【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 或電流)中的脈動(dòng)成分．得到比較平滑的直流電壓。實(shí)用濾波電路的形式很多，如電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波電路(包括倒 L 型、Rc —π 型、LC—π 型濾波) 等，如圖 3—5 所示。3 濾煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10一、電容濾波電路最簡(jiǎn)單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負(fù)載電阻 并聯(lián)一電容器 C，LR利用電容器的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。圖 3—6 所示為單相橋式整流電容濾波電路。此時(shí)整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時(shí)要從二極管單向?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對(duì)二極管工作特性的影響。當(dāng)輸出端接負(fù)載電阻 時(shí)，設(shè)電容兩端初始電壓力零，在 t＝0 時(shí)刻接通電源。則 由零LR 2u開始上升時(shí)，二極管 Dl，D3 正偏導(dǎo)通，電源通過(guò) DD3 向負(fù)載電阻 提供電流，同LR時(shí)向電容 C 充電，充電時(shí)間常數(shù) τ 充=2RDC式中 RD 為二極管的正向?qū)娮瑁渲捣浅Ｐ?。忽?RD 的影響，電容 C 兩端的電壓將按 的規(guī)律上升；當(dāng)電源電壓開始下降．并達(dá)到 ≥ 時(shí)，4 個(gè)二極管反偏截止．2u cu2二、電感濾波電路電感濾波電路如圖 3—7 所示，即在整流電路與負(fù)載電阻 之間串聯(lián)一個(gè)電感器 L。LR由于在電流變化時(shí)電感線圈中將產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)來(lái)阻止電流的變化，使電流脈動(dòng)趨于平緩， 、起到濾波作用。電感 L 與負(fù)載 串聯(lián)。當(dāng)流過(guò)電感 L 的電流增大時(shí)，電感產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻止電LR流的增加；當(dāng)電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)則阻止電流的減小。可見，電感濾波器的電感量愈大，自感電動(dòng)勢(shì)愈大，單向脈動(dòng)電流流經(jīng)電感線圈時(shí)就愈平滑。電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動(dòng)小，隨負(fù)載變化也很小，因而適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。由于電感量大時(shí)體積也大，在小型電子設(shè)備中很少采用電感濾波方式。圖 3—6 橋式整流電容濾波電路煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11三、復(fù)式濾波電路復(fù)式濾波電路是用電容器、電感器和電阻器組成的濾波器，通常有 LC 型、LC π 型、 RCπ 型幾種。它的濾波效果比單一使用電容或電感濾波要好得多，其應(yīng)用較為廣泛。圖 3—8 所示是 LC 型濾波電路，它由電感濾波和電容濾波組成。脈動(dòng)電壓經(jīng)過(guò)雙重濾波，交流分量大部分被電感器阻止，即使有小部分通過(guò)電感器，再經(jīng)過(guò)電容濾波，這樣負(fù)載上的交流分量也很小，便可達(dá)到濾除交流成分的目的。圖 3－9 所示是 LCπ 型濾波電路，可看成是電容濾波和 LC 型濾波電路的組合，因此濾波效果更好，在負(fù)載上的電壓更平滑。由于 LCπ 型濾波電路輸入端接有電容，在通電瞬間因電容器充電會(huì)產(chǎn)生較大的充電電流，所以一般取 C1C2，以減小浪涌電流。 圖 3—8 LC 型濾波電路 圖 3—9 LCπ 型濾波電路圖 3—10 所示是 RCπ 型濾波電路。在負(fù)載電流不大的情況下，為降低成本小體積，減輕重量，選用電阻器 R 來(lái)代替電感器 L。一般 R 取幾十歐到幾百歐。當(dāng)使用一級(jí)復(fù)式濾波達(dá)不到對(duì)輸出電壓的平滑性要求時(shí)，可以增添級(jí)數(shù) 。如圖 3—11 所示。圖 3—10 RCπ 型濾波電路 圖 3—11 多級(jí) RC 濾波電路3. 直流穩(wěn)壓電源由分立元件組成的直流穩(wěn)壓電路，需要外接不少元件，因而體積大，使用不便。集成穩(wěn)壓電路是將穩(wěn)壓電路的主要元件甚至全部元件制作在一塊硅基片上的集成電路，因而具有體積小、使用方便、工作可靠等特點(diǎn)。圖 3—7 單相橋式整流電感濾波電路煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12集成穩(wěn)壓器的種類很多，作為小功率的直流穩(wěn)壓電源，應(yīng)用最為普遍的是三端式串聯(lián)型集成穩(wěn)壓器。其外形圖如圖 312 所示三端式是指穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)接線端子。 圖 312 集成穩(wěn)壓器 控制模塊電路分析與設(shè)計(jì) 控制模塊電路分析一、 二軸數(shù)控機(jī)床的控制要求① 步進(jìn)電機(jī)選用三四相單極，單相最大驅(qū)動(dòng)電流為 2A，最大相電壓為 12V，其脈沖當(dāng)量為 ，插補(bǔ)周期不超過(guò) 1ms；② 主要用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的 x 向、y 向運(yùn)動(dòng)，直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)及實(shí)現(xiàn)其它功能，同時(shí)可以用鍵盤輸入作為輔助控制；③ 能適時(shí)顯示工作臺(tái)的當(dāng)前運(yùn)動(dòng)情況；④ 采用軟硬件進(jìn)行環(huán)形分配及鍵盤掃描。二、控制電路中用到的主要硬件設(shè)備有：AT89C52 單片機(jī)，8155，74ls373,74ls138,L297,L298,8279，6264，鍵盤等 部分硬件簡(jiǎn)介一 、AT89C52 單片機(jī) AT89C52 是一種帶 8k 字節(jié)可重復(fù)擦寫的 flashs 閃速存儲(chǔ)器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13AT89C52圖 3141．主要特性：與 MCS51 兼容 16k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定256*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2 管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1” 時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）15XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4 芯片擦除： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。二 、8155 芯片8155 芯片內(nèi)包含有 256 字節(jié) RAM，2 個(gè) 8 位、1 個(gè) 6 位的可編程并行 I/O 口，和 1個(gè) 14 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。由于 8155 既具有 RAM 又具有 I/O 口，因而是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一。1 引腳說(shuō)明8155 共 40 個(gè)引腳，采用了雙列直插的封裝，主要引腳功能如下：AD7—AD0：地址數(shù)據(jù)總線；單片機(jī)和 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)信息都是通過(guò)它來(lái)傳送的。CE：片選信號(hào)線，低電平有效。RD：存儲(chǔ)器讀信號(hào)線，低電平有效。WR：存儲(chǔ)器寫信號(hào)線，低電平有效。ALE：地址及片選信號(hào)鎖存信號(hào)線，高電平有效。在下降沿時(shí)將地址及片選信號(hào)鎖存到器件中。IO/M：IO 接口與存儲(chǔ)器選擇信號(hào)線，高電平選擇 I/O，低電平選擇存儲(chǔ)器。PA7—PA0：A 口輸出/輸入線。PB7—PB0：B 口輸出/輸入線。PC5—PC0：C 口輸出/輸入或控制信號(hào)線，用作控制信號(hào)時(shí)其功能如下：PC0：A INTR （A 口中斷信號(hào)線）PC1：A BF （A 口緩沖器滿信號(hào)線）PC2：ASTB（ A 口選通線）PC3：B INTR（B 口中斷信號(hào)線）煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）16圖 315 8155 引腳與邏輯圖PC4：B BF（B 口緩沖器滿信號(hào)線）PC5：BSTB （B 口選通線）煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）17TM1TM2 IEB IEA PC2 PC1 PAPBA 口方式B口方式B口A口計(jì)數(shù)器方式00:空操作01:停止計(jì)數(shù)10:計(jì)滿后停止11:開始計(jì)數(shù)0:輸入1:輸出0:禁止中斷1:允許中斷00110110 方式1:A、B口基本I/O；C口輸入方式2:A、B口基本I/O；C口輸出方式3:A口選通I/O；B口基本I/O方式4:A、B口選通I/O表 32 地址與寄存器映射AD7～AD0A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0寄存器ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 0 命令/狀態(tài)寄存器（命令狀態(tài)口）ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 0 1 A 口（PA7～PA0 ）ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 0 1 0 B 口（ PB7～PB0）ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 C 口（ PC7～PC0）ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 0 定時(shí)器低 8 位ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 1 定時(shí)器高 6 位和 2 位計(jì)數(shù)器方式位TIMER IN：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器輸入端；TIMER OUT：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器輸出端；RESET：復(fù)位信號(hào)線。8155 引腳與邏輯如圖 315 所示。當(dāng) IO/M=0（低電平時(shí)） ，表示 AD7—AD0 輸入的是存儲(chǔ)器地址，尋址范圍為 00—FFH；當(dāng) IO/M=1（高電平時(shí)） ，表示 AD7—AD0 輸入的是 I/O 接口地址，其編碼如表 32 所示。煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）18圖 316 8155 工作控制字2 工作方式8155 有一個(gè)控制命令寄存器和一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志