【正文】 并發(fā)出通斷信號，這種原理不需要大幅度的機械運動，驅動功率小，機械結構簡單、靈敏而可靠。音叉由彈性良好的金屬制成，本身具有確定的固有頻率，如外加交變力的頻率與其固有頻率一致，則叉體處于共振狀態(tài)。由于周圍空氣對振動的阻尼微弱，金屬內部的能量損耗又很少，所以只需微小的驅動功率就能維持較強的振動。當粉粒體物料觸及叉體之后，能量消耗在物料顆粒間的摩擦上，迫使振幅急劇衰減，音叉停振。為了給音叉提供交變的驅動力，利用放大電路對壓電元件施加交變電場，靠逆壓電效應產生機械力作用在叉體上。用另外一組壓電元件的正壓電效應檢測振動，它把振動力為微弱的交變電信號。再由電子放大器和移相電路，把檢振元件的信號放大。經過移相，施加到驅動元件上去，構成閉環(huán)振蕩器。在這個閉環(huán)中，既有機械能也有電能，叉體是其中的一個環(huán)節(jié)，倘若受到物料阻尼難以振動，正反饋的幅值和相位都將明顯的改變，破壞了振蕩條件，就會停振。只要在放大電路的輸出端接以適當的器件，不難得到開關信號。為了保護壓電元件免受物料損壞和粉塵污染，將驅動和檢振元件裝在叉體內部，經過金屬膜片傳遞振動。如果在容器的上下方都裝叉體，可以實現自動進料或自動出料的邏輯控制，或者把料位越限信號遠傳到控制室。在控制室里的控制電路判斷料位是否越限，并按要求使被控的進出料設備啟停。并且叉體的制造和裝配良好時，音叉也可用于液體測量和控制。在測量時不需要大幅度的機械運動，驅動功率小，機械結構簡單、靈敏而可靠。此設計選擇音叉法阻力式料位傳感器。 LED顯示電路的選擇LED顯示器是由N個LED顯示塊拼接成N位LED顯示器。N個LED顯示塊有N跟位選線，根據顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也各不相同，段選線控制顯示字符的字型，而位選線為各個LED顯示塊的公共端，它控制該LED顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。 LED靜態(tài)顯示方式LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個LED的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。這種顯示方式接口編程容易。付出的代價是占用口線較多，若用I/O接口，則要占用4個8位I/O口。如果顯示器位數增多，則靜態(tài)顯示方式更是無法適應，因此在顯示位數較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。所以，由于本系統只涉及到2位顯示輸出，就采用了2片8位移位寄存器串級使用的LED靜態(tài)顯示方式。 鍵盤輸入電路的選擇 獨立式按鍵接口：獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數量較多時，需要較多的輸入口線且電路結構復雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。第三章 自動上料機主電路主電路采用AT89S51，由于AT89S51內含4KB容量，因此在設計中不需要外擴ROM。硬件電路主要有LED顯示電路、鍵盤接受電路、繼電器控制電路、EEPROM外部存儲器擴展電路，以及看門狗X5045等組成。 系統硬件電路圖圖31 上料機原理圖 電源電路 由于整個系統都是用單片機和各類芯片及電阻、電容組成的，其工作電壓為＋5V，不需要負電壓，可采用三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805系列的芯片。其輸出電壓5V，按輸出電流不同可分為78M078L05。從整個系統的設計來看，其中有幾塊集成芯片和多個電阻、電容等器件，其功率總和應在2W左右，所以考慮整個系統的功率裕量，采用78M05作為整個系統的供電芯片。其主要電路如圖32所示：圖32 電源電路其中輸入電壓為交流220V，經過變壓器其輸出為5V或者24V，再進行整流。整流可通過四個二極管進行全波整流，也可以利用集成整流堆來進行（同原理）。后面接電容CC2為濾波電容進行濾波，注意電解電容應該要有一定裕量，否則不能起到很好的濾波效果。本電路中使用的電容大小為470uf,耐壓為25伏。78L05的輸出級接入兩個濾波電容，用于減小因為電源波動對系統造成的影響和濾波。其不需要采用大容量的電解電容器，容量大小為100uf耐壓為25伏，便可減少因為電源波動的影響和濾去紋波，很好地改善負載的瞬態(tài)響應。然而，隨之產生一個弊端，即一旦78M05的輸入出現短路時，輸出端大電容上存儲的電荷，將通過集成穩(wěn)壓器內部放電，可能會造成內部電路的損壞，故在其間跨接一個二極管，為放電提供放泄通路，對集成穩(wěn)壓器起到了分流保護作用。 電路核心器件介紹AT89S51是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機存取數據存儲器（ROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS51指令系統，片內置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元。功能強大AT89S51單片機可提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 AT89S51主要性能參數.與MCS51產品指令系統完全兼容.4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器.1000次擦寫周期.全靜態(tài)操作：0Hz33MHz.三級加密程序存儲器.1288字節(jié)內部RAM.32個可編程I/O 口線.2個16位定時/計數器.6個中斷源.可編程串行UART通道.低功率空閑和掉電模式 AT89S51 功能特性概述及引腳功能說明 AT89S51提供以下標準功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32個I/0 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89S51可將至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復位。 圖33 AT89S51單片機.VCC：電源電壓.GND：地.P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O，也即地址/數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用 在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。 在Flash編程時，P0接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。.P1口：P1口是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。.P2口：P2口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVE @DPTR指令）時。P2口送出高8位地址數據。在訪問8位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX @RI指令）時，P2口線上的內容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)總R2寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其他控制信號。.P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的是第二功能。端 口 引 腳 第 二 功 能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） （外中斷0）P3,3 （外中斷1） T0 （定時/計數器0） T1 （定時/計數器1） （外部數據存儲器寫選通） （外部數據存儲器讀選通） 表31 P3口第二功能 P3還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。.RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現兩個機器周期以上高電平將單片機復位。.ALE/：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器。ALE仍一時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。但要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活，此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。.：程序存儲允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，這兩次有效的信號不出現。.EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部會鎖存EA端狀態(tài)。.XTAL1：振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。.XTAL2：振蕩器3放大器的輸出端。 AT89S51中有一個用于構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路如圖：圖34 時鐘振蕩器外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構成并聯振蕩電路。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用30pF10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pF10F。用戶也可以采用外部時鐘，采用時鐘的電路如圖。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分鐘觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產品技術條件的要求。 AT89S51的極限參數：極限參數：工作溫度………………55℃to+125℃ 儲藏溫度………………65℃to+150℃ 任一引腳對地電壓………+ 最高工作電壓……………………… 直流輸出電流…………………… 顯示電路在單片機應用系統中，如果需要顯示的內容只有數碼和某些字母，使用LED數碼管是一種較好的選擇。LED數碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機接口簡單易行。LED數碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對應a～g筆端構成“日”字形，另一只發(fā)光二極管Dp作為小數點。因此這種LED顯示器稱為七段數碼管或八段數碼管。如圖所示：圖35 七段位和八段位數碼管LED數碼管按電路中的連接方式可分為共陰型和共陽型兩大類，共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端COM，公共端COM接高電平，a～g、Dp各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平時不發(fā)光?？刂颇硯锥喂P端發(fā)光，就能顯示出某個數碼或字符。共陰型是將各段發(fā)光二極管的負極連在一起，作為公共端COM接地，某筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。在自動加料機控制系統中運行是要顯示輸送、排料時間，有時間切換鍵和標志哪條生產線的發(fā)光二極管表示，顯示的位數少，所以就采用靜態(tài)顯示的方式。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極（或共陽極）連接在一起并接地（或+5V）；每位的段選線（a~dp）分別與一個8位的鎖存器輸出相連。所以稱為靜態(tài)顯示。各個LED的顯示字符一經確定，相應鎖存器的輸出將維持不變，直到顯示另一個字符為止。也正因此如此，靜態(tài)顯示器的亮度都較高。 CD4056芯片介紹圖36 元器件CD4056.2～5: 四個信號輸入端。.9～15: 七個信號輸出端。.VEE、VSS：接地。.VCC：接電源。.DFIN:控制譯碼器輸出信號。譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類?！　★@示譯碼主要解決二進制數顯示成對應的十、或十六進制數的轉換功能，一般其可分為驅動LED和驅動LCD兩類。譯碼是編碼的逆過程，在編碼時，每一種二進制代碼，都賦予了特定的含義，即都表示了一個確定的信號或者對象。把代碼狀態(tài)的特定含義“翻譯”出來的過程叫做譯碼，實現譯碼操作的電路稱為譯碼器。 看門狗X5045電路X5045有四種常用的功能：上