位。在模式0，发送完第8 位数据时，由硬件置位。其它模式中则是在发送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申请中断，CPU 响应中断后，发送下一帧数据。在任何模式下，TI 都必须由软件来清除，也就是说在数据写入到SBUF 后，硬件发送数据，中断响应（如中断打开），这时TI=1，表明发送已完成，TI 不会由硬件清除，所以这时必须用软件对其清零。
　　RI 接收中断标识位。在模式0，接收第8 位结束时，由硬件置位。其它模式中则是在接收停止位的半中间，由硬件置位。RI=1，申请中断，要求CPU 取走数据。但在模式1 中，SM2=1时，当未收到有效的停止位，则不会对RI 置位。同样RI 也必须要靠软件清除。常用的串口模式1 是传输10 个位的，1 位起始位为0,8 位数据位，低位在先，1 位停止位为1。它的波特率是可变的，其速率是取决于定时器1 或定时器2 的定时值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有两个定时器，定时器0 和定时器1，而定时器2是89C52 系列芯片才有的。
　　波特率在使用串口做通讯时，一个很重要的参数就是波特率，只有上下位机的波特率一样时才可以进行正常通讯。波特率是指串行端口每秒内可以传输的波特位数。有一些初学的朋友认为波特率是指每秒传输的字节数，如标准9600 会被误认为每秒种可以传送9600个字节，而实际上它是指每秒可以传送9600 个二进位，而一个字节要8 个二进位，如用串口模式1 来传输那么加上起始位和停止位，每个数据字节就要占用10 个二进位，9600 波特率用模式1 传输时，每秒传输的字节数是9600÷10＝960 字节。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，为fosc/12，以一个12M 的晶振来计算，那么它的波特率可以达到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具体用那一种就取决于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 为0，波特率为focs/64,SMOD 为1，波特率为focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可变的，取决于定时器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我们怎么去计算这两个模式的波特率设置时相关的寄存器的值呢？可以用以下的公式去计算。
　　波特率＝（2SMOD÷32）×定时器1 溢出速率
　　上式中如设置了PCON 寄存器中的SMOD 位为1 时就可以把波特率提升2 倍。通常会使用定时器1 工作在定时器工作模式2 下，这时定时值中的TL1 做为计数，TH1 做为自动重装值 ，这个定时模式下，定时器溢出后，TH1 的值会自动装载到TL1，再次开始计数，这样可以不用软件去干预，使得定时更准确。在这个定时模式2 下定时器1 溢出速率的计算公式如下：
　　溢出速率＝（计数速率）/(256－TH1)
　　上式中的“计数速率”与所使用的晶体振荡器频率有关，在51 芯片中定时器启动后会在每一个机器周期使定时寄存器TH 的值增加一，一个机器周期等于十二个振荡周期，所以可以得知51 芯片的计数速率为晶体振荡器频率的1/12，一个12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的计数速率就为1M。通常用11.0592M 晶体是为了得到标准的无误差的波特率，那么为何呢？计算一下就知道了。如我们要得到9600 的波特率，晶振为11.0592M 和12M，定时器1 为模式2，SMOD 设为1，分别看看那所要求的TH1 为何值。代入公式：
　　11.0592M
　　9600＝(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1))
　　TH1＝250
　　12M
　　9600＝(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1))
　　TH1≈249.49
上面的计算可以看出使用12M 晶体的时候计算出来的TH1 不为整数，而TH1 的值只能取整数，这样它就会有一定的误差存在不能产生精确的9600 波特率。当然一定的误差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶体振荡器也会因晶体本身所存在的误差使波特率产生误差，但晶体本身的误差对波特率的影响是十分之小的，可以忽略不计。本实验采取的振荡频率为１２ＭＨｚ则时钟周期Tosc=1//ｆosc=83.35ns
3.2.2 KYAB05压力传感器
KYAB05系列主要适用于汽车的各种压力以及空调等其他相关压力的测控系统。如：汽车油料压力、汽车发动机机油压力、HVAC/R空调冷媒压力、汽车自动变速器液压油压力等测控系统。
KYAB05-1
KYAB05-1采用高稳定、低温漂一体化压阻式陶瓷压力传感器和采用国际上汽车级、数字化的专用ASIC信号调理芯片，信号调理电路采用可靠性冗余设计和热设计；结构上采用可靠性设计技术，如不锈钢外壳、FPC连接、卡式精密安装技术和采用国际上先进的耐高低温、阻燃、耐油和耐化学腐蚀特种橡胶密封圈，确保传感器在恶劣的汽车环境中可靠工作。
KYAB05-1采用三芯自锁密封式汽车专用接插件和采用汽车发动机相匹配的机械螺纹接口，确保电气联接和机械联接的可靠性。KYAB05-1不但适用于常规汽车生产和改装，如配合步进电机式机油压力表头或彩色LCD压力表，可组成由汽车面板显示的高精度汽车发动机机油压力表，更是目前欧Ⅲ和欧Ⅳ排放标准所必须采用的电子式压力传感器。KYAB05-1与汽车ECU有良好的电气联接性能，精确而可靠的发动机机油压力信号是保证发动机动力特性和排放特性的重要数据。

KYAB05-1压力传感器输出的为电压信号经过电阻Ｒ２转换成电流信号Ｉ＝Ｕ／Ｒ＝５／１００００＝０．０００５Ａ
3.2.3　LCD HS12864-15
HS12864-15 系列中文图形液晶模块的特性主要由其控制器ST7920 决定。
ST7920 同时作为控制器和驱动器，它可提供33 路com 输出和64 路seg 输出。
在驱动器ST7921 的配合下，最多可以驱动256×32 点阵液晶。
汉升实业有限公司的 HS12864-15 系列产品有HS12864-12（有V3.0 版本和V4.0 版本流通市场）和HS12864-15B，HS12864-15C
HS12864-15 系列产品硬件特性如下：
􀁺 提供 8 位，4 位并行接口及串行接口可选
􀁺 并行接口适配 M6800 时序
􀁺 自动电源启动复位功能
􀁺 内部自建振荡源
􀁺 64×16 位字符显示RAM（DDRAM 最多16 字符×4 行，LCD 显示范围16
×2 行）
􀁺 2M 位中文字型ROM（CGROM），总共提供8192 个中文字型（16×16 点阵）
􀁺 16K 位半宽字型ROM(HCGROM)，总共提供126 个西文字型（16×8 点阵）
􀁺 64×16 位字符产生RAM（CGRAM）
HS12864-15 系列产品软件特性如下：
􀁺 文字与图形混合显示功能
􀁺 画面清除功能
􀁺 光标归位功能
􀁺 显示开/关功能
􀁺 光标显示/隐藏功能
􀁺 显示字体闪烁功能
􀁺 光标移位功能功能
􀁺 显示移位功能
􀁺 垂直画面旋转功能
􀁺 反白显示功能
􀁺 休眠模式
中文字库选择：
ST7920-0A 内建BIG-5 码繁体中文字型库
ST7920-0B 内建GB 码简体中文字型库
用户在选用之前务必注明
HS12864-15 系列产品与MCU 的接口

电气特性：（测试条件 Ta=25,Vdd=5.0±10%）
1）输入高电平（Vih）：0.7Vdd～Vdd
2）输入低电平(Vil)： 0.6V max
3）输出高电平(Voh)： 0.8Vdd～Vdd
4）输出低电平(Vol)： 0.4V max
5）模块工作电流： 3～5mA (不含背光)
6）白背光工作电流： 60mA max
7）黄绿背光工作电流：360mA max
LCD 驱动电压即对比度调节电路
HS12864-15 系列液晶模块使用的控制器芯片ST7920 内带倍压单元，外挂2
个极性电容，生成2 倍于VCC 的电压，通过Vout 脚引出，通过电位器调节后，
从接口的V0 脚引入模块用来驱动LCD。直接驱动LCD 的是V0，V0 电压越高，
对比度越深。无特殊说明，HS12864-15 系列液晶模块在V0＝4.8 时，对比度最
佳。任何改变V0 值的方法都可以用来改变对比度，一般有以下几种方法：
（1） HS12864-12 V3.0 版本一般不配备倍压电路，Vout 无电压输出。V0 需
外供电压，推荐电路如下：
（2） HS12864-12 V4.0 和HS12864-15B，HS12864-15C 都配备了倍压电路，
并且自带电位器用来调节对比度。在使用时可以将模块接口的V0和Vout
脚悬空。出厂时，对比度已经被调整到最佳状态，用户可以通过调节模块背后
的电位器 VR1 来校正对比度。
（3） 有部分用户在使用HS12864-12 V4.0 和HS12864-15B，HS12864-15C
时要使用外接的电位器来调节对比度（与模块自带的电位器形成并联关系），此时须通过模块背后的电位器将对比度调至最深，以使液晶模块有最大的对比度调节范围。
（4） 有部分用户在使用HS12864-12 V4.0 和HS12864-15B，HS12864-15C时要求取消模块自带的电位器，此时的使用方法同上第（3）部分。
3.2.4 AD574 ＡＤ转换器
AD574是美国AD公司生产的12位高速逐次逼近型模／数变换器，图所示．片内自备时钟基准源，
变换时间快(25 s)，数字量输出具有三态缓冲器，可直接与微机的总线接El，又可直接采用双极性模拟
信号输入，有着广泛的应用场合，供电电源为±1 5 V，逻辑电源为+5 V．
CS ：片选，低有效．CS．
CE ：片允许，高有效．8031的WR和RD相与非后接CE，以确保AD574A在被启动变换或读出变
换结果的操作时，CE有效．
R／C ：读／变换，高为读A／D变换结果，低为启动A／D变换．
12／8 ：数据格式，高为12位并行输出，低为8位(或4位)并行输出．本设计令其接地．
A0 ：字节地址／短周期，高为8位变换／输出低4位，低为12位变换／输出高8位．
STS ：变换状态，高为正在变换，低为变换结束．STS总共有三种接法：(1)空着：只能在启动变换
25 s以后读A／D结果；(2)接静态端口线：可用查询方法，待STS为低后再读A／D变换
结果；(3)接外部中断线：可引起中断后，读A／D变换结果．本设计夸其接P1．o．
REFIN ：基准输入．
REFOUT ：基准输出．
BIP OFF ：双极性方式时，偏置电压输入端．
DBII～DB0：12位数据总线．
10VSPAN ：单极性0～10 V模拟量输入；双极性0～ ±5 V模拟量输入．该设计采用双极性0～ ±5 V
模拟量输入．
20VSPAN ：单极性0～20 V模拟量输入；双极性0～ ±10 V模拟量输入
AD转换器的分类
下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1）积分型（如TLC7135）
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型（如TLC0831）
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。
3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
4）∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705）
∑-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。
5）电容阵列逐次比较型
电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。
6）压频变换型（如AD650）
压频变换型（Voltage-Frequency Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。
2. AD转换器的主要技术指标
1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
2）转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。
3）量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
4）偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。
5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性

第四章课程设计的心得体会
做了两周的课程设计，有很多的心得体会，有关于单片机方面的，更多的是关于人与人之间关系方面的。
我们组一共有四个人，刚开始几天其他两个人是真的神龙见首不见尾，直到到了最后我们几个才做的了一起，虽然说有点晚了，时间有点急。所幸的是，最后我们在很多地方互相帮助。我想没有他们我可能都要放弃了，因为我本人对单片机也并不是很熟悉，学的东西好像它是它，我是我似的，理论联系不了实际。
但是接下来我就是做硬件方面的设计工作了。没想到这项看起来不需要多少知识的工作却是非常的劳心劳力。很多次是早上起来就开始查资料，一泡就是一天。我感觉到很烦躁，到了最后我终于完成了本次设计的硬件部分完成了我的工作。
设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。
回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选材到定型，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说三极管PNP管脚不懂怎么放置，不懂分得二极管的正负极，对单片机的管脚功能掌握得不好……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。同时认识到了合作就是力量的道理。
最后衷心的感谢我们的张老师在这两周的细心的辅导。

参考文献：
[1]单片机原理及应用，张毅刚，高等教育出版社
[2]单片机应用技术选编，何立民，北京航空航天出版社
[3]单片机应用设计200例，张洪润；张秀英；张亚凡等，北京航空航天出版社[4]单片机课程设计实例指导，李光飞；楼然苗；胡佳文；谢象佐，北京航空航天出版社
[5]传感器与检测技术，陈杰；黄鸿，高等教育出版社
[6]现代传感器应用技术，王俊峰；孟令启等，机械工业出版社
[7]中外集成传感器实用手册，沙占友 主编 薛树琦；庞志锋等副主编，电子工业出版社
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