【正文】 ou 的變化也很大。使用一個單獨的端子實現(xiàn)輸入偏差電壓的調整，允許帶寬 1MHz，輸入電阻為 1010歐姆。能夠完成上述任務的器件為采樣保持器（ Sample/Hold）簡寫為 S/H。鍵盤的列輸入由 PA 口提供，與顯示器的位選輸入共用，行輸入由 PCO—PC3 提供。動態(tài)方式顯示時，各數碼管分時輪流選通，要使其穩(wěn)定顯示必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數碼管，并 送出相應的段碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼，依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人同時顯示的感覺。本節(jié)重點介紹 LED 七段顯示器。直到讓第 4 列為低電平 ， 其余各列為高電平時 ， 因為是 3 號鍵被按下 ， 所以第 1 行的電平將由高電平轉換到第 4 列所處的低電平 ， 據此 ， 我們確信第 1 行第 4 列交叉點處的按鍵即 3 號鍵被按下。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 39 前以述及 ,鍵被按下時 ， 與此鍵相連的行線電平將由與此鍵相連的列線電平決定 ，而行線電平在無鍵按下時處于高電平狀態(tài)。 圖 411 矩陣式鍵盤結構 矩陣鍵盤工作原理 按鍵設置在行、列線交點上 ， 行、列線分別連接到按鍵開關的兩端。適用于無條件傳送和查詢方式的接口電路。兩種控制字寫入的控制寄存器相同，只是用 D7 位來區(qū)分是哪一種控制字。 用于輸出的聯(lián)絡信號有： ACK （ Acknowledge）：響應信號輸入，低電平有效。當外設送來 STB 信號時，輸入數據裝入 8255 的鎖存器。 A 口、B 口及 C 口的高 4 位和低 4 位都可以設定為輸入或輸出。 A 組控制電路控制 A 口及 C 口的高 4 位（ PC7~PC4）。允許 CPU從 8255 端口讀取數據或外設狀態(tài)信息。 圖 46 8255 的 內部功能結構框 圖 C 口：具有一個 8 位數據輸出鎖存 /緩沖器和一個 8 位數據輸入緩沖器。由于它是可編程的，可以通過軟件來設置芯片的工作方式。 8． CS：第二選 片信號引腳，高電平有效。 圖 43 6264 的功能引腳圖 芯片介紹 ： 6264 是 8K8 位靜態(tài)隨機存儲器芯片，采用 CMOS 工藝制造，單一+5V 供電，額定功耗 200mW，典型存取時間 200ns， 28 線雙列直插式封裝。在 S2 狀態(tài)， CPU 把低 8 位地址送上 P0 總線，把高8 位地址送上 P2 口。 本設計中，選擇 2764 的片選信號 CE 由三八譯碼器的輸出 Y0 端控制。 5． PGM：編程脈沖輸入端 。 本設計所用到的程序存儲器擴展為 8K。由于 39。Iv 的下降會引發(fā)又一個正反饋過程 使電路的狀態(tài)迅速轉換為 O OLv V 0??。 當 Iv 從 0 逐漸升高并達到 39。它在性能上有兩個重要的特點： 第一，輸入信號從低電平上升的過程中，電路狀態(tài)轉換時對應的輸入電平，與輸入信號從高電平下降過程中對應的輸入轉換電平不同。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 22 圖 312 RC 濾波電路圖 當信號頻率升高時，電容容抗減小，使輸出電壓幅值下降，因而高頻信號衰減較多。 故我們取 R1=1K? ， R2 =2K? ， Rf =50K? ， R=1K? ，可滿足設計要求。不管 電阻 R2和 R1如何不對稱，對差模增益的貢獻總是相同的，而對共模增益則沒有任何影響。如果兩個運算放大器特性相同，則其等效輸入阻抗相近，因而輸入信號 UI1和 UI2的負載效應也一致。假設運算放大器是理想的，根據零子模型條件，在 兩個輸入端的電壓相等，且通過兩輸入端的電流為零，則很容易導出差動放大器的運算方程 1 4 2 32 4 2O I 1 I 2 o m1 3 4 1 1 3 4R R R RR R RU U 1 U UR R + R R R ( R + R )??? ? ? ? ? ? ? ????? 或改成下式 422312 4 1O I 1 I 2 o m441333RRR1RRR R RU U U URRRR 11??? ? ? ? ? ? ? ??? (33) 式中 Uom——共模輸入信號電壓。這里，傳感器的輸出是放大器的信號源。將荷重傳感器安裝在電子皮帶秤的托輥上方或底部，就可稱量出皮帶上的煤量。電子皮帶秤中多采用電阻應變式荷重傳感器。 圖 32 兩只傳感器的接線方法 圖 33 X 形支承部件 1——簧片； 2——固定座 秤體部分的設計要點在于秤體長度的選擇，設計 原則是以承重機托輥間距 a 的偶數倍為準。 計量箱位于秤體中部的皮帶下方，它分為有平衡結構和無平衡結構兩種。 6． IE0：外部中斷 0 請求標志。 TMOD 不能位尋址，只能用字節(jié)方式設置工作方式。 當定時 /計數器工作在定時方式時，加 l 計數器每一個機器周期加 1，直至計滿溢出。 16 位的定時／計數器分別由兩個 8 位的專用寄存器組成，即 T0 由 TH0 和 TL0 構成， T1 由 THl 和 TL1 構成。 C C2對頻率有微調作用，振蕩頻率范圍是 ~12MHz。P1 口的每一位能驅動 4 個 LSTTL負載， P1 口作為輸入口使用時，應先向鎖存器寫 “1”。 復位以后， P0~P3 口均為高電平， SP 指針重新賦值為 07H， PC 被賦值為 0000H。但在訪問片外數據存儲器時，至少產生兩次 PSEN 負脈沖信號。 3．控制信號引腳 ALE、 PSEN 、 EA 和 RST ALE/ PROG (ADDRESS LATCH ENABLE/PROGRAMMING， 30 腳 )：地址鎖存允許信號輸出端。圖 22 為 MCS51 單片機內部結構圖。 MCS51 系列單片機包括基本型、增加內存單元型、低功耗型、 A/D 型、高級語言型、可編程技術陣列（ PCA）型、 DMA 型以及多并行口型等幾種類型。例如，精密數字溫度計、智能電度表、智能流速儀、微機多功能 PH 測試儀等等，本設計正是 單片機在智能儀器儀表中的應用。 從式 (11)可知 ， 只要測量出單位長度上的原煤質量和皮帶的運行速度 ， 就可求得單位時間內輸送的原煤質量。它由稱量框架傳感器和顯示儀表等組成 ，可以稱出皮帶的瞬時輸送量 ， 也可以指示皮帶上的累計輸送量?；谶@一科技成果，我國生產皮帶秤廠家和科研 部門以及使用單位，于1982 年就開始對微機應用進行了研究，將其成功運用到了皮帶秤系統(tǒng)中，并取得了良好的成果。目前研制成功的各式皮帶秤已經過多次校驗，準確度均優(yōu)于 ? %，近年來更將這一精度升級至 ? %，標志著我國微機皮帶秤系統(tǒng)發(fā)展到一個新的水平。在我國各行各業(yè)得到了廣泛的應用。 微機皮帶秤的總體設計框圖如圖 11 所示。 2．單片機在工業(yè)測控中的應用 用單片機可以構成各種工業(yè)測控系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)、數據采集系統(tǒng)等。我們通常所用的是基本型，包括 803 805 8751 等，基本型的典型產品是 8051，其基本特性如下： 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 5 1．具有 8 位的 CPU及指令系統(tǒng)； 2． 128 字節(jié)的片內 RAM； 3． 21 個特殊功能寄存器； 4． 4 個 8 位并行 I/O 口； 5． 2 個 16 位定時 /計數器； 6．一個全雙工串行口； 7． 5 個中斷源， 2 個中斷優(yōu)先級； 8． 4K 字節(jié)片內 ROM； 9．一個片內時鐘 振蕩電路； 10．片外可擴展 64K ROM 和 64K RAM。 圖 22 MCS51 單片機的內部總體結構框圖 MCS51 系列單片機引腳功能 圖 23 為 MCS51 系列單片機引腳圖及邏輯符號，這些引腳的功能如下： 1．電源引腳 Vcc和 Vss Vcc（ 40 腳）：電源端，接 +5V。在存取片外存儲器時，用于鎖存低 8 位地址。 EA /VPP (ENABLE ADDRESS/VOLTAGE PULSE OF PROGRAMMING， 31 腳 )：程序存儲器地址允許輸入端。內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 8 復位后各內部寄存器初 態(tài)見表 21。 P2 口（ ~， 21~28 腳）： P2 口也是一個帶內部上拉電阻的 8 位 準雙向 I/O口。 2． MCS51 外部時鐘源的接法 MCS51 也可采用外部振蕩器，外部振蕩器的信號接至 XTAL2 端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端，而內部反相放大器的輸入端 XTAL1 端應接地，如圖 25 中 (b)圖所示。地址順序依 次是 8AH~8DH。 一旦定時 /計數器被設置成某種工作方式后，它就會按設定的工作方式獨立運行。 二、控制寄存器 TCON TCON 用于控制定時器的啟動、停止以及標明定時器的溢出和中斷情況。 7． IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式選擇位。計量箱的作用是將傳力簧片送來的載荷力傳遞給力 電式荷重傳感器變?yōu)殡娦盘査统?。為減少皮帶張力的影響，本設計采用 4a，當 a=1200mm 時，則秤體總長應為 ，承重杠桿可采用普通槽鋼或箱形型材，設計時根據最大輸送功荷（考慮秤體自重）選擇承重杠桿材料的承載強度和剛度。 圖 34 電阻應變式荷重傳感器原理圖 在電阻應變式荷重傳感器中用的最多的是箔式應變片。 圖 35 雙端固定梁式 剪切力傳感器 圖 36 應變電阻測量電橋 測速傳感器的設計與選用 皮帶秤中皮帶線速度的檢測通常采用磁電感應式速度 /電脈沖傳感器，其結構原理如圖 37 所示。然而，多數傳感器的等效電阻均不是常量，它們隨所測物理量的變化而變。 Uo 的兩個方程都帶有共模輸入信號電壓，第一項是反相輸入信號對輸出的貢獻；第二項是同相輸入信號對輸出的貢獻；第三項是共模輸入信號對輸出的影響。電路中 A3是差動 放大輸出電路。由此可見，改變 R1 將有同樣效果。 放大電路的輸入輸出保護 為了防止輸入信號超過量程，造成元器件的損壞以及系統(tǒng)的癱瘓，須對放大內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 21 電路進行相應的輸入輸出保護措施。當信號頻率降低時電容的容抗增加，信號基本不受損耗。 第二，在電路狀態(tài)轉換時，通過電路內 部的正反饋過程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡。I THv=V 時，由于 G1進入了電壓傳輸特性的轉折區(qū)（放內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 24 大區(qū)），所以 39。由此又可以求出 Iv 下降過程中電路狀態(tài)發(fā)生轉換時對應的輸入電平 VT。Ov 與 Iv 的高、低電平是 反相的，所以把這種形式的電壓傳輸特性叫做反相輸出的施密特觸發(fā)特性。所以這里用到的芯片是 2764（ 8K8）。 6． VPP：編程電源。 圖 42 為 2764 與 8051 連接圖。 ALE 的下降沿用以把低 8 位地址信號鎖存到外部鎖存器內，而高 8 位地址鎖存在 P2 口上。其引腳功能說明如下： 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 30 1． A0～ A12：地址輸入線。 9． GND：線路地。所以，用 8255A 連接外部設備時，通常不用再附加外部電路，給使用者帶來很大方便。 C 口可分作兩個 4 位口使用。 WR （寫信號）：低電平有效。 B 組控制電路控制 B 口及 C 口的低 4 位（ PC3~PC0）。作為輸出口時，輸出的數據被鎖存；作為輸入口時，輸入數據不鎖存。 IBF（ Input Buffer Full）：輸入緩沖器滿，高電平有效。當外設取走并處理完 8255的數據后發(fā)出的響應信號。 D7=1 為工作方式控制字； D7=0 為 C 口置位 /復位控制字。它只完成簡單的并行輸入 /輸出操作， CPU 可從指定端口輸入信息，也可向指定端口輸出信息。行線通過上拉電阻接到 +5V上。如果讓所有列線處于高電平 ， 那么鍵按下與否不會引起與行線電平的狀態(tài)變化 ， 始終是高電平。 根據上面的分析 ， 很容易得出矩陣鍵盤按鍵的識別方法 ， 此方法分兩步進行 ： 第一步 ， 識別鍵盤有無鍵被按下 ； 第二步 ， 如果有鍵被按下 ， 識別出具體的按鍵。 LED 七段數碼管有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式，下面分別加以敘述。 采用動態(tài)顯示方式比較節(jié)省 I/O 口，硬件電路也較靜態(tài)顯示方式簡單，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數較多時， CPU要依次掃描，占用 CPU較多的時間。顯然，因為鍵盤與顯示器 共 用了 PA 口，比單獨接口節(jié)省了一個 I/O 口。 S/H 有兩種工作方式，一種是采樣方式，另一種是保持方式。 當使用電容為 1181。以至于使A1的輸出進入飽和狀態(tài)， 39。在沒有 D1和 D2的情況下，如果在 S 再次接通以前 iu 變化了，且變化較大時，于是 39。s 時精度可達 %；采用雙極型輸入狀態(tài)可獲得較低偏差電壓和寬頻帶。故要求輸入到 A/D 轉換器的模擬量在整個轉換過程中保持不變，但轉換之后，又要求 A/D 轉換器的輸入信號能夠跟隨模擬量變化。段選碼