【文章內(nèi)容簡介】 路 ，價格 也 適中。 通過上面比較，我們最終選用 CD4511 作為顯示器的接口芯片。 D/A 轉(zhuǎn)換芯片的選型 方案一： DAC0832 是 8 位分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片， 與微處理器完全兼容。以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點。 DAC0832 為電流型輸出， 應(yīng)用時需外接運 算放大器使之成為電壓型輸出，其轉(zhuǎn)換時間為 1us,工作電壓為 +5v+15v 因此在單片機控制 中得到了廣泛的應(yīng)用。 方案二： TLC5615 為美國德州儀器公司 1999 年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準電壓值的兩倍。帶有上電復(fù)位功能，即把 DAC 寄存器復(fù)位至全零。 TLC5615 性能價格比高，目前在國內(nèi)市場很方便購買。 DAC0832 串行接口數(shù)模轉(zhuǎn)換器 ， 引腳多，體積大，占用單片機的口線多 。 而串行數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 的體積小，占用單片機的口線少，為減少線路板的面積和占用單片機的口線， 我們 采用 TLC5615 串行數(shù)模轉(zhuǎn)換 器 。 報警和工作狀態(tài)指示燈選擇 報警單元我們選用常用的普通蜂鳴器即可，工作狀態(tài)指示燈選用 發(fā)光二極管 。 其它硬件直接選擇常用器件，如選用 TL431給 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615提供基準電壓，選擇 TL072 用來作為 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 輸出的電壓跟隨器。 數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 9 3 硬件設(shè)計 關(guān)于 STC12C5410AD STC12C5410AD 是深圳宏晶科技公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含有可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EEPROM）和 512bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 FLASH存儲單元，功能強大 STC12C5410AD 單片機適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。STC12C5410AD 的 芯片 管腳圖如圖 所示 。 圖 STC12C5410AD 管腳圖 具體特點如下： （ 1）增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 / 機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 （ 2）工作電壓， STC12C5410AD 系列工作電壓： ～ （ 5V 單 片機）/ ～ （ 3V 單片機） （ 3）工作頻率范圍： 0 ～ 35 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 率可達 48MHz （ 4）用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字節(jié) （ 5）片上集成 512 字節(jié) RAM(STC12C5410AD 系列 ), STC12C2052AD 系列單.12RST3RxD/4TxD/5XTAL26XTAL17INT0/8INT1/9ECI/T0/10PWM1/PCA1/CEX1/T1/11PWM3/PCA3/CEX3/1213GND1415161718192021222324252627VCC28數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 10 片機為 256 字節(jié) RAM （ 6）通用 I/O 口（ 27/23/15 個），復(fù)位后為： 準雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口），可設(shè)置成四種模 式：準雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏。每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不得超過 55mA （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 （ 8） EEPROM （ 9） 看門狗 （ 10）內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時，可省外部復(fù)位電路） （ 11）時鐘源：外部高精度晶體 / 時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使 用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ～ 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，應(yīng)認為是4MHz ～ 8MHz （ 12）共 2個 16 位定時器 / 計數(shù)器，但可用 PCA 模塊再產(chǎn)生 4個定時器 (2052 系列只有兩路 PCA) （ 13）外部中斷 2 路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,Power Down 模式可由外部中斷喚醒 （ 14） PWM(4 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,4 路） ,5410 系列是 4 路，可用來當(dāng) 4 路 D/A 使 用，可用來再實現(xiàn) 4個定時器，也可用來再實現(xiàn) 4個外部中斷 (上升沿中斷 / 下降沿中斷均可分別或同時支持 ) （ 15） A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8 路。 STC12C2052AD 系列只有 8 位精度 （ 16）通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，也可再用定時器軟件實現(xiàn)多串口 （ 17） SPI 同步通信口，主模式 / 從模式 （ 18）工作溫度范圍： 0～ 75℃ / 40～ +85℃ （ 19）封裝： PLCC32, PDIP28， SOP28， PDIP20， SOP20， TSSOP20(超小數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 11 封狀 ， )， PLCC32 有 27個 I/O 口， PDIP28/SOP28 有 23 個 I/O 口，PDIP20/SOP20/TSSOP20 有 15 個 I/O 口， I/O 口不夠時，可用 74HC595 / 74HC165 串行擴展 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。 電源 模塊 本控制系統(tǒng)由單片機及其外圍電路組成，需要 5V, 12V 兩組電源。 5V 電源主要給單片機供電， 12V 給 電壓跟隨器供電 。電源的總體設(shè)計為，采用變壓器變壓，電橋整流，電容濾波， 再接穩(wěn)壓電路。 穩(wěn)壓電路有兩種方式，即線性穩(wěn)壓和開關(guān)穩(wěn)壓。線性穩(wěn)壓的調(diào)整管工作在放大區(qū)，輸出紋波小，但效率較低 。開關(guān)穩(wěn)壓的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)電源與線性穩(wěn)壓電源相比，具有功耗小、效率高、體積小、重量輕、穩(wěn)壓范圍寬等特點，但開關(guān)電源的突出缺點是會產(chǎn)生較強的電磁干擾 (EMI)。由于 EMI 信號既占有很寬的頻率范田，又有一定的幅度，經(jīng)傳導(dǎo)和輻射會污染電磁環(huán)境，會對通信設(shè)備和電子儀器造成干擾。如果處理不當(dāng)，開關(guān)電源本身就會變成一個干擾源。而單片機為一個敏感元件，外界干擾對它的性能有很大影響。且考慮到線性穩(wěn)壓器可 提供較大的電流，因而采用線性穩(wěn)壓器 。 此電源電路首先把 220V 交流電用變壓器變換成輸出電壓 11V,輸出電流 15OmA左右的交流電，再通過整流橋進行全波整流得到直流電，此電源給需 要 12V 電壓的器件供電，且此直流電壓是線性串聯(lián)穩(wěn)壓器 7805 的輸入。 7805 的特性和封裝有關(guān)，TO92(類似于普通塑封三極管 )， ()， TO220(使用最廣泛 )， 7W ()散熱良好 。TO3(金封大功率 )， 25W (5A)。選用 TO92 封裝的 7805，其輸出值即為 +5V 電源，給單片機供電。其電路圖如圖 所示。 2 2 0 u F 1 0 47 8 0 50 . 1 u F+ 1 1 V1 0 3 1 0 4 4 7 0 u F+ 5 V~ 2 2 0 V++ 圖 線形穩(wěn)壓電路圖 數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 12 圖中的 220uF 電容是整流濾波電容，對整流輸出的紋波分量進行濾波，容值越大，濾波效果越好，與它并聯(lián)的 104 電容主要是抑制高頻干擾，同時也有抑制高頻振蕩的作用。輸出端并接的 470uF 極性電容主要為穩(wěn)壓電源提供瞬間的脈沖響應(yīng)電流輸出，并聯(lián)的 104 電容也是抑制高頻干擾的作用。 復(fù)位電路 模塊 單片機的復(fù)位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖 (2 個機器周期 )以上的高電平，單片機 便可以實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠的復(fù)位 ，在設(shè)計復(fù)位電路時，通常使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。只要 RST 保持高電平，則 STC12C5410AD 就可以循環(huán) 復(fù)位；當(dāng) RST 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅?STC12C5410AD 單片機就從 主 程序開始執(zhí)行程序。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電或開關(guān)復(fù)位在上電后，由于電容 C1 的充 電 作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 S5 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作，由于調(diào)試的需要，我們設(shè)計了開關(guān)復(fù)位組合電路如圖 所示。 圖 開關(guān)復(fù)位與上電復(fù)位 按鍵 模塊 按鍵設(shè)定部分比較簡單，因為本系統(tǒng)按鍵少，所以在設(shè)計上采用了獨立按鍵方式，程序的編制上也采用了簡單的掃描方式。 圖 是 按鍵與單片機的接口電路。 通過數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 13 S S S3 三個按鍵可以設(shè)置軟啟動的啟動電壓和啟動時間， 按下 S4 鍵時后，軟啟動正式開始。 圖 鍵盤與單片機接口 程序執(zhí)行后工作指示燈 LED 閃動， 蜂鳴器連續(xù)發(fā)生三次， 表示程序開始執(zhí)行，同時 四位 七段顯示器 開始顯示數(shù)值 ， ， 按下操作鍵 S1S4 動作如下： 操作鍵 S1：加一按鍵； 操作鍵 S2：減一按鍵； 操作鍵 S3：移位按鍵； 操作鍵 S4：啟動 /停止設(shè)置，設(shè)為啟動 /停止是時 ， 蜂鳴器發(fā)聲三次。 顯示模塊 CD4511 是七段碼十六進制鎖存譯碼驅(qū)動芯片 ，易于和單片機連接， 只要將單片機輸入的值送入 CD4511,然后直接與共陰的 LED 數(shù)碼管 相連就可以了 。 CD4511 管腳配置如圖 所示 ， 下面對 其 作一下 簡要 介紹。 數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 14 C2LT3BI4LE5D6A7VSS8B1VDD16a13e9d10c11b12g14f15 圖 CD4511引腳 A、 B、 C、 D —— BCD 碼輸入端。 LE —— 鎖存允許端。當(dāng) LE＝ 0 時， 4 位 BCD 碼進入鎖存器，當(dāng) LE＝ 1 時，輸入的數(shù)據(jù)被鎖存。 LT 和 BI 一般接高電平。 a～ g —— 七段碼輸出端 STC12C5410AD 單片機的 I/O 和廉價的 CD4511 集成塊連接，是實現(xiàn)多個 LED顯示的一種簡單方法，利用該方法設(shè)計的多路 LED 顯示系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、 軟件編程容易和價格低廉的特點。如圖 所示是顯示模塊與單片機的接口電路。 數(shù)字軟啟動的可控硅觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 15 +5B1C2LT3BI4LE5D6A7VSS8e9d10c11b12a13g14f15VDD16U5CD4511B1C2LT3BI4LE5D6A7VSS8e9d10c11b12a13g14f15VDD16U6CD4511B1C2LT3BI4LE5D6A7VSS8e9d10c11b12a13g14f15VDD16U7CD4511B1C2LT3BI4LE5D6A7VSS8e9d10c11b12a13g14f15VDD16U8CD4511a7b6c1d2e4f9g103GND8U9a7b6c1d2e4f9g103GND8U10a7b6c1d2e4f9g103GND8U11a7b6c1d2e4f9g103GND8U12STC12C5410AD 圖 顯示模塊與單片機接口電路 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用三線串行接口芯片 TLC5615, 輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準電壓值的兩倍 ， 性能價格比高 ， 易與 單片機連接 。 TLC5615 主要特點 a. 10 位 CMOS 電