【文章內(nèi)容簡介】 或電流)中的脈動成分．得到比較平滑的直流電壓。實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 濾煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）10一、電容濾波電路最簡單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負載電阻 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。此時整流二極管工作在非線性區(qū)域，分析時要從二極管單向?qū)щ娞匦猿霭l(fā)，特別注意電容兩端電壓對二極管工作特性的影響。當(dāng)輸出端接負載電阻 時，設(shè)電容兩端初始電壓力零，在 t＝0 時刻接通電源。則 由零LR 2u開始上升時，二極管 Dl，D3 正偏導(dǎo)通，電源通過 DD3 向負載電阻 提供電流，同LR時向電容 C 充電，充電時間常數(shù) τ 充=2RDC式中 RD 為二極管的正向?qū)娮?，其值非常小。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．并達到 ≥ 時，4 個二極管反偏截止．2u cu2二、電感濾波電路電感濾波電路如圖 3—7 所示，即在整流電路與負載電阻 之間串聯(lián)一個電感器 L。LR由于在電流變化時電感線圈中將產(chǎn)生自感電動勢來阻止電流的變化，使電流脈動趨于平緩， 、起到濾波作用。電感 L 與負載 串聯(lián)。當(dāng)流過電感 L 的電流增大時，電感產(chǎn)生的自感電動勢阻止電LR流的增加；當(dāng)電流減小時，自感電動勢則阻止電流的減小?？梢?，電感濾波器的電感量愈大，自感電動勢愈大，單向脈動電流流經(jīng)電感線圈時就愈平滑。電感濾波電路輸出電壓較低，但輸出電壓波動小，隨負載變化也很小，因而適用于負載電流較大的場合。由于電感量大時體積也大，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大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）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。脈動電壓經(jīng)過雙重濾波，交流分量大部分被電感器阻止，即使有小部分通過電感器，再經(jīng)過電容濾波，這樣負載上的交流分量也很小，便可達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 來代替電感器 L。一般 R 取幾十歐到幾百歐。當(dāng)使用一級復(fù)式濾波達不到對輸出電壓的平滑性要求時，可以增添級數(shù) 。如圖 3—11 所示。圖 3—10 RCπ 型濾波電路 圖 3—11 多級 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。圖 3—7 單相橋式整流電感濾波電路煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）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接線端子。 圖 312 集成穩(wěn)壓器 控制模塊電路分析與設(shè)計 控制模塊電路分析一、 二軸數(shù)控機床的控制要求① 步進電機選用三四相單極，單相最大驅(qū)動電流為 2A，最大相電壓為 12V，其脈沖當(dāng)量為 ，插補周期不超過 1ms；② 主要用單片機控制步進電機實現(xiàn)工作臺的 x 向、y 向運動，直線插補和圓弧插補及實現(xiàn)其它功能，同時可以用鍵盤輸入作為輔助控制；③ 能適時顯示工作臺的當(dāng)前運動情況；④ 采用軟硬件進行環(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，8155，74ls373,74ls138,L297,L298,8279，6264，鍵盤等 部分硬件簡介一 、AT89C52 單片機 AT89C52 是一種帶 8k 字節(jié)可重復(fù)擦寫的 flashs 閃速存儲器的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(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 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，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廉的方案。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）13AT89C52圖 3141．主要特性：與 MCS51 兼容 16k 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定256*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線三個 16 位定時器/計數(shù)器5 個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2 管腳說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 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，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(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大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）14低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1” 時，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，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)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時，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，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）15XTAL2：來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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。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，定時器，計數(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 8 位、1 個 6 位的可編程并行 I/O 口，和 1個 14 位定時器/計數(shù)器。由于 8155 既具有 RAM 又具有 I/O 口，因而是單片機系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一。1 引腳說明8155 共 40 個引腳，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；單片機和 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)信息都是通過它來傳送的。CE：片選信號線，低電平有效。RD：存儲器讀信號線，低電平有效。WR：存儲器寫信號線，低電平有效。ALE：地址及片選信號鎖存信號線，高電平有效。在下降沿時將地址及片選信號鎖存到器件中。IO/M：IO 接口與存儲器選擇信號線，高電平選擇 I/O，低電平選擇存儲器。PA7—PA0：A 口輸出/輸入線。PB7—PB0：B 口輸出/輸入線。PC5—PC0：C 口輸出/輸入或控制信號線，用作控制信號時其功能如下：PC0：A INTR （A 口中斷信號線）PC1：A BF （A 口緩沖器滿信號線）PC2：ASTB（ A 口選通線）PC3：B INTR（B 口中斷信號線）煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）16圖 315 8155 引腳與邏輯圖PC4：B BF（B 口緩沖器滿信號線）PC5：BSTB （B 口選通線）煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）17TM1TM2 IEB IEA PC2 PC1 PAPBA 口方式B口方式B口A口計數(shù)器方式00:空操作01:停止計數(shù)10:計滿后停止11:開始計數(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 定時器低 8 位ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ ⅹ 1 0 1 定時器高 6 位和 2 位計數(shù)器方式位TIMER IN：定時器 /計數(shù)器輸入端；TIMER OUT：定時器/計數(shù)器輸出端；RESET：復(fù)位信號線。8155 引腳與邏輯如圖 315 所示。當(dāng) IO/M=0（低電平時） ，表示 AD7—AD0 輸入的是存儲器地址，尋址范圍為 00—FFH；當(dāng) IO/M=1（高電平時） ，表示 AD7—AD0 輸入的是 I/O 接口地址，其編碼如表 32 所示。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）18圖 316 8155 工作控制字2 工作方式8155 有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)標(biāo)志