【文章內(nèi)容簡介】 直流數(shù)字電壓表外圍元件的作用是：（1） RC1 為時鐘振蕩器的 RC 網(wǎng)絡(luò)。（2） RR3 是基準(zhǔn)電壓的分壓電路。R2 使基準(zhǔn)電壓 V=1V（3） RC3 為輸入端阻容濾波電路，以提高電壓表的抗干擾能力，并能增強它的過載能力。（4） CC4 分別是基準(zhǔn)電容和自動調(diào)零電容。（5） RC5 分別是積分電阻和積分電容。（6） CC7107 的第 21 腳（GND）為邏輯地，第 37 腳（TEST）經(jīng)過芯片內(nèi)部的500Ω 電阻與 GND 接通。（7） 芯片本身功耗小于 15mW（不包括 LED） ，能直接驅(qū)動共陽極的 LED 顯示器，不需要另加驅(qū)動器件，在正常亮度下每個數(shù)碼管的全亮筆畫電流大約為40～50mA。CC7107 沒有專門的小數(shù)點驅(qū)動信號，使用時可將共陽極數(shù)碼管的公共陽極接V+，小數(shù)點接 GND 時點亮，接 V+時熄滅。 ICL7107 使用注意事項：芯片的第一腳，是正放芯片，面對型號字符，然后，在芯片的左下方為第一腳。也可以把芯片的缺口朝左放置，左下角也就是第一腳了。許多廠家會在第一腳旁邊打上一個小圓點作為標(biāo)記。知道了第一腳之后，按照反時針方向去走，依次是第 2 至第 40 引腳。 （1 腳與 40 腳遙遙相對） 。 ：芯片第一腳是供電，正確電壓是 DC5V 。第 36 腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值是 100mV，第 26 引腳是負(fù)電源引腳，正確電壓數(shù)值是負(fù)的，在 －3V 至 －5V 都認(rèn)為正常，但是不能是正電壓，也不能是零電壓。芯片第 31 引腳是信號輸入引腳，可以輸入 177。 的電壓。在一開始，可以把它接地，造成“0”信號輸入，以方便測試。 27,28,29 引腳的元件數(shù)值，它們是 ,47K, 阻容網(wǎng)絡(luò)，這三個元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò)，不能使用瓷片電容。芯片的 33 和 34 腳接的 104 電容也不能使用瓷片電容。 ：芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，信號地是 30 腳，基準(zhǔn)地是 35 腳，通常使用情況下，這 4 個引腳都接地，在一些有特殊要求的應(yīng)用中（例如測量電阻或者比例測量） ，30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。：負(fù)電壓電源可以從電路外部直接使用 7905 等芯片來提供，但是這要求供電需要正負(fù)電源，通常采用簡單方法，利用一個 +5V 供電就可以解決問題。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來得到，這樣需要增加硬件成本。我們常用一只 NPN 三極管，兩只電阻，一個電感來進(jìn)行信號放大，把芯片 38 腳的振蕩信號串接一個 20K －56K 的電阻連接到三極管“B”極，在三極管“C”極串接一個電阻（為了保護）和一個電感（提高交流放大倍數(shù)） ，在正常工作時，三極管的“C”極電壓為 － 為最好。這樣，在三極管的“C”極有放大的交流信號，把這個信號通過 2 只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管，構(gòu)成倍壓整流電路，可以得到負(fù)電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。這個電壓，最好是在 － 到 － 之間。 ，也沒有“短路”或者“開路”故障，那么，電路就應(yīng)該可以正常工作了。利用一個電位器和指針萬用表的電阻 X1 檔，我們可以分別調(diào)整出 50mV,100mV,190 mV 三種電壓來，把它們依次輸入到 ICL7107 的第 31 腳，數(shù)碼管應(yīng)該對應(yīng)分別顯示 , 的數(shù)值，允許有 2 －3 個字的誤差。如果差別太大，可以微調(diào)一下 36 腳的電壓。 ：把 31 腳與 36 腳短路，就是把基準(zhǔn)電壓作為信號輸入到芯片的信號端，這時候，數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是 ，通常在 － 之間，越接近 越好。這個測試是看看芯片的比例讀數(shù)轉(zhuǎn)換情況，與基準(zhǔn)電壓具體是多少 mV 無關(guān)，也無法在外部進(jìn)行調(diào)整這個讀數(shù)。如果差的太多，就需要更換芯片了。 也經(jīng)常使用在 177。 量程，這時候，芯片 27,28,29 引腳的元件數(shù)值，更換為 ,470K, 阻容網(wǎng)絡(luò)，并且把 36 腳基準(zhǔn)調(diào)整到 就可以使用在177。 量程了。 LED 數(shù)碼管顯示接口 LED 數(shù)碼管LED 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件。圖 14a 為 數(shù)碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應(yīng) a~g 筆段構(gòu)成“”字形另一只發(fā)光二極管 Dp 作為小數(shù)點。因此這種 LED 顯示器稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)數(shù)碼。 圖 14 LED 數(shù)碼管LED 數(shù)碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖 14 示b、c 所示。共陽型是將各段發(fā)光二極管的正極連在一起，作為公共端 COM，公共端 COM 接高電平，a～g、Dp 各筆段通過限流電阻接控制端。某筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平時不發(fā)光。控制苛幾段筆段發(fā)光，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。共陰型是將各數(shù)碼發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端 COM 接地，某筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。LED 數(shù)碼管按其外形尺寸有多種形式，使用較多的是 和 ；按顯示顏色也有多種形式，主要有紅色和綠色；按亮度強弱可分為高亮和普亮，指通過同樣的電流顯示亮度不一樣，這是因發(fā)光二極管的材料不一樣而引起的。LED 數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據(jù)其材料不同正向壓降一般為～2V 額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。靜態(tài)顯示時取 10mA 為宜，動態(tài)掃描顯示可加大，可脈沖電流，但一般不超過 40mA。 LED 數(shù)碼管顯示方式和典型應(yīng)用電路LED 數(shù)碼管顯示電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。（1）靜態(tài)顯示方式在靜態(tài)顯示方式下，每一位顯示器的字段需要一個 8 位 I/O 口控制，而且該I/O 口須有鎖存功能，N 位顯示器就需要 N 個 8 位 I/O 口，公共端可直接接+5V（共陽）或接地（共陰） 。顯示時，每一位字段碼分別從 I/O 控制口輸出，保持不變直至 CPU 刷新顯示為止。也就是各字段的亮滅狀態(tài)不變。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用 I/O 口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數(shù)較少的場合。（2） 動態(tài)掃描顯示方式當(dāng)要求顯示位數(shù)較多時，為了簡化電路、降低硬件成本，通常采用動態(tài)掃描顯示電路。所謂動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的 a 段連在一起，b 段連在一起…g 段連在一起，共 8 段，由一個 8 位 I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰 COM）由另一個 I/O 口控制，如圖 15所示。這種連接方式由于將多位字段線連在一起，當(dāng)輸出字段碼時，由于多們同時選通，每一位將顯示相同的內(nèi)容。因此，要想顯示不同的內(nèi)容。必須采取輪流顯示的方式。即在某一瞬間時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極 LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平） ，其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位暗。同樣在下一瞬時，單獨顯示下一樣，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人的視覺滯留效應(yīng)，人們看到的是多位同時穩(wěn)定顯示。 圖 15 動態(tài)顯示 LED 數(shù)碼管連接方式本設(shè)計為靜態(tài)顯示，電路中圖所示。顯示器由 5 個 LED 數(shù)碼管組成。輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線 DIN 和移位信號 CLK。 5 個串/并移位寄存器芯片74LS164 首尾相連。每片的并行輸出作為 LED 數(shù)碼管的段碼。 變壓器的基本知識變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要用到，它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會有所不同的要求。變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有 E 型和 C 型鐵心。 變壓器的基本原理當(dāng)一個正弦交流電壓 U1 加在初級線圈兩端時，導(dǎo)線中就有交變電流 I1 并產(chǎn)生交變磁通 ф1，它沿著鐵心穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢 U2，同時 ф1 也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢E1，E1 的方向與所加電壓 U1 方向相反而幅度相近，從而限制了 I1 的大小。為了保持磁通 ф1 的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負(fù)載，初級線圈中仍有一定的電流，這個電流我們稱為“空載電流” 。如果次級接上負(fù)載，次級線圈就產(chǎn)生電流 I2，并因此而產(chǎn)生磁通 ф2，ф2的方向與 ф1 相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓 E1 減少，其結(jié)果使 I1 增大，可見初級電流與次級負(fù)載有密切關(guān)系。當(dāng)次級負(fù)載電流加大時 I1 增加，ф1 也增加，并且 ф1 增加部分正好補充了被 ф2 所抵消的那部分磁通，以保持鐵心里總磁通量不變。如果不考慮變壓器的損耗，可以認(rèn)為一個理想的變壓器次級負(fù)載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。變壓器能根據(jù)需要通過改變次級線圈的圈數(shù)而改變次級電壓，但是不能改變允許負(fù)載消耗的功率。 變壓器的損耗當(dāng)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動，因為鐵心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個旋渦所以稱為“渦流 ”。這個“渦流”使變壓器的損耗增加，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由“渦流”所產(chǎn)生的損耗我們稱為“鐵損” 。另外要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻，電流流過時這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，我們稱這種損耗為“銅損” 。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。由于變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率，為此我們引入了一個效率的參數(shù)來對此進(jìn)行描述，η=輸出功率 /輸入功率。 變壓器的材料要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關(guān)的材料要有一定的認(rèn)識，為此這里我就介紹一下這方面的知識。1 鐵心材料： 變壓器使用的鐵心材料主要有鐵片、低硅片，高硅片，的鋼片中加入硅能降低鋼片的導(dǎo)電性，增加電阻率，它可減少渦流，使其損耗減少。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質(zhì)量所用的硅鋼片的質(zhì)量有很大的關(guān)系，硅鋼片的質(zhì)量通常用磁通密度 B 來表示，一般黑鐵片的 B 值為 60008000、低硅片為900011000，高硅片為 1202216000，2 繞制變壓器通常用的材料有 漆包線，沙包線，絲包線，最常用的漆包線。對于導(dǎo)線的要求，是導(dǎo)電性能好，絕緣漆層有足夠耐熱性能，并且要有一定的耐腐蝕能力。一般情況下最好用Q2 型號的高強度的聚脂漆包線。3 絕緣材料在繞制變壓器中，線圈框架層間的隔離、繞阻間的隔離，均要使用絕緣材料，一般的變壓器框架材料可用酚醛紙板制作，層間可用聚脂薄膜或電話紙作隔離，繞阻間可用黃臘布作隔離。 4 浸漬材料：變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。第 2 章 單片機知識介紹 單片機簡介單片機 SCM(Single Chip Microputer)，即 MicroController，是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。主要包括了微處理器(CPU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸出口(1/0 口)和定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件。單片機自 70 年代出現(xiàn)以來，已經(jīng)有了很大的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于機械、測量控制、工業(yè)自動化、智能接口和智能儀表等許多領(lǐng)域。例如:單片機與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品相結(jié)合后簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)控制智能化，成為新一代的機、電一體化產(chǎn)品。利用單片機來構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。在大型工業(yè)測控系統(tǒng)中，單片機進(jìn)行接口的控制與管理，與計算機主機并行工作，可以大大提高系統(tǒng)運行速度。 單片機的結(jié)構(gòu)與組成目前，單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種類型：一種是將程序和數(shù)據(jù)存儲器分開使用，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，當(dāng)前的單片機大都是這種結(jié)構(gòu)。另一種是采用和 PC 機（Von Neumann）類似的原理，對程序和數(shù)據(jù)存儲器不作邏輯上的區(qū)分， 即普林斯頓（ Princeton）用來存放用戶程序，可分為 EPROM、OTP、ROM 和FLASH 等類。EPROM 型存 儲器編程后其內(nèi)容可用紫外線擦除，用戶可反復(fù)使用，故特別適用于開發(fā)過程，但 EPROM 型單片機價格很高。具有 ROM 型（掩膜型）存儲器的單片機價格最低，它適用于大批量生產(chǎn)。OTP 型（一次可編程）單片機介于 EPROM 和 ROM 型單片機之間，它允許用戶自己對其編程，但只能寫入一次。Flash 型（閃速型）單片機允許用戶使用編程工具或在線快速修改程序代碼，且可反復(fù)使用，故一推出就受到廣大用戶的歡迎。隨機存儲器（RAM）：用來存放程序運行時的工作變量和數(shù)據(jù)，由于 RAM 的制作工藝復(fù)雜，價格比 ROM 高得多，所以單片機的內(nèi)部 RAM 非常寶貴，通常僅有幾十到幾百個字節(jié)。最近出現(xiàn)了 EEPROM 或 FLASH 型的數(shù)據(jù)存儲器，方便用戶存放不經(jīng)常改變的數(shù)據(jù)及其它重要信息。單片機通常還有特殊寄存器和通用寄存器，它們是單片機中存取速度最快的存儲器，但通常存儲空間很小。中央處理器（CPU）:是單片機的核心單元，通常由算術(shù)邏輯運算部件 ALU 和控制部件構(gòu)成。CPU 就象人的大腦一樣，決定了單片機的運算能力和處理速度。并行輸入/輸出（I/O）端口:通常為獨立的雙向口，任何口既可以用作輸入方式，又可以作輸出方式，通過軟件編程來設(shè)定?，F(xiàn)代的單片機的 I/O 口也有不同的功能，有的內(nèi)部具有上拉或下拉電阻，有的是漏極開路輸出，有的能提供足夠的電流可以直接驅(qū)動外部