【正文】 到各條支路上。多路開(kāi)關(guān)的主要用途是把多個(gè)模擬量參數(shù)分時(shí)地接通并送入A/D轉(zhuǎn)換器，即完成多到一的轉(zhuǎn)換；或者把經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，且由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)按一定的順序輸出到不同的控制回路，即完成一到多的轉(zhuǎn)換。前者稱為多路開(kāi)關(guān)，后者叫做多路分配器，或叫做反多路開(kāi)關(guān)。本設(shè)計(jì)采用三路檢測(cè)，需要多路開(kāi)關(guān)把三個(gè)通路的模擬量分時(shí)地接通并送入A/D轉(zhuǎn)換器，完成“多到一”的逐次切換；另外，它在模擬量輸出通道可以將計(jì)算機(jī)從D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量輸出到不同的外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)“一到多”的逐次切換,。 （a）選擇輸入方式多路開(kāi)關(guān) （b）選擇輸出方式多路分配器 兩種工作方式CD4051是單端雙相8通道多路開(kāi)關(guān)。CD4051共有16支引腳，它們是:l 三個(gè)通路選擇輸入端A、B、C；l 片選控制端INH；l 8個(gè)通道IN/OUT端；l 1個(gè)公共IN/OUT端；l 三個(gè)電源端、。 CD4051引腳圖 CD4051真值表輸入狀態(tài)接通通道INHCBACD40510000010011201023011341004510156110671117 CD4051在工作時(shí)，從引腳A、B、C輸入通道號(hào)，經(jīng)三八譯碼器單元譯碼后，選通8個(gè)通道開(kāi)關(guān)TG中的一個(gè)。當(dāng)INH=1時(shí)，片選禁止，通道斷開(kāi)，禁止模擬量輸入；當(dāng)INH=0時(shí)，片選允許，允許模擬量輸出。邏輯電平轉(zhuǎn)換單元可以將CMOS電平轉(zhuǎn)換為T(mén)TL電平，因此，CD4051通道選擇電平范圍大，3～15V之間均可以正常工作。當(dāng)某個(gè)TG被選通時(shí),它處于雙向直通狀態(tài),既可以從公共端輸出,也可以從公共端輸入,即雙向選通。 AD574結(jié)構(gòu)及原理AD574是美國(guó)模擬器件公司（Analog Devices）生產(chǎn)的12位逐次逼近型快速A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速度為35s，轉(zhuǎn)換誤差+％，是目前我國(guó)廣泛應(yīng)用、價(jià)格適中的A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無(wú)須加邏輯接口電路，便能與CMOS及TTL電平兼容。內(nèi)部配置高精度參考電壓源和時(shí)鐘電路，使它不需任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)，就能完成A/D轉(zhuǎn)換，應(yīng)用非常方便。AD574由兩部分組成，一部分是模擬芯片，另一部分?jǐn)?shù)字芯片，其中模擬部分由高性能的12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565和參考電壓組成。數(shù)字部分由控制邏輯電路，逐次逼近型寄存器的三態(tài)緩沖器組成。控制邏輯部分，用來(lái)發(fā)出啟動(dòng)/停止始終信號(hào)及復(fù)位信號(hào)，并控制轉(zhuǎn)換過(guò)程，此部分信號(hào)包括5個(gè)外部信號(hào)以及內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束后，輸出一個(gè)標(biāo)志狀態(tài)STS（低電平表明轉(zhuǎn)換結(jié)束）。另外，當(dāng)START信號(hào)出現(xiàn)高電平時(shí)，標(biāo)志狀態(tài)STS開(kāi)始變?yōu)楦唠娖?，直到轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束才變?yōu)榈仉娖健Ｔ贏D574A芯片上有兩組控制引腳，即通過(guò)控制引腳（CE，和R/），以及內(nèi)部寄存器控制輸入引腳（和A）。通用控制引腳的功能與大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器相似，主要決定裝置定時(shí)、尋址、啟動(dòng)脈沖和讀使能等功能。內(nèi)部寄存器控制輸入引腳是大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器所沒(méi)有的，它們用來(lái)選擇輸出數(shù)據(jù)的形式和轉(zhuǎn)換脈沖長(zhǎng)度。 AD574的引腳圖主要引腳功能：l 轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)和數(shù)據(jù)讀出是由CE，和R/引腳來(lái)控制的。當(dāng)CE=1時(shí)，=0，且R/=0時(shí)，轉(zhuǎn)換過(guò)程開(kāi)始；而CE=1，=0，而R/=1時(shí)，數(shù)據(jù)可以被讀出。l 為數(shù)據(jù)格式選擇端。當(dāng)=1時(shí)，雙字節(jié)輸出，即12位數(shù)據(jù)線同時(shí)生效輸出，可用于12位或16位微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。=0時(shí)，為單字節(jié)輸出，可與8位CPU接口連接，AD574A采用左對(duì)齊的數(shù)據(jù)格式，與A配合，使數(shù)據(jù)分兩次輸出。A=0時(shí)，高8位數(shù)有效。A=1時(shí)，則輸出低4位數(shù)據(jù)加4位附加0。請(qǐng)注意，引腳不能有TTL電平控制，必須直接接至+5V（引腳1）或數(shù)字地（引腳15）。此引腳只作為數(shù)字量輸出格式的選擇，對(duì)轉(zhuǎn)換操作不起作用。l A為字節(jié)選擇端。A引腳有兩個(gè)作用，一是選擇字節(jié)長(zhǎng)度；二是與8位微處理器兼容時(shí)，用來(lái)選擇讀出字節(jié)。在轉(zhuǎn)換之前，設(shè)A=1，AD574A按8位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為10。設(shè)A=0，12位A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25，這與的狀態(tài)無(wú)關(guān)。再讀周期中，A=0時(shí)，高8位數(shù)據(jù)有效；A=1時(shí)，則低4位數(shù)據(jù)有效。注意，如果=1，A的狀態(tài)不起作用。綜上所述，可寫(xiě)出AD574A控制信號(hào)組合表。 AD574A控制信號(hào)組合表/操 作0禁止1禁止1000啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換v001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換101接1腳（+5V）輸出數(shù)據(jù)格式為并行12位101接地0輸出數(shù)據(jù)格式為并行高8位101接地1低4位加上尾隨4個(gè)零 AD574與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)。 AD574與單片機(jī)接口電路圖l 數(shù)據(jù)線DB0到DB11，高8位接于P00到P07，低4位接于P04到P07。l 數(shù)據(jù)格式控制端接地，可與8位單片機(jī)兼容，12位數(shù)據(jù)分兩次傳送。l WR ,RD與非門(mén)后，接于，無(wú)論讀或?qū)懀?1時(shí)AD574均工作。l /通過(guò)74LS373接于P01,只要 P01=0則啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器；P01=1則讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。l 0通過(guò)74LS373接于P00，即接于P00的狀態(tài)可控制轉(zhuǎn)換位數(shù)和讀取字節(jié)的方式。 顯示接口電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD(液晶顯示器)。這兩種器件都具有成本低廉、配置靈活、與單片機(jī)接口方便的特點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展。近年來(lái)，也開(kāi)始出現(xiàn)有配置簡(jiǎn)易形式的CRT顯示器，以方便圖形顯示。 顯示技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，顯示技術(shù)作為人機(jī)聯(lián)系和信息展示的窗口，已應(yīng)用于娛樂(lè)、工業(yè)、軍事、交通、教育、航空航天、衛(wèi)星遙感和醫(yī)療等各個(gè)方面，顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為電子信息工業(yè)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。在我國(guó)，顯示技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的商品在信息產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)值的45%左右。電子顯示器可分為主動(dòng)發(fā)光型和非主動(dòng)發(fā)光型兩大類。前者是利用信息來(lái)調(diào)制各像素的發(fā)光亮度和顏色，進(jìn)行直接顯示；后者本身不發(fā)光，是利用信息調(diào)制外光源而使其達(dá)到顯示的目的。顯示器器件的分類有各種方式，按顯示內(nèi)容、形狀分為數(shù)碼、字符、軌跡、圖表、圖形的圖像顯示器；按所用顯示材料可分為固體、液體、氣體、等離子提和液晶體顯示器。 LED顯示接口設(shè)計(jì)LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED顯示塊中有8的發(fā)光二極管，也叫8段顯示器。其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成7筆字型“8”；一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)的“.”。7段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8位，因此提供給LED顯示器的字型數(shù)據(jù)正好一個(gè)字節(jié)。本設(shè)計(jì)選用的顯示塊是共陰極的LED（共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮）。將單片機(jī)I/O口的8位線與顯示塊的發(fā)光二極管的引出端（a～dp）相連，共陰極低電平有效，選通有效后8位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。 LED顯示器字模表顯示字符共陽(yáng)極共陰極顯示字符共陽(yáng)極共陰極0C0H3FHb83H7CH1F9H06HcC6H39H2A4H5BHdA1H5EH3B0H4FHE86H79H499H66HF8EH71H592H6DHP8CH73H682H7DHUC1H3EH7F8H07HY91H31H880H7FHH89H6EH990H6FHLC7H76Ha88H77H“滅”FFH00H單片機(jī)控制控制LED顯示器工作時(shí),要提供段選碼和位選碼，減輕軟件負(fù)擔(dān)，選碼通常用硬件譯碼芯片獲得。這些芯片常用的有：1．CD7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。其功能是輸入BCD碼，輸出7段顯示器的字行碼。如MC14558等。2．D7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。其功能是輸入BCD碼，輸出7段顯示器的字型碼，且內(nèi)帶段輸出驅(qū)動(dòng)器。如：MC145474LS47等。上述兩類接口芯片無(wú)輸入鎖存能力。3．BCD7段鎖存/譯碼/驅(qū)動(dòng)器。其功能是輸入BCD碼，經(jīng)鎖存、譯碼后輸出7段顯示器的字型碼，并帶段輸出驅(qū)動(dòng)器，如MC1451MC14495。本設(shè)計(jì)采用的是第三類，用的芯片是74LS374。 顯示電路原理圖 輸出控制電路設(shè)計(jì)對(duì)該部分電路的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)解決兩個(gè)問(wèn)題：弱電（89C51系統(tǒng)）和強(qiáng)電（AC220V）的隔離；對(duì)強(qiáng)電的控制。對(duì)此，我們采用了如圖中所示的電路，其中MOC3041是具有雙向可控硅的光電隔離器，T1是功率雙向可控硅，RL是負(fù)載，在MOC3041內(nèi)部不僅有發(fā)光二極管，而且還有過(guò)零檢測(cè)電路和一個(gè)小功率的雙向可控硅。當(dāng)89C51的P14口為0時(shí),MOC3041的發(fā)光二極管發(fā)光,由于過(guò)零電路的同步作用，內(nèi)部的雙向可控硅在過(guò)零后馬上導(dǎo)通，從而使功率雙向可控硅T1導(dǎo)通，在負(fù)載RL中有電流流過(guò)。當(dāng)P14=1時(shí)，MOC3041中的發(fā)光二極管不發(fā)光，內(nèi)部雙向可控硅不導(dǎo)通，所以功率雙向可控硅T1截止，負(fù)載RL中沒(méi)有電流流過(guò)。由于被控制對(duì)象是電爐或電風(fēng)扇，而它們都是感性元件，來(lái)校正零相位。 輸出控制電路元件簡(jiǎn)介(1) MOC3041簡(jiǎn)介在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，需要控制高電壓（220V），高電流的負(fù)載，這樣大功率負(fù)載顯然是不能用單片機(jī)的I/O線來(lái)直接驅(qū)動(dòng)的，這就必須經(jīng)過(guò)單片機(jī)的功率接口來(lái)驅(qū)動(dòng)。此外，為了隔離和抗干擾，還需要加接光電耦合器。下面介紹以下功率器件，光電耦合器以及他們與MCS51的接口電路。 MOC3041芯片是一種集成的帶有光耦的雙向可控硅驅(qū)動(dòng)電路。它內(nèi)部集成了發(fā)光二極管、雙向可控硅和過(guò)零觸發(fā)電路等器件。過(guò)零觸 發(fā)465123 MOC3041的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部引腳它由輸入和輸出兩部分組成。輸入部分是一個(gè)砷化鎵發(fā)光二極管，在5～15mA正向電流的作用下發(fā)出足夠的紅外光去觸發(fā)輸出部分。發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在同一個(gè)管殼內(nèi)，發(fā)光二極管的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，光敏三極管接收光信號(hào)再將它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。輸出部分包括一個(gè)硅光敏雙向可控硅和過(guò)零觸發(fā)器。在紅外線的作用下,雙向可控硅可以雙向?qū)?與過(guò)零觸發(fā)器一起輸出同步脈沖,去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)外部的雙向可控硅。光電耦合器件的特點(diǎn):1) 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)在電器上完全隔離,抗干擾能力強(qiáng)，隔離電壓可達(dá)千伏以上。2) 無(wú)觸電，壽命長(zhǎng)，可靠性高。3) 響應(yīng)速度快，易與TTL電路配合使用。(2)過(guò)零觸發(fā)電路若只用單片機(jī)輸出的控制信號(hào)控制光耦合可控硅的通斷，則可控硅導(dǎo)通瞬間電相位是隨機(jī)的，這樣會(huì)產(chǎn)生很多高頻分量，在大功率電路中，有如下害處：1) 污染電源，產(chǎn)生電磁波干擾，有可能影響其它設(shè)備，也可能干擾控制電路，影響系統(tǒng)的正常工作。2) 使功率因數(shù)降低。因此加上過(guò)零觸發(fā)電路，使交流電壓瞬時(shí)值為零時(shí)可控硅才能導(dǎo)通。(3) 雙向可控硅簡(jiǎn)介可控硅，也稱晶閘管?？煽毓璎F(xiàn)在有三種最基本結(jié)構(gòu)：?jiǎn)蜗蚩煽毓鑃CR（Silicon Controlled Rectificer）,雙向可控硅Triac，和可關(guān)斷晶閘管可控硅GTO（Gate TurnOff Thyistor）。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的交流負(fù)載，所以選用第二種可控硅（雙向可控硅）雙向可控硅又稱雙向三極半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件（Bidrectional Triode Thyristor），它和單向可控硅的區(qū)別是：第一：它在觸發(fā)之后是雙向?qū)ǖ?；第二：在門(mén)極中所加的觸發(fā)信號(hào)不管是正的還是負(fù)的都可以使雙向可控硅導(dǎo)通。雙向可控硅可以看作是兩個(gè)單向可控硅反向并聯(lián)在一起組成。電極2 MT2門(mén)極G電極1 MT1 雙向可控硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)雙向可控硅是從N型硅單晶片的兩側(cè)擴(kuò)散P型材料，形成PNP結(jié)構(gòu)；然后分別在兩個(gè)P型材料上在形成N 型材料，從而形成五層三端特殊的NPNPN結(jié)構(gòu)，就如上圖所示。由于雙向可控硅是雙向?qū)ǖ?，故它的電極不能稱陰極、陽(yáng)極。為了區(qū)別雙向可控硅的兩個(gè)電極，一般把和門(mén)極G接近的電極稱電極1，它也是參考電極；另一個(gè)電極稱電極2。電極1用MT1表示，電極2用MP2表示。雙向可控硅在觸發(fā)后，主電路的電流可雙向流過(guò)；而在控制觸發(fā)方面，雙向可控硅也具有雙向性，故雙向可控硅在觸發(fā)時(shí)有四種觸發(fā)方式：第一象限觸發(fā)：MT2+，G+。這時(shí)對(duì)于參考電極MT1而言，電極MT2的電壓為正；門(mén)極G的觸發(fā)電流為正。第二象限觸發(fā)：MT2+，G。這時(shí)電極MT2的電壓為正；門(mén)極G觸發(fā)電流為負(fù)。第一象限阻斷第三象限阻斷VDRMVDRMIIIH 雙向可控硅的伏安特性第三象限觸發(fā)：MT2，G。這時(shí)電極MT2的電壓為負(fù)；門(mén)極G出發(fā)電流為負(fù)。第四象限觸發(fā)：MT2，G+。這時(shí)電極MT2的電壓為負(fù)；門(mén)極G觸發(fā)電流為正。絕大