【正文】 圖 圖 215 頻率輸出電路 總線通訊電路 參數(shù)介紹 本設計中總線通訊采用的是 RS485 通訊方式，設計到的器件有：光耦 PC35 PC4通訊芯片 MAX3082。 這里我們就需要使用肖特基結(jié)構(gòu)的高速光耦 PC410，這種光耦能夠?qū)⑤斎胄盘栂拗圃跍\飽和區(qū)，這樣就能夠使輸入信號快速地退出飽和，提高光耦的開關速度。 26 圖 216 光電隔離電路 為便于觀察上行及下行數(shù)據(jù)的通訊情況，在 MAX3082 芯片的發(fā)送和接收端均增加發(fā)光二極管，能夠比較直觀的觀察出數(shù)據(jù)通訊情況，便于維護以及現(xiàn)場故障排查。 RO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8U5MAX308213456U6PC41013 456U7PC41012 34U8PC3571KR16GND21KR17VCC_485VCC_4851KR18VCC_485GND2GND1KR19VCC_5RXDTXD485_ENVCC_485GND21KR22VCC_51KR23VCC_5PortPort 27 原理圖 圖 217 總線通訊電路 聲光報警電路 參數(shù)介紹 本設計中所示用的光報警器件發(fā)光二極管，為保證能夠提供足夠的亮度，因此在選型時特地選擇紅色發(fā)光二極管而且直徑特別大，足以提供明顯的亮度便于觀察，主要參數(shù)介紹如下： ● 直徑： 10mm； ● 顏色：紅色； ● 最大工作電流： 10mA； ● PN結(jié)導通壓降： ； ● 封裝形式：直插。 原理圖 聲光報警電路原理圖如圖 218 所示，見下頁。該變壓器能夠?qū)⒔涣?220V 轉(zhuǎn)換為交流 12V，功率為 5W，完全滿足設計需求。它效率高，損耗小，發(fā)熱低，使用時無需外加散熱片，主要參數(shù)介紹如下： ● 輸入電。 電源模塊 B1212S2W 為防止電網(wǎng)電壓的波動或干擾對單片機系統(tǒng)造成干擾，所以整流橋輸出電壓經(jīng)過 12V轉(zhuǎn) 12V 的隔離電源模塊進行隔離，使用的隔離電源模塊型號為 B1212S2W，主要參數(shù)介紹如下 ： ● 電壓輸入范圍： DC ～ ； ● 輸出電壓： DC 12V； ● 最大輸出電流： 168mA； ● 輸出功率： 2W； ● 輸出紋波： 70mV。本傳感器中共需要以下直流電源：直流 12V、直流 6V、直流 5V，需要電壓轉(zhuǎn)換芯片，下面 分 別介紹。 硬件介紹 本設計中需要對發(fā)光二極管限流電阻值進行必要計算，因為限流電阻過小可能會對發(fā)光二極管產(chǎn)生致命的傷害，導致發(fā)光二級管燒壞；若限流電阻選的過大又將會影響發(fā)光二極管的亮度，不易被人眼發(fā)現(xiàn)，所以限流電阻阻值的選取至關重要。為保證介質(zhì)連續(xù)就需要對傳輸電纜進行阻抗匹配，查閱相關資料知通訊電纜的特性阻抗值為 120Ω，因此在液位傳感器的末端需要并聯(lián)一個 120Ω的電阻以達到阻抗匹配的目的，實現(xiàn)信號無反射的正常傳輸。 硬件介紹 RS485發(fā)送信號經(jīng)單片機 TX口發(fā)出，經(jīng)光耦隔離后進入 MAX3082的信號接收端（ RX），經(jīng) MAX3082 后由 TTL 信號轉(zhuǎn)換成 RS485 的差分信號，并有 MAX3082 的總線輸出口 A 和 B端輸出；當有數(shù)據(jù)經(jīng)過總線發(fā)送給液位傳感器時，信號首先經(jīng)總線經(jīng)過 MAX3082 芯片，這是總線上傳遞的是 RS485 的差分信號，經(jīng)過 MAX3082 芯片后 RS485 的差分信號轉(zhuǎn)換為單片機能夠識別的 TTL 信號，由 MAX3082 的 TX 端經(jīng)過光耦隔離后將信號傳遞到單片機的RX 端，進行數(shù)據(jù)接收。 由于總線處于外部電路，所以無法避免會受到外界的干擾；輕者使數(shù)據(jù)傳輸失敗，重者將影響整套系統(tǒng)的運行，因此同樣需要采用隔離的方法來抵抗外界的干擾。當有信號輸出時 LED 發(fā)光二極管就會被點亮，當沒有頻率信號輸出時，該二極管處于熄滅狀態(tài)。主要參數(shù)介紹如下： ● 正向?qū)娏鳎盒∮诘扔?50mA； ● 最大峰值電流：下雨等于 1A； ● 最高工作電壓： DC 6V； ● 輸入功率： 70mW； GNDVCC_5HW_ININ1GND2VCC3U9HS0038B1KR31VCC_5 VCC_5GND10uFC19 24 ● 基極發(fā)射極電壓：小于等于 35V； ● 發(fā)射極集電極電壓：小于等于 6V； ● 輸出功率：小于等于 160mW； ● 工作溫度：（ 30～ 100）℃。 原理圖 圖 214 紅外接收電路 頻率輸出電路 參數(shù)介紹 本設計中為防止外部信號對單片機系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，所以頻率輸出采用光電隔離方式。 該芯片主要參數(shù)如下所示 ： ● 工作電壓： DC 5V； ● 工作電流：小于 1mA； ● 工作溫度：（ 25～+70 ）℃； ● 接收距離：大于 8m； ● 光譜反應： 950nm。 原理圖 圖 213 AD 轉(zhuǎn)換電路原理圖 紅外接收電路 參數(shù)介紹 紅外遙控有發(fā)送和接收兩個組成部分。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從 Vref（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。 LM358 連接電路如下圖212 所示。 一177。 20 表 23 AD7705 引腳說明 引腳編號 引腳名稱 功能 1 SCLK 串行時鐘信號 2 MCLKIN 為轉(zhuǎn)換器提供的主時鐘信號 3 MCLKOUT 外接晶振引腳或為外部電路提供時鐘源 4 /CS 片選使能信號 5 RESET 復位信號 6 AIN2(+)[AIN1] 差分模擬輸入通道 2 的正輸入端 7 AIN1(+)[AIN2] 差分模擬輸入通道 1 的正輸入端 8 AIN1()[COMMON] 差分模擬輸入通道 1 的負輸入端 9 REFIN(+) 基準源輸入端 10 REFIN() 11 AIN2()[AIN3] 差分模擬輸入通道 2 的負輸入端 12 / DRDY 邏輯輸出信號 13 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端 14 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端 15 VDD 電源電壓， +～ + 16 GND 內(nèi)部電路的地電位基準點 本設計中采用外加石英晶體振蕩器的方式，石英晶體負載電容取值為 30pF， AD7705外圍電路如圖 211 所示： 圖 211 AD7705 外圍電路 為了保證傳感元件在接入負載的情況下輸出電壓沒有明顯的下降，就要求 AD 轉(zhuǎn)換器有較高的輸入阻抗，但 AD 轉(zhuǎn)換器無法將輸入阻抗做的過高，因此這里就需要用電壓跟隨器進行耦合，主要采用運算放大器來實現(xiàn)，由于運算放大器的輸入阻抗較高，而且它的輸出阻抗較低；這樣一來不僅可以提供較高的輸入阻抗，而且還可以提供較低的輸出阻抗，使輸出信號衰減較少有利于驅(qū)動 AD 轉(zhuǎn)換器，獲得的采樣值較為準確，提高傳感器的精度。 CMOS 結(jié)構(gòu)確保器件具有極低功耗，掉電模式減少等待時的功耗至 20μ W（典型值）。 。還可處理177。 AD7705 的 PGA 可通過指令設定，對不同幅度的輸入信號實現(xiàn) 1 364 和 128 倍的放大，因此 AD7705 芯片既可接受從傳感器送來的低電平輸入信號，亦可接受高電平（ 10V）信號，它運用Σ―Δ技術實現(xiàn) 16 位無誤碼性能；它的輸出速度同樣可由指令設定，范圍由 20Hz到 500Hz；它能夠通過指令設定對零點和滿程進行校正； AD7705與微處理器的數(shù)據(jù)傳送通過串行方式進行，采用了節(jié)省端口線的通訊方式，最少只占用單片機 的兩條端口線。本設計中使用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片型號為 AD7705，該芯片是一款 16 位 AD 轉(zhuǎn)換器， AD7705 芯片是帶有自校正功能的Σ Δ于 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ○ 2 硬件介紹 該傳感器工作原理為：當有一定的壓力作用在傳感器檢測頭上時，傳感器內(nèi)部會有一定微弱的電壓變化，通過采樣該電壓信號的變化檢測重物的重量變化，從而計算出液 18 位的高度。V ； m=ρr2，可得底面積，因為內(nèi)徑為已知量，所以 S 為已知量； 所以： V=S 12） Ω； A01A12A23GND4SDA5SCL6VP7VCC8U324C08GNDGNDVCC10KR29VCC10KR30VCCAT89S52A01A12A23GND4SDA5SCL6VP7VCC8U324C08GNDGNDVCCSCLSDA10KR29VCC10KR30VCC 17 ● 絕緣阻抗：大于 5000MΩ； ● 相對濕度：（ 0～ 90） RH； ● 工作溫度：（ 10～ 60）℃； ● 安全過載： 150%FS。 S； ● 零點溫飄：小于 %F路如下圖 27 所示 。該芯片在 IIC 總線上最多可以同時掛接 8 個， 地址可以在 A0～ A2 三個引腳進行設置，地址范圍從 000～ 111。這里就需要增加數(shù)據(jù)存儲器，增加數(shù)據(jù)存儲電路單元。由于本設計中共 4位數(shù)碼管，所以這里輸出信號只需要 取 Y0～ Y3 四個即可。該三極管作為開關使用，工作在飽和區(qū)而不是工作在放大區(qū)， PNP型三極管主要參數(shù)介紹如下： ● 集電極 發(fā)射極電壓 ： 30V； ● 集電極 基電壓 ： 40V； ● 射極 基極電壓 ： 5V； ● 集電極電流 ： ； ● 耗散功率 ： ； ● 結(jié)溫 ： 150℃ ； ● 特怔頻率 ： 最小 150MHZ； ● 放大倍數(shù)： 30～ 90； ● 封裝形式： TO92。 利用 S /S2和 /S3可級聯(lián)擴展成 24線譯碼器；若外接一個反相器還可級聯(lián)擴展成 32線譯碼器。 X T A L 1X T A L 2A T 8 9 S 5 2C 1C 2晶 振 圖 22 振蕩 電路 電路圖 圖 23 單片機最小系統(tǒng) 電路 SMG_ASMG_BSMG_CSMG_DSMG_ESMG_FSMG_GSMG_DPVCC_5GND138_A138_B138_CHW_IN30pFC730pFC812Y1GNDC910KR14GNDVCC_5SCLSDASCLKDINDOUTDRDY12345678RST9RXD10TXD11121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U1AT89S52RXDTXD485_ENFOUTVCC_5 12 顯示電路 參數(shù)介紹 本設計中顯示電路所使用的顯示元件是數(shù)碼管，采用譯碼器和三極管配合的方式來提供數(shù)碼管所需要的位選控制信號，控制每一位數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字。 圖 21 復位電路 + 5 VR STAT 89 S 52CRGND 11 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個用反向放大器構(gòu)成的振蕩器，反向放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2把 ATAL1和 XTAL2與外部的石英晶體及兩個電容連接起來可構(gòu)成一個石英晶體振蕩器，兩個電容的一端分別連接在晶體振蕩器的兩只腳上，另一端接地。 EA 信號也需要介紹一下，當 EA接高電平（ 5V）時選擇內(nèi)部存儲區(qū)，當 EA接低電平（ 0V）時選擇外部存儲區(qū)域。 該單片機具有充足的硬件資源，而且操作簡單，便于開發(fā)，具有較低的成本。 由于 RS485芯片直接與外部總線連接，所以考慮到外界的干擾或其他異常現(xiàn)象（如雷擊）的發(fā)生，這里 RS485通訊芯片有單獨電源供電，即使總線保護電路沒有起到作用，發(fā)生上述情況也也不至于損壞單片機系統(tǒng)以及其他電路。到此 12V直流已經(jīng)獲得，為得到直流 5V和 6V電壓，這里還需要增加 L7805和 L7806，這樣就可 以獲得 5V和 6V電壓。考慮到 MAX3082芯片的接收和發(fā)送端工作時波特率會比較高，普通光耦無法正常工作，因此本設計中在 MAX3082芯片的接收和發(fā)送端均采用了肖特基結(jié)構(gòu)的快速光耦，從而保證數(shù)據(jù)能夠正確的傳輸。 RS485總線采用 MAXIM公司的 MAX3082芯片， 該芯片采用差分信號傳輸，因此有較遠的傳輸距離，一般 2公里以上?？紤]到外部干擾信號有可能會對單片機系統(tǒng)造成干