【正文】 圖 圖 215 頻率輸出電路 總線通訊電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中總線通訊采用的是 RS485 通訊方式，設(shè)計(jì)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?hào)限制在淺飽和區(qū)，這樣就能夠使輸入信號(hào)快速地退出飽和，提高光耦的開(kāi)關(guān)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(hù)以及現(xiàn)場(chǎng)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(bào)警電路 參數(shù)介紹 本設(shè)計(jì)中所示用的光報(bào)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(shí)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(dǎo)通壓降： ； ● 封裝形式：直插。 原理圖 聲光報(bào)警電路原理圖如圖 218 所示，見(jiàn)下頁(yè)。該變壓器能夠?qū)⒔涣?220V 轉(zhuǎn)換為交流 12V，功率為 5W，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。它效率高，損耗小，發(fā)熱低，使用時(shí)無(wú)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(dòng)或干擾對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成干擾，所以整流橋輸出電壓經(jīng)過(guò) 12V轉(zhuǎn) 12V 的隔離電源模塊進(jìn)行隔離，使用的隔離電源模塊型號(hào)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(shè)計(jì)中需要對(duì)發(fā)光二極管限流電阻值進(jìn)行必要計(jì)算，因?yàn)橄蘖麟娮柽^(guò)小可能會(huì)對(duì)發(fā)光二極管產(chǎn)生致命的傷害，導(dǎo)致發(fā)光二級(jí)管燒壞；若限流電阻選的過(guò)大又將會(huì)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(guān)重要。為保證介質(zhì)連續(xù)就需要對(duì)傳輸電纜進(jìn)行阻抗匹配，查閱相關(guān)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(gè) 120Ω的電阻以達(dá)到阻抗匹配的目的，實(shí)現(xiàn)信號(hào)無(wú)反射的正常傳輸。 硬件介紹 RS485發(fā)送信號(hào)經(jīng)單片機(jī) TX口發(fā)出，經(jīng)光耦隔離后進(jìn)入 MAX3082的信號(hào)接收端（ RX），經(jīng) MAX3082 后由 TTL 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 RS485 的差分信號(hào)，并有 MAX3082 的總線輸出口 A 和 B端輸出；當(dāng)有數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)總線發(fā)送給液位傳感器時(shí)，信號(hào)首先經(jīng)總線經(jīng)過(guò) MAX3082 芯片，這是總線上傳遞的是 RS485 的差分信號(hào)，經(jīng)過(guò) MAX3082 芯片后 RS485 的差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠識(shí)別的 TTL 信號(hào)，由 MAX3082 的 TX 端經(jīng)過(guò)光耦隔離后將信號(hào)傳遞到單片機(jī)的RX 端，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。 由于總線處于外部電路，所以無(wú)法避免會(huì)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(yùn)行，因此同樣需要采用隔離的方法來(lái)抵抗外界的干擾。當(dāng)有信號(hào)輸出時(shí) LED 發(fā)光二極管就會(huì)被點(diǎn)亮，當(dāng)沒(méi)有頻率信號(hào)輸出時(shí)，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(shè)計(jì)中為防止外部信號(hào)對(duì)單片機(jī)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(yīng)： 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(gè)組成部分。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)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(shuō)明 引腳編號(hào) 引腳名稱(chēng) 功能 1 SCLK 串行時(shí)鐘信號(hào) 2 MCLKIN 為轉(zhuǎn)換器提供的主時(shí)鐘信號(hào) 3 MCLKOUT 外接晶振引腳或?yàn)橥獠侩娐诽峁r(shí)鐘源 4 /CS 片選使能信號(hào) 5 RESET 復(fù)位信號(hào) 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(fù)輸入端 9 REFIN(+) 基準(zhǔn)源輸入端 10 REFIN() 11 AIN2()[AIN3] 差分模擬輸入通道 2 的負(fù)輸入端 12 / DRDY 邏輯輸出信號(hào) 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(zhǔn)點(diǎn) 本設(shè)計(jì)中采用外加石英晶體振蕩器的方式，石英晶體負(fù)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(fù)載的情況下輸出電壓沒(méi)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(wú)法將輸入阻抗做的過(guò)高，因此這里就需要用電壓跟隨器進(jìn)行耦合，主要采用運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于運(yùn)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(lái)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(hào)衰減較少有利于驅(qū)動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換器，獲得的采樣值較為準(zhǔn)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(shí)的功耗至 20μ W（典型值）。 。還可處理177。 AD7705 的 PGA 可通過(guò)指令設(shè)定，對(duì)不同幅度的輸入信號(hào)實(shí)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(lái)的低電平輸入信號(hào)，亦可接受高電平（ 10V）信號(hào)，它運(yùn)用Σ―Δ技術(shù)實(shí)現(xiàn) 16 位無(wú)誤碼性能；它的輸出速度同樣可由指令設(shè)定，范圍由 20Hz到 500Hz；它能夠通過(guò)指令設(shè)定對(duì)零點(diǎn)和滿(mǎn)程進(jìn)行校正； AD7705與微處理器的數(shù)據(jù)傳送通過(guò)串行方式進(jìn)行，采用了節(jié)省端口線的通訊方式，最少只占用單片機(jī) 的兩條端口線。本設(shè)計(jì)中使用的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)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(dāng)有一定的壓力作用在傳感器檢測(cè)頭上時(shí)，傳感器內(nèi)部會(huì)有一定微弱的電壓變化，通過(guò)采樣該電壓信號(hào)的變化檢測(cè)重物的重量變化，從而計(jì)算出液 18 位的高度。V ； m=ρr2，可得底面積，因?yàn)閮?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(duì)濕度：（ 0～ 90） RH； ● 工作溫度：（ 10～ 60）℃； ● 安全過(guò)載： 150%FS。 S； ● 零點(diǎn)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(shí)掛接 8 個(gè)， 地址可以在 A0～ A2 三個(gè)引腳進(jìn)行設(shè)置，地址范圍從 000～ 111。這里就需要增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路單元。由于本設(shè)計(jì)中共 4位數(shù)碼管，所以這里輸出信號(hào)只需要 取 Y0～ Y3 四個(gè)即可。該三極管作為開(kāi)關(guān)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(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)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(jī)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(shè)計(jì)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(lái)提供數(shù)碼管所需要的位選控制信號(hào)，控制每一位數(shù)碼管顯示不同的數(shù)字。 圖 21 復(fù)位電路 + 5 VR STAT 89 S 52CRGND 11 AT89S52 芯片內(nèi)部有一個(gè)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(gè)電容連接起來(lái)可構(gòu)成一個(gè)石英晶體振蕩器，兩個(gè)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(hào)也需要介紹一下，當(dāng) EA接高電平（ 5V）時(shí)選擇內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)，當(dāng) EA接低電平（ 0V）時(shí)選擇外部存儲(chǔ)區(qū)域。 該單片機(jī)具有充足的硬件資源，而且操作簡(jiǎn)單，便于開(kāi)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?，F(xiàn)象（如雷擊）的發(fā)生，這里 RS485通訊芯片有單獨(dú)電源供電，即使總線保護(hù)電路沒(méi)有起到作用，發(fā)生上述情況也也不至于損壞單片機(jī)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?？紤]到 MAX3082芯片的接收和發(fā)送端工作時(shí)波特率會(huì)比較高，普通光耦無(wú)法正常工作，因此本設(shè)計(jì)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(hào)傳輸，因此有較遠(yuǎn)的傳輸距離，一般 2公里以上?？紤]到外部干擾信號(hào)有可能會(huì)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)造成干