【文章內(nèi)容簡介】 三極管，如 901 9013 等。優(yōu)點：易于控制。缺點：浪費單片機的管腳資源，穩(wěn)定性差。方案 2：選擇模擬開關(guān)芯片。優(yōu)點：易于控 制，節(jié)約單片機管腳資源，產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，穩(wěn)定性好，易于采購。 理想的多路開關(guān)其開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時的電阻為零此外，還希望它切換速度快，噪音小，壽命長，工作可靠。在計算機控制系統(tǒng)中多采用集成電路多路開關(guān)，其種類、型號都比較多，有 8 通道、 16 通道、甚至 32 通道的。常用的多路開關(guān)有 CD4051(八選 1)、菜單 4052（雙四選 1 ）、 cd4067（十六八選 1）等。本設(shè)計選擇的是 CD4051 芯片。 下面是對 CD4051 芯片的詳細介紹： 14 CD4051 引腳圖 如下： 圖 CD4051引角圖 功能圖 如下 ： 圖 CD4051功能圖 CD4051是 8通道多路開關(guān)，由邏輯電平轉(zhuǎn)換、二進制譯碼器和 8個開關(guān)電路組成。 CD4051的引腳如圖 ，圖中 C、 B、 A是二進 15 制的控制輸入端， INH是允許輸入端。當(dāng) INH為高電平時，不論從 A、B、 C端輸入何值， 8個通道均不通；當(dāng) INH為低電平時，允許由 A、 B、C端輸入 3位二進制數(shù)，在 8路通道中選擇一路將輸入和輸出接通。CD4051允許雙向使用，改變圖中 IN/OUT和 OUT/IN的接法，可以實現(xiàn)“多到一”或“一到多”的轉(zhuǎn)換。 CD4051是計算機控制系統(tǒng)中廣泛使用的 模擬開關(guān)，直流供電電源為 VDD =5～ 15V，輸入電壓 UIN =0～ VDD ，它所能傳送的數(shù)字信號電位變化范圍為 3～ 15V，模擬信號峰峰值為 15V，當(dāng) VEE 接負電源時，正、負模擬電壓均可通過。接通電阻小，一般小于 80Ω， 斷開電阻高，在 VDD VEE =10V時，泄漏電流的典型值為177。 10nA。 CD4051 應(yīng)用上有個非常值得注意的地方，那就是 VDD 的大小會影響到芯片對選通管腳的選擇端口 A、 B、 C 電壓高低的識別。比如當(dāng) VDD10V 時，要給 A 賦高于 6V 的電壓才認為是 A 至 1 了。當(dāng)VDD=8V 時，只要給 A 賦 5V ， A 就至 1。 （ 2） 開關(guān)管的選擇 開關(guān)管的要求： 必須能承受大功率。 開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時的電阻為幾乎為零。 希望它切換速度快，噪音小，壽命長，工作可靠。 對于這樣苛刻的要求也只有場效應(yīng)管方能勝任。 場效應(yīng)管與晶體管不同 ,它是一種電壓控制器件 (晶體管是電流控制器件 ),其特性更象電子管 ,它具有很高的輸入阻抗 ,較大的功率增益 ,由于是電壓控制器件所以噪聲小 。 場效應(yīng)管是一種單極型晶體管 ,它只有一個 PN 結(jié) ,在 16 零偏壓的狀態(tài)下 ,它是導(dǎo)通的 ,如果在其柵極 (G)和源極 (S)之間加上一個反向偏壓 (稱柵極偏壓 )在反向電場作用下 PN 變厚 (稱耗盡區(qū) )溝道變窄 ,其漏極電流將變小 ,反向偏壓達到一定時 ,耗盡區(qū)將完全溝道 夾斷 ,此時 ,場效應(yīng)管進入截止狀態(tài) ,此時的反向偏壓我們稱之為夾斷電壓 ,用 Vpo 表示 ,它與柵極電壓 Vgs 和漏源電壓 Vds 之間可近以表示為Vpo=Vps |Vgs|,這里 |Vgs|是 Vgs的絕對值 。 當(dāng) Vgs=0時 Id(漏極電流 )=0,只有當(dāng) Vgs 增加到某一個值時才開始導(dǎo)通 ,有漏極電流產(chǎn)生 。 并稱開始出現(xiàn)漏極電流時的柵源電壓 Vgs 為開啟電壓 。 本設(shè)計是給 Vgs 提供足夠大的電壓，使場效應(yīng)管工作在放大區(qū)， Ids 完全取值 于 Rds。 本設(shè)計選擇了 IRF3205，下面是對 IRF3205 的詳細介紹： IRF3205 是大功率場效應(yīng)管 , 開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時的電阻為幾乎為零 ,切換速度快 ,只要應(yīng)用得當(dāng) ,能長時間工作 。 以下通過圖片來描述 IRF3205 場效應(yīng)管 與 Id 的關(guān)系 , 與Id 的關(guān)系 。 17 圖 在室溫 25攝氏度下典型的輸出特性 圖 10 在 175攝氏度下典型的輸出特性 從以上 2圖可以看出 與 Id的關(guān)系基本不受溫度的影響 ,且只要大于 1V, Id 足可以超過 15A。 利用這點可以很好的解決當(dāng) 為 時向 ATX 電源提供大 功率負載的問題 。 圖 典型的傳輸特性 從上圖可看出 ,只要 6V, Id 能有可達到 100A。 足以滿足產(chǎn)品設(shè)計要求 。 18 圖 開關(guān)時間波形 從上圖可以看出 IRF3205 易于控制 ,且開關(guān)時間短 。 顯示模塊 該模塊的功能 :實現(xiàn)對采集到信號的及時顯示 方案 1:用 LED 做時時動態(tài)顯示 。 優(yōu)點 :控制簡單 ,價格低廉 ,易于購買 。 缺點 :浪費 CPU 資源 。 方案 2:用 LCD 做靜態(tài)顯示 。 優(yōu)點 : 控制簡單 ,價格低廉 ,易于購買 ,可以有效的節(jié)約 CPU 資源 。 可以顯示字符 。缺點 :浪費單片機斷口 。本設(shè)計采用的是 LCD1602。 下面是 LCD1602 進行詳細資料 。 表 1602B引腳說明 編號 符號 引腳說明 編號號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 3 VL 對比度調(diào)節(jié) 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 6 E 模塊使能端 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口 7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 15 BLK 背光源地 8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 16 BLA 背光源正極 VDD：電源正極， － ，通常使用 5V 電壓； VL： LCD 對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0－ 5V。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”， 19 因此通常使用一個 10K 的電位器來調(diào)整對比度，或者直接串接一個電阻到地； RS： MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 MCU 要寫入指令時，使RS 為低電平； MCU 要寫入數(shù)據(jù)時，使 RS 為高電平； R/W：讀寫控制端。 R/W 為高電平時，讀取數(shù)據(jù)； R/W 為低電平時，寫入數(shù)據(jù)； E： LCD 模塊使能信號控制端。寫數(shù)據(jù)時，需要下降沿觸發(fā)模塊。 D0－ D7： 8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果 MCU 的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－ D7 接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用 4 位數(shù)據(jù)傳送方式； BLA： LED 背光正極。需要背光時， BLA 串接一個限流電阻接VDD， BLK 接地，實測該模塊的背光電流為 50mA 左右； BLK： LED 背光地端。 根據(jù)資料 ,只要對各端口進行準確的控制 ,可以很容易的實現(xiàn)讀寫 。 20 3. 硬件電路 電源模塊 電源模塊采用的是最常用的 781 7805 穩(wěn)壓電路。硬件電路圖如下： 圖 直流電源 市電經(jīng)過 15V 的交流變壓器后進行整流穩(wěn)壓可得到 +12V、 +5V電壓。 21 單片機模塊 單片機模塊主要是起控制作用，具體電路圖如下： 圖 單片機控制模塊 為了便于畫圖，本設(shè)計主要是用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點來繪圖。單片機要工作的基本條件都必須有，它包括晶振、電源等。上圖中 CON16是 LCD顯示模塊。 22 AD 模塊 AD 模塊主要實現(xiàn)對 ATX電源輸出電壓的采集，具體電路如下： 圖 AD模塊 本模塊采用 IN1－ IN5 這 5 個 模擬量輸入通道 ，對 ATX 電源各個端口輸出電壓進行采集，單片機給出 控制 地址輸入 信號 A、 B、 C 和控制 信號 OE、 ST 控制其工作狀況， 數(shù)據(jù) 通過 IN1－ IN7 傳送給單片機。 與電腦電源的銜接模塊 從廢舊的主板上拆下與電源銜接的 20 針座子，因為該接口包括了電腦電源出來的所有需要檢測的電壓。 23 具體接口如下圖所示： 圖 電源接口 其中需注意的是 :必須將 4腳的針同時插上，保證連接。電腦電源才會啟動。其他的端口有多輸出端子，可以只接一個。 24 4. 軟件設(shè)計 系統(tǒng)總的流程圖 圖 系統(tǒng)流程 圖 CD4051 控制子程序 void cd4051() { 開啟信號？ 初始化各模塊， K=1 AD 采集 ++K==5？ 開始 結(jié)束 數(shù)據(jù)處理 顯示 25 switch(ccd) { case(1):{A1=1。B1=0。C1=0。} break。 case(2):{A1=0。B1=1。C1=0。} break。 case(3):{A1=0。B1=0。C1=1。} break。 case(4):{A1=0。B1=1。C1=1。} break。 case(5):{A1=1。B1=1。C1=1。} break。 case(6):{A1=0。B1=0。C1=0。} break。 case(7):{A1=1。B1=1。C1=0。} break。 case(8):{A1=1。B1=0。C1=1。} break。 default:{INH=1。} } INH=0。 } AD 轉(zhuǎn)換子程序 void ad() { switch(cad) { case(1):{A=1。F=1。C=0。} break。 case(2):{A=0。F=0。C=1。} break。 case(3):{A=0。F=1。C=0。} break。 case(4):{A=1。F=0。C=0。} break。 case(5):{A=1。F=0。C=1。} break。 26 default:{A=0。F=0。C=1。} } OE=0。 //啟動 ST=0。 ST=1。 ST=0。 OE=1。 delay1m(200)。 delay1m(200)。 //結(jié)束 P2=0xff。p20=p37。p21=p36。p22=p35。p23=p34。//數(shù)據(jù)高低位互換 p24=p33。p25=p32。p26=p31。p27=p30。 x1=P2。 } 顯示子程序 void setxy(char x,char y) /*X=行 (1~2)， Y=列 (1~16)*/ { //uchar c。 if(y1||y16)。 else{ switch(x){ case 1:DATA=0x80+y1。enable()。break。 case 2:DATA=0xc0+y1。enable()。break。 27 default:break。 } } } void enable(void) { RS=0。 RW=0。 E=0。 delay15(5)。 E=1。 } void enable1(void) { RS=1。 RW=0。 E=0。 delay15(1)。 E=1。 } 28 5. 調(diào)試 AD 芯片與下載線的影響 調(diào)試 AD 過程中， OE 端口直接用 P1^7 來控制，因為 OE 端口會硬件拉低，使得下載線端口出現(xiàn)異常，怎么也燒不進程序，開始以為是因為斷路、晶振等問題引起。后來才在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)是 OE 端口會硬件拉低引起的。 AD 的時序 ST 為轉(zhuǎn)換啟動信號。當(dāng) ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當(dāng) EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號，用于 控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 根據(jù)以上的資料