【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓，電路如圖 所示。 圖 3. 3 降壓電路 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 放大電路 此電路采用高速、寬頻帶運(yùn)放 OP37，并采用負(fù)反饋電路，由負(fù)反饋放大電路的原理可知放大倍數(shù) n=R4/R5=10。所以此電路將信號(hào)的放大倍數(shù)為 10 倍。OP37 最高工作頻率可達(dá) 63MHz(見圖 所示 )。 圖 3. 4 小信號(hào)放大電路 整形電路 波形變換和波形整形電路實(shí)現(xiàn)把正弦波樣的正負(fù)交替的信號(hào)波形變換成可以被單片機(jī)接受的 TTL/COMS 兼容信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用 555 構(gòu)成的施密特觸發(fā)器作為整形電路。整形電路將正弦波轉(zhuǎn)化為 5V的方波信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行頻率測(cè)量。電路如圖 所示。 圖 3. 5整形電路 施密特觸發(fā)器用于波形變換和整形，有著極為廣泛的應(yīng)用。圖 是 555 構(gòu)成的基本的施密特觸發(fā) 器電路對(duì)不同信號(hào)的整形、變換波形。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 ab c 圖 3. 6施密特觸發(fā)器對(duì)波形整形的原理圖 555 可以看成一個(gè) RS 觸發(fā)器，它的位置電平 VT≤ 1/3VDD，而其復(fù)位電平VT+≥ 2/3VDD(閥值電平 )。因此，設(shè)置 R1=R2=10kΩ，使得 6 腳的偏置電壓在1/2VDD 介于兩個(gè)閥值電平之間。 如圖 所示，當(dāng)輸入的正弦波電壓的瞬時(shí)的電壓低于 1/3VDD 時(shí)， 555 置位，輸出呈高電平；而當(dāng)瞬時(shí)電壓高于 2/3VDD 復(fù)位 ，輸出呈低電平。在輸出端得到規(guī)則的矩形脈沖，對(duì)波形進(jìn)行了變換和整形。 脈沖信號(hào)再傳輸過程中前后沿產(chǎn)生了振顫或震蕩，使用施密特觸發(fā)器，可以進(jìn)行整形，如圖 、 。 單片機(jī)本身只能識(shí)別和處理一種離散的數(shù)字信號(hào)，而在實(shí)際的控制系統(tǒng)中，需要監(jiān)測(cè)和控制的是一些電壓、電流等隨時(shí)間連續(xù)變化的電物理量，所以為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的控制和檢測(cè)， A／ D轉(zhuǎn)換電路是必不可少的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。 本設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換器采用主次逼近型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，芯片的管腳圖如圖 所示。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 3. 7 ADC0809芯片管腳圖 ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成（見圖 1）。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn) 換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 晶振電路部分 AT89C52 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2 通常取 30pF 左右，可以穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。在本設(shè)計(jì)中選用的是 12MH 的石英晶振和 33pF 的電容。電路如圖 所示。 圖 晶振電路 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 顯示電路 系統(tǒng)的顯示電路如下圖 所示。 圖 選型 液 晶顯示器件（ LCD）獨(dú)具的低壓、微功耗特性使他在單片機(jī)系統(tǒng)中特得到了廣泛的應(yīng)用，常用的液晶顯示模塊分為數(shù)顯液晶模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊，其中圖形液晶模塊在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，因?yàn)闈h字不能象西文字符那樣用字符模塊即可顯示，要想顯示漢字必須用圖形模塊。 LM041L 的字符型液晶顯示器如圖 所示。 圖 LCD管腳圖 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 接口說明 LM041L 的字符型液晶顯示器各引腳的功能如表 所示。 表 LCD接口說明表 管腳號(hào) 管腳 電平 說明 1 VSS 0V 邏輯電源地 2 VDD 邏輯電源地 3 VEE LCD 驅(qū)動(dòng)電源 4 RS H/L 數(shù)據(jù) \指令選擇：高電平：數(shù)據(jù) D0D7將送入顯示 RAM； 低電平：數(shù)據(jù) D0D7將送入指令寄存器執(zhí)行 5 R/W H/L 讀 \寫選擇： 高電平：讀數(shù)據(jù)；低電平：寫數(shù)據(jù) 6 E H/L 讀寫使能，高電平有效，下降沿鎖定數(shù)據(jù) 7 DB0 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 8 DB1 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 9 DB2 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸 出引腳 10 DB3 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 11 DB4 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 12 DB5 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 13 DB6 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 引腳 14 DB7 H/L 數(shù)據(jù)輸入輸出引腳 電源電路的設(shè)計(jì) 直流電源電路一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。如圖 所示。 變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路AC 220 VUi U 1 U 2 U 3 U 0+RL 圖 電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V的交流電壓變成整流 電路所需要的電壓U1。 整流電路的作用是將交流電壓 U1變換成脈動(dòng)的直流 U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二極管構(gòu)成整流橋堆來執(zhí)行，常見的整流二極管有IN400 IN5148 等，橋堆有 RS210 等。濾波電路作用是將脈動(dòng)直流 U2濾除紋波，變成紋波小的 U3，常見的電路有 RC 濾波、 KL 濾波、 ∏ 型濾波等，常用的選RC 濾波電路。其中它們的關(guān)系為： 1nUUi ? 其中， n 分別為變壓器的變比。 12 )~( UU ? 每只二極管或橋堆所承受的最大反向電壓 12UURM ? 對(duì)于橋式整流電路，每只二極管的平均電流 RUII RAVD 1)( ?? RC 濾波電路中， C 的選擇應(yīng)適應(yīng)下式，即 RC 放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)滿足： RC=（ 3～ 5） T/2 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 式中 T 為輸入交流信號(hào)周期； R 整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。穩(wěn)壓的作用是將濾波電路輸出電壓經(jīng)穩(wěn)壓后，輸出較和穩(wěn)定的電壓。常見的穩(wěn)壓電路有三端穩(wěn)壓器、串聯(lián)式穩(wěn)壓電路等。 常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波、倍壓整流濾波電路如圖 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 12 F e b 2020 S he e t of F i l e : H : \電源設(shè)計(jì) \電源原理圖 .D db D r a w n B y :RUCT U i+RUC+TRUC+T（ a ）全波整流電容濾波電路 （ b ）橋式整流電容濾波電路 （ c ）二倍壓整流電容濾波電路O O OL L LU iU iU i++ +/2/2 圖 常見整流濾波電路 電源原理如圖 所示。 圖 電源電路 原理說明：首先交流電通過整流變壓器把 220V的交流電變成 5V的交流電，然后通過整流橋，將交流變成直流，然后通過電容濾波，使電壓變得平穩(wěn)，然后通過集成穩(wěn)壓器 LW7812 和 LW7912，最后得到177。 5V穩(wěn)定電壓 。 串口通信電路 51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，比如計(jì)算機(jī)的串口是RS232 電平的，而單片機(jī)的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個(gè) 電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片 MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個(gè)三極管進(jìn)行唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡(jiǎn)單可靠。我們采用了三線制連接串口，也就是說和計(jì)算機(jī)的 9 針串口只連接其中的 3 根線：第 5 腳的 GND、第 2 腳的 RXD、第 3 腳的 TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如下圖所示， MAX232 的第 10 腳和單片機(jī)的 11 腳連接，第 9 腳和單片機(jī)的10 腳連接，第 15 腳和單片機(jī)的 20 腳連接。 圖 串口通信電路 串行通信是指數(shù)據(jù)按位順序傳送的通信。串行數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)是：通信線路簡(jiǎn)單 ，最多只需一對(duì)傳輸線即可實(shí)現(xiàn)通信，成本低但速度慢，其通信線路既能傳送數(shù)據(jù)信息，又能傳送聯(lián)絡(luò)控制信息；它對(duì)信息的傳送格式有固定要求，具體分為異步和同步兩種信息格式．與此相應(yīng)有異步通信和同步通信兩種方式；在串行通信中，對(duì)信息的邏輯定義與 TTL不兼容，需要進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換：計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳送大多是串行的，其傳送的距離可以從幾米到幾千公里。單片機(jī)中使用的串行通信通常都是異步方式的。 MCS51內(nèi)部的串行口，大大擴(kuò)展了 MSC51的應(yīng)用范圍。利用串行口可以實(shí)現(xiàn) MSC51之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的串行通信、多機(jī)通信以及 MSC51與 PC機(jī)間的單機(jī)或多機(jī)通信。 MSC51串行口的輸入、輸出均為 TTL電平。這種以 TTL電平串行輸出數(shù)據(jù)的方式，抗干擾能力差，傳輸距離短。為了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距離，一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行接口，如 RS232C、 RS422A、 RS485等標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)串行通信。 RS232C是異步通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)串行接口，它定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（ DCE）之間的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，主要包括了有關(guān)串行數(shù)據(jù)的電氣和機(jī)械方面的規(guī)定。 唐山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 目前的 PC機(jī)都配有標(biāo)準(zhǔn)的 RS232接口， RS232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了 25針連接器，但在實(shí)際應(yīng)用中并不一定用到 RS232C的全部信號(hào)線，所以， PC機(jī)配置的都是 9針“ D”型連接器。圖 為 RS232C的“ D”型 9針插口的引腳定義。 在通常的異步串行通信中只使用其中三個(gè)引腳，即引腳 2(接收 RXD)、引腳3(發(fā)送 TXD)、引腳 5(信號(hào)地 SG)．各引腳功能如圖 ． SGRIDTRCTSTXDRTSRXDDSRDCD 圖 九針串口引腳