【正文】 聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。但目前的電鍍技術(shù)仍存在諸如加工時間長、鍍層厚度均勻性差、鍍層容易出現(xiàn)缺陷以及存在較大內(nèi)應(yīng)力等缺陷，這些缺陷不僅影響到電鍍制品的質(zhì)量，同時還大大限制了電鍍技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，不能適應(yīng)當(dāng)前的社會生產(chǎn)，尤其是精密制造的需要。但在輸出功率，通用品種，可靠性，批量生產(chǎn)能力，推廣范圍，特別是數(shù)字化智能控制等方面，同國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家水平，尚有較大差距。目前，仍有許多企業(yè)使用這種電鍍電源。這種電源具有體積小、效率高、性能優(yōu)越、紋波系數(shù)穩(wěn)定，而 且不易受輸出電流影響等特點(diǎn)。 20 世紀(jì) 80 年代以后，變流裝置中的普通晶閘管逐漸被新型器件如電力晶體管 (GTR)、場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管 (IGBT)等取代。隨著 IGBT 器件功率增加、耐壓提高和應(yīng)用技術(shù) 的日益成熟， IGBT 必將在大多領(lǐng)域中取代晶閘管 (SCR)，以達(dá)到高效、節(jié)能目的。 綜上所述，電鍍電源的整體發(fā)展趨勢是低能耗、無電網(wǎng)污染、高可靠、小體積、高性能和多功能。根據(jù)容量不同，整流組件的冷卻方式分為自冷、風(fēng)冷、 水冷和油浸自冷等。晶閘管及二極管的冷卻方式根據(jù)不同容量分為自冷、風(fēng)冷、水冷和油浸自冷等。近幾年隨著微機(jī)控制技術(shù)在電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計 3 晶閘管整流器中的廣泛應(yīng)用，可以實現(xiàn)輸出波形的換向、直流疊加脈沖、波形分段控制等，還可以實現(xiàn)計時、定時、自動控溫、電量計量和定量等控制功能。 普通開關(guān)電源的輸出波形為高頻調(diào)制的脈沖直流，若對平滑性有較高要求可以增加直流濾波器，冷卻方式一般采取風(fēng)冷。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 4 2 電鍍數(shù)字脈沖電源 的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)總體 方案 設(shè)計 由于系統(tǒng)中關(guān)鍵的問題是定時， 電鍍時間的定時及驅(qū)動開關(guān)管的脈沖定時，而且后者的定時精度直接影響輸出脈沖波形的頻率精度。 主系統(tǒng)方案設(shè)計 主系統(tǒng)利用 AT89C51 作為中央控制芯片， P0 口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)線，用于顯示電路， P2 口作為 按鍵控制電路的行線和列線， P1 口作為一般雙向 I/O 口使用， P3 口的 、 作為串行通信 接 口使用，其他 P3 口作為一般雙向 I/O 口使用 。 顯示電路是使用液晶顯示，使用了一片 1602，達(dá)到 ton， toff， T 的顯示功能。 主、從系統(tǒng)通信方式的方案設(shè)計 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，雙 CPU 或多 CPU 系統(tǒng)的 建構(gòu)通常有以下 3 種形式。由于雙口 RAM 大多具有雙總線，而且具有總線仲裁機(jī)構(gòu)，因此這種方式的 特點(diǎn)是硬件簡單，但成本相對較高。雖然是半雙工通信方式，但由于是并行通信方式，速度還是比串口片選 片選 狀態(tài) 狀態(tài) 總線 總線 主 CPU 從 CPU 左總線 右總線 雙口 RAM 圖 22 雙口 RAM 方式 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 6 方式要快。這種方式的特點(diǎn)是硬件簡單，軟件實現(xiàn)也很方便。 P1 CPU1 P34 P35 P1 CPU2 P34 P35 圖 23 并行通信方式 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計 7 3 電鍍數(shù)字脈沖電源設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)和實現(xiàn) 由于系 統(tǒng)中關(guān)鍵的問題是定時， 電鍍時間的定時及驅(qū)動開關(guān)管的脈沖定時，而且后者的定時精度直接影響輸出脈沖波形的頻率精度。其中暫停開關(guān) PKEY 與 暫停指示燈通過接口與單片機(jī)連接，暫停時指示燈會發(fā)光指示。 圖 31 AT89C51 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 各部分的情況簡單介紹如下： a） 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 8 c） 內(nèi)部程序存儲器（ ROM） 用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。 f） 串行口 MCS51 有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機(jī)和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 圖 32 AT89C51 管腳圖 信號引腳介紹 a)輸出口線 ～ P0 口 8 位雙向口線 ～ P1 口 8 位雙向口線 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計 9 ～ P2 口 8 位雙向口線 ～ P3 口 8 位雙向口線 b)ALE 地址鎖存控制信號 在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。 f)XTAL1 和 XTAL2 外接晶體引線端 當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。為了有所區(qū)別，前 2 個參數(shù)的顯示采用綠色，后 1 個參數(shù)的顯示采用紅色。 1)8279 8279 是可編程的鍵盤、顯示接口芯片。顯示 RAM 容量為 16*8，即顯示器最大配置可達(dá) 16 位 LED 數(shù)碼顯示。 IRQ：中斷請求輸出線， 高電平有效。 SHIFT：來自外部鍵盤或傳感器矩陣的輸入信號，它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位即 D6 位的狀態(tài)，該位狀態(tài)控制鍵盤上 /下檔功能。 OUTA0OUTA3：通常作為顯示信號的高 4 位輸出線。 2） 4514 4514 由鎖存器和 4— 16 線譯碼器組成，主要功能是鎖存和譯碼。 4) 7404 集電極開路 6 正相高壓驅(qū)動器，提供數(shù)碼管字形顯示的驅(qū)動電流 。 圖 33 顯示電路（ 1） 圖 34 顯示電路（ 2） 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 12 圖 35 顯示電路（ 3） 液晶顯示電路設(shè)計 LCD 顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。與傳統(tǒng)的 LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計中最常用的顯示器件了。 A：背光控制正電源 。 VDD：電源端 。 LCD1602 與單片機(jī)連接的電路圖如 圖 37 所示 。我們可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令來實現(xiàn)人 機(jī)通信。 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計 15 圖 38 按鍵電路 一般的按鍵所用開關(guān)都是機(jī)械彈性開關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地連接，在斷開進(jìn)也不會馬上完全的斷開，在閉合和斷開的瞬間均有一連串的抖動。按鍵在去抖動，可用硬件或軟件兩種方法消除。若是要判斷按鍵松開的話，也是要在檢測到按鍵釋放電平之后再給出 12ms～ 24ms 的延時，等后抖動消失后再一次檢測按鍵的狀態(tài)，如果仍為斷開狀態(tài)電平，則確認(rèn)按鍵松開。比如，以 5ms 為基本時間單位去掃描按鍵的話，前后要連續(xù)掃描到同一個按鍵 11 次而達(dá)到 50ms 來確認(rèn)這個按鍵。為了減少鍵盤占用太多的單片機(jī) I/O口資源，當(dāng)按鍵個數(shù)較多的時候，通常都使用行列式鍵盤。所以利用這種結(jié)構(gòu)， a 個 I/O 口可以接 a 個行線，另外的 b 個 I/O 可以接 b 個列線，總共可以組成 a b 個按鍵的鍵盤。 現(xiàn)以 如圖 39 所示 4 4 鍵盤為例，講解一下這兩種掃描方法的工作原理。掃描的方法是將列線逐列置低電平，幷檢測行線的電平狀態(tài)來實現(xiàn)的。線反轉(zhuǎn)法同樣也要先判別整個鍵盤有無按鍵按下，有按鍵按下才對鍵盤進(jìn)行掃描。不過不管是正邏輯還是負(fù)邏輯的數(shù)據(jù)，可以看出這樣的數(shù)據(jù)是很難使 用散轉(zhuǎn)指令的。這樣就可直接得到行數(shù)據(jù)和列數(shù)據(jù)，而得組合的鍵值。 b) 參數(shù)設(shè)置鍵 ton、 toff、 T 鍵用來選擇設(shè)置何種參數(shù)。 c) 運(yùn)行控制鍵 系統(tǒng)中控制運(yùn)行的有 2 個按鍵：暫停鍵和開始運(yùn)行鍵 Start。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 18 表 31 按鍵的排布 1 5 9 CLR 2 6 0 ton 3 7 START toff 4 8 ENTER T 圖 310 按鍵電路圖 復(fù)位看門狗電路 按照系統(tǒng)的設(shè)計要求及長期連續(xù)運(yùn)行、工作環(huán)境惡劣等實際情況，本系統(tǒng)的復(fù)位必須考慮以下 3 種情況：上電復(fù)位、手動復(fù)位及看門狗定時器溢出復(fù)位；因此，采用 MAX813L 電源監(jiān)視電路。這樣，當(dāng)從系統(tǒng)失常、程序“跑飛”時，落入非正常程序區(qū)的握手信號始終無效，此時主系統(tǒng)的串行查詢程序反復(fù)查詢，使得“喂狗”信號無法及時送出，從而引起溢出復(fù)位。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖 311 所示，引腳功能如下： 第 (1)腳為手動復(fù)位輸入，低電平有效； 第 (2)、 (3)腳分別為電源和地； 第 (4)腳為電源故障輸入； 第 (5)腳為電源故障輸出； 第 (6)腳為看門狗輸入 ； 第 (7)腳為復(fù)位輸出 ； 第 (8)腳為看門狗輸出。如果在 內(nèi)沒有觸發(fā)該電路（即第 (6)步無脈沖輸入），則第 (8)腳輸出一個低電平信號。圖中單片機(jī)以 AT89C51 為例 ,MAX813L的第 (1)腳與第 (8)腳相連。另外，當(dāng)電源電壓低于限值 時 ,MAX813L 也產(chǎn) 生復(fù)位輸出，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低進(jìn)單片機(jī)產(chǎn)生錯誤的動作。 圖 312 MAX813L 典型應(yīng)用 本次看門狗電路的設(shè)計使用了 MAX813L 的經(jīng)典電路設(shè)計，另外在與門上多與了一個 RSTK1 信號，起到電路監(jiān)控的目的。 當(dāng) M1+為低電平時，光耦截止， 電源電路截至。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬 件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。但是限定 9 腳電流之和小于 ，引腳的平均電流只 9mA。 2）電源 89C2051 有很寬的工作電源電壓，可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時，電流相當(dāng)于 6V 工作時的 1/4。相比之下，一般 8031 對最低工作時鐘限制為，因為其內(nèi)部的 RAM 是動態(tài)刷新的。 5)軟硬件的開發(fā) 89C2051 可以采用下面 2 種方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。 (2)將普通 8031/80C31仿真器的仿真插頭中 ～ ～ 205T,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實，比如， 2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3 口的增強(qiáng)下拉能力等等。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。在電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計 23 計算機(jī)數(shù)字通信及實時控制中作為信號隔離的接口器件，可以大大增加計算機(jī)工作的可靠性。 三端穩(wěn)壓管 1） 三端穩(wěn)壓器分類： 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一 種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 注意：在使用時必須注意： (VI)和 (Vo)之間的關(guān)系，以 7805 為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是 5V，而輸入電壓至少大于 7V，這樣輸入 /輸出之間有 2－ 3V 及以上的壓差。 3） 用途： 一般穩(wěn)壓管和穩(wěn)壓三級管的 用途是一樣的，都用于控制板電路的穩(wěn)壓．以便使電壓過高燒毀電路． 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠 、方便 ，而且價格便宜。塑料封裝的穩(wěn)壓電路具有安裝容易、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此用得比較多。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C。引出腳排列不 同以外，命名方法、外形等均與 78 系列的相同。 有時在數(shù)字 78 或 79 后面還有一個 M 或 L，如 78M12 或 79L24， 用來區(qū)別輸出電陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 24 流和封裝形式等， 其中 78L 調(diào)系列的最大輸出電流為 100mA ， 78M 系 列最大輸出電流為 1A， 78 系列最大輸出電流為 1． 5A。但壓差取得大時，又會增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即既保證在最大負(fù)載電流時調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于功耗偏大。 2） 常見的產(chǎn)品： 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（下電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V，