【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 確選擇參數(shù)，一般在 5～30pF。系統(tǒng)時(shí)鐘電路如圖 所示：1 2 M H ZX TA LC 13 0 p fC 23 0 p fGNDX TA L 1X TA L 2圖 系統(tǒng)時(shí)鐘電路? 系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)智能系統(tǒng)一般有開(kāi)關(guān)復(fù)位和上電復(fù)位電路。復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)通常有兩種方式：即專用監(jiān)控電路和 RC復(fù)位電路。前者電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，成本低，但復(fù)位可靠性相對(duì)較低；后者成本較高，復(fù)位可靠性高，尤其是高可靠重復(fù)復(fù)位。對(duì)于復(fù)位要求高的場(chǎng)合，大多采用這種方式。本系統(tǒng)采用的是 RC 復(fù)位電路。RC 復(fù)位電路的實(shí)質(zhì)是一階充放電電路，現(xiàn)結(jié)合圖 31 所示，說(shuō)明這種復(fù)位電路的特點(diǎn)。系統(tǒng)按鍵按下時(shí)該電路提供有效的復(fù)位信號(hào) RST（高電平） ，同時(shí)電容被短路放電；按鍵松開(kāi)時(shí)，VCC 對(duì)電容充電，充電電流在電阻上，RST 依然為高電平，仍然復(fù)位，充電完成后，電容相當(dāng)于開(kāi)路，RST 為低電平，正常工作。單片機(jī)復(fù)位電路如圖 所示： 8 圖 RC 復(fù)位電路? 電源電路的設(shè)計(jì)在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中，電源的設(shè)計(jì)是需要首先考慮，這決定了系統(tǒng)式采用是單電源方案還是多電源方案，系統(tǒng)的功耗有無(wú)特殊規(guī)定等。不同的電源方案決定了整個(gè)系統(tǒng)的方案和器件選擇。單片機(jī)的電源設(shè)計(jì)包含 3 個(gè)內(nèi)容，一方面是如何降低電源的功耗。二是如何設(shè)計(jì)外圍電路和單片機(jī)對(duì)不同電源電壓的需要，即電源分配方案的選擇；三是如何對(duì)電源進(jìn)行管理和監(jiān)控。設(shè)計(jì)電源首先要解決供電電流，估計(jì)供電電源的壽命，確定系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的總電流包括器件電流，分立元件電流和漏電流等，消耗電流 I 的計(jì)算公式為Ｉ＝Ｖ*Ｃ*f(V 為電壓，C 為電容，f 為頻率)電流的大小主要取決于系統(tǒng)的硬件情況，包括元件耗電，漏電等。本文的電源設(shè)計(jì)除主要考慮到系統(tǒng)的供電外還考慮到電源的方便性，所以本文采用的是市電供電方式，解決了電池供電的麻煩，但是市電所帶來(lái)的問(wèn)題主要有電壓過(guò)高且不穩(wěn)定，市電是交流電，沒(méi)辦法直接使用，所以本文設(shè)計(jì)了專用的電源電路，原理如圖 ：交流電源 變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電源 負(fù)載Ut tttUUU 圖 電源設(shè)計(jì)原理圖 9 為了給系統(tǒng)提供可靠的電流，變壓器選用 220V12V2A 的變壓器，整流采用二極管全橋整流方式，將負(fù)向電流整合成正向，為了整流安全，二極管中流過(guò)的最大電流應(yīng)大于流過(guò)的平均電流，二極管的反向電壓峰值應(yīng)比二極管在電路中承受的最高反向電壓大一倍左右，因此可以選用 2C12D 二極管。濾波電路的電容器較大，所以一般采用電解電容器，其具有極性，選擇時(shí)還要考慮耐壓。為了給電路提供一個(gè)穩(wěn)定的電流這里選用國(guó)家半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出來(lái)的比較成熟的一種線性半導(dǎo)體器件7805，該芯片為正穩(wěn)壓電路,TO220封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)熱，過(guò)流,過(guò)載保護(hù)電路。芯片完成對(duì)電源的穩(wěn)壓，本文采用了7805芯片，輸出的電壓均能滿足系統(tǒng)的需要。7805主要特點(diǎn)：（1）輸出電流可達(dá)1A（2）輸出電壓:+ 5V（3）過(guò)熱保護(hù)（4）短路保護(hù)電源電路如圖 所示：TRANS220V 12V1234BRIDGE1 32V VGNDIN OUT78051UF 1UF5V+100UF圖 電源電路圖 風(fēng)速測(cè)量的設(shè)計(jì) 風(fēng)速傳感器由于風(fēng)的壓力是小于2KP的，所以要選用一個(gè)微壓傳感器，這里選用美國(guó)的SMI系列硅微壓傳感器SM5551001D。硅微壓傳感器是當(dāng)今傳感器發(fā)展的前沿技術(shù)，硅半導(dǎo)體傳感器因其體積小、重量輕、成本低、性能好、易集成等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。能敏感微小被測(cè)量，可制成血壓壓力傳感器。SMI 硅微壓傳感器是價(jià)位低、線性度在 %到 %范圍內(nèi)的硅微壓力傳感器，最低滿量程 (1KPa)被列為超低壓力測(cè)量范圍。其以硅為材料制成，具有獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，采用輕細(xì)微機(jī)械加工和多次蝕刻制成惠斯通電橋于硅膜片上，當(dāng)硅片上方受力時(shí)產(chǎn)生變形，電阻產(chǎn)生壓阻效應(yīng)而失去電橋平衡，輸出與壓力成比例的電信號(hào)。SM5551001D壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電流/電壓的器件，可用于測(cè)量壓力、位移等物理量。此壓力傳感器的量程是2KP，輸入電壓是5V，最大電壓時(shí)10V，最大輸出電流是3mA。它的輸出電壓是25mv到75mv。SM5551001D特性： 10 1）無(wú)需校準(zhǔn)即能提供線性度優(yōu)于1%的傳感信號(hào)，因此是一種性能優(yōu)越、集成化的單片硅器件。2）使用了一套專門設(shè)計(jì)的軟件由計(jì)算機(jī)對(duì)傳感器作靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真，并進(jìn)一步計(jì)算壓力傳感器芯片的尺寸，使靈敏度和線性度滿足預(yù)定要求。在生產(chǎn)方面，官方采用雙板、CMOS 或 EPROM 等成功的工藝，從而提高器件的可靠性、增加成品率并降低成本。 信號(hào)放大部分放大器的選擇好壞對(duì)提高測(cè)量精度也十分關(guān)鍵，這里我選用 LM324。L M324 系 列 器 件 為 價(jià) 格 便 宜 的帶 有 真 差 動(dòng) 輸 入 的 四 運(yùn) 算 放 大 器 。 與 單 電 源 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 的 標(biāo) 準(zhǔn) 運(yùn) 算 放 大 器 相 比 ， 它 們 有 一 些 顯 著 優(yōu) 點(diǎn) 。該 四 放 大 器 可 以 工 作 在 低 到 伏 或 者 高 到 32 伏 的 電 源 下 ， 靜 態(tài) 電 流 為 MC1741 的 靜 態(tài) 電 流 的 五分 之 一 。 共 模 輸 入 范 圍 包 括 負(fù) 電 源 ， 因 而 消 除 了 在 許 多 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 中 采 用 外 部 偏 置 元 件 的 必 要 性 。 它 有5 個(gè) 引 出 腳 ， 其 中 “+”、 “”為 兩 個(gè) 信 號(hào) 輸 入 端 ， “V+”、 “V”為 正 、 負(fù) 電 源 端 ， “Vo”為 輸出 端 。 兩 個(gè) 信 號(hào) 輸 入 端 中 ， Vi（ ） 為 反 相 輸 入 端 ， 表 示 運(yùn) 放 輸 出 端 Vo 的 信 號(hào) 與 該 輸 入 端 的 位 相反 ； Vi+（ +） 為 同 相 輸 入 端 ， 表 示 運(yùn) 放 輸 出 端 Vo 的 信 號(hào) 與 該 輸 入 端 的 相 位 相 同 。 LM324 的 引 腳 排列 見(jiàn) 圖 。 圖 LM324 引腳圖參 數(shù) 描 述 ： 　 　 運(yùn) 放 類 型 :低 功 率 　 　 放 大 器 數(shù) 目 :4 　 　 帶 寬 : 　 　 針 腳 數(shù) :14 　 　 工 作 溫 度 范 圍 :0176。C to +70176。C 　 　 封 裝 類 型 :SOIC 　 　 3dB 帶 寬 增 益 乘 積 : 　 　 變 化 斜 率 :　 　 器 件 標(biāo) 號(hào) :324 　 　 器 件 標(biāo) 記 :LM324AD 　 　 增 益 帶 寬 : 　 　 工 作 溫 度 最 低 :0176。C 　 　 工 作 溫 度 最 高 :70176。C 11 　 　 放 大 器 類 型 :低 功 耗 　 　 溫 度 范 圍 :商 用 　 　 電 源 電 壓 最 大 :32V 　 　 電 源 電 壓 最 小 :3V 　 　 芯 片 標(biāo) 號(hào) :324 　 　 表 面 安 裝 器 件 :表 面 安 裝 　 　 輸 入 偏 移 電 壓 最 大 :7mV 　 　 運(yùn) 放 特 點(diǎn) :高 增 益 頻 率 補(bǔ) 償 運(yùn) 算 　 　 邏 輯 功 能 號(hào) :324 　 　 額 定 電 源 電 壓 , +:15V 　 LM324 的 特 點(diǎn) ： 　 　 路 保 護(hù) 輸 出 　 　 差 動(dòng) 輸 入 級(jí) 　 　 單 電 源 工 作 ： 3V32V 　 　 偏 置 電 流 ： 最 大 100nA 　 　 封 裝 含 四 個(gè) 運(yùn) 算 放 大 器 。 　 　 有 內(nèi) 部 補(bǔ) 償 的 功 能 。 　 　 模 范 圍 擴(kuò) 展 到 負(fù) 電 源 　 　 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 的 引 腳 排 列 入 端 具 有 靜 電 保 護(hù) 功 能 放 大 器 LM324 電 路 接 線 如 圖 所 示 ：+5R3100kR210kR110kVI VO圖 放 大 器 電 路 AD 轉(zhuǎn)化器工作原理ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛(ài)好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。串行 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC0832 的使用單片機(jī)控制系統(tǒng)中通常要用到 AD 轉(zhuǎn)換，根據(jù)輸出格式，常用的 AD 轉(zhuǎn)換方式可分為并行 AD 和串行 AD。并行方式一般在轉(zhuǎn)換后可直接接收，但芯片的引腳比較多；串行方式所用芯片引腳少，封裝小，但需要軟件處理才能得到所需要的數(shù)據(jù)?？墒菃纹瑱C(jī) I/O 引腳本來(lái)就不多，使用串行器件可以節(jié)省 I/O 資源。 12 ADC0832 是８位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可支持兩個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。相同功能的器件還有 ADC0834，ADC0838，ADC0831。所不同的是它們的輸入通道數(shù)量不同。它們的通道選擇和配置都是通過(guò)軟件設(shè)置。ADC0832 特點(diǎn)： 8 位 分 辨 率 ； 　 　 雙 通 道 A/D 轉(zhuǎn) 換 ； 　 　 輸 入 輸 出 電 平 與 TTL/CMOS 相 兼 容 ； 　 　 5V 電 源 供 電 時(shí) 輸 入 電 壓 在 0~5V 之 間 ； 　 　 工 作 頻 率 為 250KHZ， 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 為 32μ S； 　 　 一 般 功 耗 僅 為 15mW； 8P、 14P—DIP（ 雙 列 直 插 ） 、 PICC 多 種 封 裝 ； 商 用 級(jí) 芯 片 溫 寬 為 0176。C to +70176。C， 工 業(yè) 級(jí) 芯 片 溫 寬 為 ?40176。C to +85176。C；芯 片 接 口 說(shuō) 明 ： 　 　 CS_ 片 選 使 能 ， 低 電 平 芯 片 使 能 ； 　 　 CH0 模 擬 輸 入 通 道 0， 或 作 為 IN+/使 用 ； 　 　 CH1 模 擬 輸 入 通 道 1， 或 作 為 IN+/使 用 ； 　 　 GND 芯 片 參 考 0 電 位 （ 地 ） ； 　 　 DI 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 輸 入 ， 選 擇 通 道 控 制 ； 　 　 DO 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) 輸 出 ， 轉(zhuǎn) 換 數(shù) 據(jù) 輸 出 ； 　 　 CLK 芯 片 時(shí) 鐘 輸 入 ； Vcc/REF 電 源 輸 入 及 參 考 電 壓 輸 入 （ 復(fù) 用 ） ；ADC0832 為 8 位 分 辨 率 A/D 轉(zhuǎn) 換 芯 片 ， 其 最 高 分 辨 可 達(dá) 256 級(jí) ， 可 以 適 應(yīng) 一 般 的 模 擬 量 轉(zhuǎn) 換 要求 。 其 內(nèi) 部 電 源 輸 入 與 參 考 電 壓 的 復(fù) 用 ， 使 得 芯 片 的 模 擬 電 壓 輸 入 在 0~5V 之 間 。 芯 片 轉(zhuǎn) 換 時(shí) 間 僅為 32μ S， 據(jù) 有 雙 數(shù) 據(jù) 輸 出 可 作 為 數(shù) 據(jù) 校 驗(yàn) ， 以 減 少 數(shù) 據(jù) 誤 差 ， 轉(zhuǎn) 換 速 度 快 且 穩(wěn) 定 性 能 強(qiáng) 。 獨(dú) 立 的 芯片 使 能 輸 入 ， 使 多 器 件 掛 接 和 處 理 器 控 制 變 的 更 加 方 便 。 通 過(guò) DI 數(shù) 據(jù) 輸 入 端 ， 可 以 輕 易 的 實(shí) 現(xiàn) 通道 功 能 的 選 擇 。單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理：正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端與 DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時(shí)其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第 3 個(gè)脈沖下沉之前 DI 端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)見(jiàn)圖 ： 13 圖 選擇通道功能當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “0”時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“1” 、 “1”時(shí)，只對(duì) CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “0”時(shí)，將 CH0 作為正輸入端 IN+，CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為“0” 、 “1”時(shí)，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN，CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI 端的輸入電平就失去輸入作用，此后 DO/DI 端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出 DO 進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第 4 個(gè)脈沖下沉開(kāi)始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第 11 個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個(gè)字節(jié)的下沉輸出 DATD0。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了?！?　 作 為 單 通 道 模 擬 信 號(hào) 輸 入 時(shí)