EPROM在单片机开发中的两个应用实例

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EPROM在单片机开发中的两个应用实例 [复制链接]

         EPROM是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM内存，写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的IC卡上的透明视窗的方式来清除掉。EPROM芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM是一种常用的存储器，在单片机开发应用中一般用它作为程序存储器。实际上它也是一种可编程逻辑器件(PLD)，除了可以用它实现逻辑函数外，还可以用它实现一些复杂的测量和控制。下面为两个应用实例。

        一、高精度数字直流电压表

        通常的数字式电压表采用液晶显示，显示亮度不高，显示的数字也不大。在此介绍采用A/D转换器和EPROM为核心构成的大型显示LED数字式直流电压表。适合于教学实验演示及测控设备的仪表台柜等的应用场合。

       

        电路组成电路如上图所示。IC1是MAX174，IC2是EPROM27512，IC3～IC6是BCD码七段显示译码驱动器，IC7是双时基集成电路556，IC8是斯密特触发器CD4584。四个LED数字显示器可以用集成的LED器件，也可以用LED，即用多个LED串联组成一个数字笔段，七个笔段按数字显示器的形状安装可以作成大型数字显示器。满足特殊的要求。MAX174将模拟输入电压信号转换为12位的数字信号，此数字信号以并行方式输出成为EPROM的地址信号。IC7是556双时基芯片，其中一组用于产生A/D转换的启动脉冲(R/C)，此时，双时基芯片的输出①经微分电路处理后再经施密特触发器(4584)整形成尖脉冲。此脉冲的频率设置为2Hz左右即可。

       

        EPROM中存储A/D转换得到的数字量所对应的显示数据。每个A/D转换得到的数字量均变换成四位的十进制数，高两位数据存储于0×××H的地址中，低两位数据存储于1×××H的地址中（参见上表）。IC7产生频率高于100Hz的近似方波脉冲输出②，在脉冲②的高电平阶段，EPROM的地址端A12、IC3、IC4的LE端均为低电平，此时，地址0×××H中的数据在高两位LED中显示；在脉冲②的低电平阶段，EPROM的地址端A12为高电平，IC5、IC6的LE端为低电平，此时，地址1×××H中的数据在低两位LED中显示。这样一来，四位数据分成两组分别在IC7输出脉冲②的一个周期内分时显示在LED上。当高两位LED显示(其LE=0)时，低两位LED则没有显示（暗），因为其LE=1；反之，当低两位LED显示时，高两位LED则没有显示（暗）。为了不使这种间断的显示产生闪烁的效果，应使IC7的输出脉冲②的频率最低不低于人眼的视觉反应频率(约12Hz)。事实上此频率完全可以设置为比12Hz更高，比如100～1000Hz均可。

        存储器编程 上图中MAX174的输入始终是0～+20V，由于采用12位输出，则满量程输出的数字量是FFFH(=4095)。分辨率=20V/4096=4.88mV/lLSB。但由于显示只取两位小数，即显示允许的分辨率是0.01V，所以EPROM中的数据只需精确到小数点后两位。EPROM的数据如上表所列。

        需要说明的是，由于数据量很大，编制数据并写入EPROM时，最好另外编写程序以完成此任务。

        功能扩展以上设计是0～+20V单量程电压表。如果要扩大量程，方法很简单，只需在+20V模拟量输入口加入一个转换开关（一个双联双掷开关，一组用作模拟量输入切换，另一组用作第二位LED和第三位LED的小数点(DP)的切换），即可增加另一路0～+200VDC的模拟量输入。但要注意，+20Vin输入端只允许不超过+20V的输入，+200V输入要加一个衰减，使其衰减为十分之一(即不超过+20V)。

        当模拟输入为0～+20V时，点亮LED第三位小数点DP3，当模拟输入为0～+200V时，点亮LED第二位小数点DP2。这样EPROM地址中存储的数据均是0～+20V模拟量所对应的数字量。无需设两套数据。如果设置0～+10V量程测量（采用+l0Vin输入端），可以提高精度。分辨率将达到0.001V。但需另外编写一段EPROM中的数据。如果要设计成更多的输入量程，可以利用EPROM的高位地址端，如A13、A14来切换量程。将不同量程的数据储存在不同的EPROM地址段内。限于篇幅此处就不再详述了。

        二、彩灯控制器

        为了能增添节日的喜庆气氛，需要较大规模的彩灯。下面介绍一种用EPROM存储器来控制彩灯的电路。

       

        八路彩灯控制电路电路如上图所示，时钟发生器为脉动计数器提供时钟信号CP。时钟发生器可用555时基电路。脉动计数器可用12级脉动计数器电路4040，如CD4040B。计数器的输出Ql～Q8接入EPROM存储器的地址信号端A0～A7，EPROM可采用27系列，如27512。EPROM其余的地址端(A8～A15)接DIP开关，用此DIP开关可以设置多种点亮彩灯方式。EPROM的片选端CS和数据输出选通端OE均接地。

        EPROM的8路输出分别经放大后连接8路彩灯。每路彩灯可以不只一个，通过串并联可组合成多个的集合。如果是220VAC的彩灯，EPROM的输出需作进一步处理，如放大后再连接继电器或可控硅器件。

        脉动计数器的输出是按0000H→0001H→0002H的自然二进制数顺序变化的。变化的快慢由时钟CP的频率控制，一般说，此频率应为一个较低值，具体要根据实际要求用"频率调节"钮调整。

        EPROM中存储的数据对应着彩灯的工作情况，可以约定，如位值=0时表示其对应的那路彩灯灭，位值=1时表示其对应的那路彩灯亮。图2电路中，地址××00H中的数据若设定为OOH，则当按下复位开关时(产生的地址为××00H)，对应的输出为00H，所有的彩灯灭。

        如上图所示的连接，EPROM采用27512时，总共64KB的存储器空间被分为256个区间，每个区间有2的8次方=256B的容量。每个区间存放一个彩灯程序，总共可存放256个程序，即可以预设256种不同的彩灯点亮方式。假定脉冲频率是1Hz，则每个程序可播放2的8次方=256秒，约4分钟。一个彩灯程序播完又会从头开始播放（因为脉动计数器在脉冲的激励下按自然二迸制数加计数，计数满××FFH后又回到××OOH继续）。要改换彩灯点亮方式只需更改DIP开关的设置即可。

        如果不需要256个这么多的彩灯点亮方式，只需将EPROM高位的地址端接地即可。比如说只需16个彩灯点亮方式，可将27512EPROM的A8～All接DIP开关，并将A12～A15接地。

        多路扩展如果需要多于8路的彩灯控制，可以采用如图3所示的控制方法。这是一个64路输出的彩灯控制电路。当然，多于或少于64路的彩灯控制电路也可参照该方法处理。

       

        上图中，EPROM的输出接八片8D数据锁存器芯片74HC373。它们的数据锁存允许端G(共八个)分别由3/8线译码器芯片74HC138的八路输出（并经反相器74HC04芯片反相后）进行控制。74HC138的地址输入端A0～A2分别接分频器4040芯片的输出Ql～Q3。EPROM中存储的数据在时钟CP的作用下，依次输出到数据锁存器373的输入端D0～D7，并被锁存在对应选通的74HC373芯片中。

        当按下复位按钮时，EPROM的输入地址是OOH，所有的74HC373芯片的OC端为低电平，全部64路输出均为0，无彩灯亮。

        在复位后的第1个时钟周期，4040输出00000000，即Q3Q2Ql=000，也即74HC138的地址输入为000，此时YO的反被选通。即IC7被选通。EPROM中地址××00H的数据被锁存到IC7。在第2个时钟周期，4040输出00000001，即Q3Q2Ql=001，也即74HC138的地址输入为001，此时可被选通。即IC8被选通。EPROM中地址××01H的数据被锁存到IC8。在笫8个时钟周期，4040输出00000111，即Q3Q2Q1=111，也即74HC138的地址输入为111，此时Y7的反被选通。即IC14被选通。EPROM中地址××07H的数据被锁存到IC14。在第9个时钟周期，4040输出00001000，即Q3Q2Ql=000，也即74HC138的地址输入为000，此时YO的反被选通。即IC7被逸通。EPROM中地址XX08H的数据被锁存到IC7。

        可以看出，每8个时钟周期就可以将EPROM中连续8个地址单元的数据以位(BIT)的方式送至64个彩灯控制端。（注：这8个连续地址单元应是×××0～×××7H或×××8～×××FH，并且在这8个时钟周期内，未被选中的彩灯控制端的数据是保持的。）

        如果在EPROM中存储如下数据就可以实现"逐次点亮1N64#彩灯"：（假定此点亮方式的控制DIP开关均接地，即高位地址输入均为0）地址OOOOH中存储01H，0001～0007H中均存储00H；地址0008H中存储02H，0009～000FH中均存储OOH；地址0010H中存储04H，0011～0017H中均存储00H；……；地址OIF8H中存储80H，01F9～1FFH中均存储OOH。上列地址单元共有512个，用手工方式写入将十分繁琐。如果以编程方式产生各地址单元待存储的数据，并写入E-PROM将使其轻松许多。

        三、控制器的工作原理
        工作时，地址发生电路以t为周期产生变化的地址信号、EPROM将地址所对应的存储单元中的状态输出到D0~D7上。这里采用OC门7406作驱动器（7406可驱动直流30V以下，工作电流为40mA的负载)。通过继电器实现对各执行机构的控制。
        D触发器74LS74用以协调控制器的工作。接通电源，R1、C1，构成的复位电路向74LS74提供一个复位脉冲。触发器的输出Q=0，Q非 =1。Q非 =1使计数器CD4040的输出复位(为0)；Q=0使"555"停振。控制器处于待命状态。按下起动键K2，触发器被置位(Q=1，Q非=0)。计数器的复位信号解除，振荡器起振。控制器开始工作后，先进入初始状态，然后依次给出各个阶段的控制状态。当最后一个工作阶段结束后，控制器进人结束状态。EPROM的D7由0变为1，使计数器输出复位。此时振荡器仍在工作，控制器将重新开始下一个工作周期。
        如果工作过程中需暂停，可按下停止键K1触发器被强行复位，控制器进人待命状态。若要继续工作，只要按下起动键K2即可。
        有些场合，不希望连续工作。即起动一次只完成一个工作周期。可在EPROM的D7与触发器的触发端(CP)之间加一连线。一个工作周期完成后，D7由0变为1、在CP端给出一个上升沿、使触发器输出翻转，即Q=D=0。控制器进人待命状态。按下K2就可起动下一个工作周期。