【文章內容簡介】 用戶選擇：按品種分有軍用、民用、I/O模塊；按輸出功能分有直流型、過零型、非過零型；按隔離方式有光隔離和變壓器隔離；按封裝結構形式分有塑封型和金屬殼全密封型故態(tài)繼電器，以及各種特殊用途的故態(tài)繼電器。 固態(tài)繼電器的應用特性由于固態(tài)繼電器是由固態(tài)元件組成的無觸電開關器件。這種結構特點決定了它比電磁繼電器電器工作可靠，壽命長，對外干擾小，能與邏輯電路兼容，抗干擾能力強，開關速度快，使用方便。但在使用時考慮其應用特性：（1）根據(jù)產(chǎn)品的功能不同，輸出電路可接交流或直流。對交流負載的控制有過零和非過零控制功能。（2）由于固態(tài)繼電器是一種電子開關，故有一定的通態(tài)壓降和斷態(tài)電流，其數(shù)值與產(chǎn)品規(guī)格有關。（3）負載短路易造成SSR的損壞，應特別注意避免。（4）必須考慮瞬態(tài)過電壓和斷態(tài)dv/dt對SSR的影響。部分SSR產(chǎn)品內部已含有瞬態(tài)抑制網(wǎng)路。圖312 固態(tài)繼電器控制波形固態(tài)繼電器不僅實現(xiàn)了小信號對大電流功率負載的開關控制，而且具有隔離功能。其典型應用狀態(tài)如下：如果采用集成電路門輸出驅動時，的驅動電流，最小工作電壓可達3V。對于一般TTL電路，如54/754H/74H和54S/74S等系列的門輸出可直接驅動，而對CMOS電路邏輯信號則應再加緩沖驅動器，SSR通常都采用邏輯1輸入驅動。利用固態(tài)繼電器器來控制加熱爐加溫。接在I/O口上的光電耦合器的通斷來控制加熱爐是否加溫。若I/O口給低電平，則固態(tài)繼電器工作。則有加熱爐的電路導通，加熱爐開始加溫。若I/O口給高電平，固態(tài)繼電器不工作，不能構成通路，這時，在加熱爐的回路中，出現(xiàn)斷點，加熱爐沒有通上電源，所以不用加溫。圖313 光電耦合器引腳圖在PB3（TC0）口的輸出端需連接一個光電耦合器，起到隔離和控制的作用。光電耦合器引腳如上圖所示。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電——光——電轉換器件。它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達林頓型、集成電路型等。圖314 固態(tài)繼電器的電路圖 鍵盤與顯示單元HA7279A是一種智能鍵盤和LED專用控制芯片，它帶有串行接口，可同時驅動８位共陰極式數(shù)碼管或64只獨立LED。文中詳述了該芯片的工作原理。工作時序及控制指令，給出了HD7279A與CPU的實際接口電路及設計程序，同時指出了實際應用中的一些注意事項。HD7279A是比高公司生產(chǎn)的單片具有串行接口。可同時驅動8位共陰極式數(shù)碼管(或64只獨立LED)的智能顯示驅動芯片，該芯片同時可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，一片即可完成LED顯示及鍵盤接口的全部功能。HD7279A和微處理器之間采用串行接口，其接口和外圍電路比較簡單，且占用口線少，加之它具有較高的性能價格比，因此，在微型控制器。智能儀表。控制面板和家用電器等領域獲得了日益廣泛的應用。 HD7279A的主要特點如下：（1）帶有串行接口，無需外圍元件便可直接驅動LED。（2）各位可獨立控制譯碼或非譯碼。消隱和閃爍等屬性。（3）具有(循環(huán))左移/(循環(huán))右移指令。（4）具有段尋址指令，可方便地用來控制獨立的ＬＥＤ顯示管。（5）64個鍵的鍵盤控制器內含去抖動電路。 引腳說明HD7279A一共有28個引腳，各引腳的主要功能如下：●RESET：復位端。當該引腳是低電平變成高電平，并保持25ms后，復位過程結束。通常，該端接＋5V電源；●DIG0～DIG7：8個LED管的位驅動輸出端；●SA～SG：LED數(shù)碼管的A段～G段的輸出端；●DP：小數(shù)點的驅動輸出端；●RC：外接振蕩元件連接端，電容的典型值為15PF。HD7279A與微處理器僅需4條接口線，其中CS為片選信號(低電平有效)。DATA為串行數(shù)據(jù)端，當向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時，DATA為輸入端；當HD7279A輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端。CLK為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿可表示數(shù)據(jù)有效。KEY為按鍵信號輸出端，該端在無鍵按下時為高電平；而在有鍵按下時變?yōu)榈碗娖?，并一直保持到按鍵釋放為止。 數(shù)碼顯示電路7279A的硬件電路如圖317所示，它共有28個引腳。RC引腳用于連接HD7279A的外接振蕩元件，其典型值為R=,C=15pF。RESET為復位端。該端由低電平變成高電平并保持25ms即復位結束。通常，該端接+5V即可。DIG0～DIG7分別為8個LED管的位驅動輸出端。SA～SG分別為LED數(shù)碼管的A段～G段的輸出端。DP為小數(shù)點的驅動輸出端。HD7279A片內具有驅動電路，它可以直接驅動1英吋或以下的LED數(shù)碼管，使外圍電路變得簡單可靠。DIG0～DIG7和SA～SG同時還分別是64個鍵盤列線和行線端口，完成對鍵盤的監(jiān)視、譯碼和鍵碼的識別。在8*8陣列中每個鍵的鍵碼是用十六進制表示的，可用鍵盤數(shù)據(jù)指令讀出，其范圍是00H～3FH。HD7279的與微處理器僅需4條接口線，其中CS為片選信號（低電平有效）。當微處理器訪問HD7279A（讀鍵號或寫指令）時，應將片選端置為低電平。DATA為串行數(shù)據(jù)端，當向HD7279A發(fā)送數(shù)據(jù)時，DATA為輸入端；當HD7279A輸出鍵盤代碼時，DATA為輸出端。CLK為數(shù)據(jù)串行傳送的同步時鐘輸入端，時鐘的上升沿就表示數(shù)據(jù)有效。KEY為按鍵信號輸出端，在無鍵按下時為高電平；而有鍵按下時此引腳變?yōu)榈碗娖讲⑶乙恢北３值芥I釋放為止。 控制指令和接口時序一．HD7279A指令系統(tǒng)由6條純指令、7條帶數(shù)據(jù)指令和1條讀鍵盤指令組成。6條純指令為：(1)復位指令。指令代碼為A4H，其功能為清除所有顯示，包括字符消隱屬性和閃爍屬性。(2)測試指令。指令代碼為BFH，其功能為將所有的LED點亮并閃爍，可用于自檢。(3)左移指令。指令代碼為A1H，其功能為將所有的顯示左移1位，移位后，最右位空（無顯示），不改變消隱和閃爍屬性。(4)右移指令。指令代碼為A0H，其功能與左移指令相似，只是方向相反。(5)循環(huán)左移指令。指令代碼為A3H，其功能為將所有的顯示循環(huán)左移1位。移位后，最左位內容移至最右位，不改變消隱和閃爍屬性。(6)循環(huán)右移指令。指令代碼為A2H，其功能與循環(huán)左移指令相似，只是方向相反。二．指令時序（1）純指令時序：微處理器發(fā)出8個CLK脈沖，向HD7279A傳送8位指令。DATA引腳為高阻狀態(tài)，如圖315所示。圖315 純指令時序（2）帶數(shù)據(jù)指令時序：微處理器發(fā)出16個CLK脈沖，前8個向HD7279A傳送8位指令；后8個向HD7279A傳送8位數(shù)據(jù)。DATA引腳為高阻狀態(tài)，如圖316所示。圖316 帶數(shù)據(jù)指令時序（3）讀鍵盤指令時序：微處理器發(fā)出16個CLK脈沖，前8個向HD7279A傳送8位指令，DATA引腳為高阻狀態(tài)；后8個由HD7279A向微處理器返回8位按鍵代碼，DATA引腳為輸出狀態(tài)。在最后1個CLK脈沖的下降沿DATA引腳恢復高阻狀態(tài)，如圖317所示。圖317 讀鍵盤指令時序 HD7279A的應用以及鍵盤顯示單元HD7279A的典型電路，使用時HD7279A應連接共陰極數(shù)碼管，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。如果不用鍵盤，則電路圖中連接到鍵盤的8只10ｋΩ電阻和8只100ｋΩ下拉電阻均可以省去。而如果使用鍵盤，則電路中的8只100ｋΩ下拉電阻則不能省略。除非不接數(shù)碼管，否則連接至DP及SA～SG的8只200Ω電阻也不能省去。318 鍵盤顯示電路引腳接線圖用于溫度設定的有0、9共10個數(shù)字鍵。功能鍵：復位鍵﹑設定值鍵﹑加熱鍵。在應用系統(tǒng)中為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，應用系統(tǒng)應設有按鍵或鍵盤。例如復位用復位鍵，功能轉換用的功能鍵以及數(shù)據(jù)輸入用的數(shù)字鍵盤等。應用系統(tǒng)中除了復位按鍵有專門的復位電路，以及專一的復位功能外，其他的按鍵或鍵盤都是以開關狀態(tài)來設置控制功能或輸入數(shù)據(jù)。因此，這些開關不只是簡單的電平輸入。編程掃描工作方式只有在CPU空閑時才調用鍵盤掃描子程序。因此，在應用系統(tǒng)軟件方案設計時，應考慮這種鍵盤掃描子程序的編程調用應能滿足鍵盤響應要求。當鍵盤有鍵按下時，要逐行或逐列掃描，以判定是哪一個按鍵按下。通常掃描方式有兩種，既掃描法和反轉法。本設計中采用掃描法。鍵盤顯示電路如圖318。 通信單元 MAX232資料簡介該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是10v +10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平，MAX232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。該器件符合TIA/EIA232F標準，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉換成5V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA232F電平。 主要特點●單5V電源工作。●LinBiCMOSTM工藝技術。●兩個驅動器及兩個接收器。●177。30V輸入電平?！竦碗娫措娏鳎旱湫椭凳?mA?！穹仙踔羶?yōu)于ANSI標準EIA/?！馝SD保護大于MILSTD883（方法3015）標準的2000V。 MAX232應用電路，注意電容接法。圖319 通信單元電路圖MAX232它是RS232C雙工發(fā)送器/接收器接口電路芯片，可以完成TTL/RS232電平的轉換，它的112引腳是TTL電平端，用來連接單片機的。MAX232獲得正負電源的另一種方法在單片機控制系統(tǒng)中，我們時常要用到數(shù)/模（D/A）或者模/數(shù)(A/D)變換以及其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負電源，例如：9V，9V，12V，12V。這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉換接口部件的小功率電源。在控制板上，我們有的只是5V電源，可又有很多方法獲得非5V電源如外接，DCDC變換。在這里我介紹一塊大家常用的芯片：MAX232是TTLRS232電平轉換的典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為的時候，若輸入為5V,輸出可以達到14V左右，輸入為0V，輸出可以達到14V，在扇出電流為20mA的時候，處處 電壓可以穩(wěn)定在12V和12V。因此，在功耗不是很大的情況下，可以將MAX232的輸出信號經(jīng)穩(wěn)壓塊后作電源使用。 ISP的工作原理ISP的實現(xiàn)相對要簡單一些，一般通用做法是內部的存儲器可以由上位機的軟件通過串口來進行改寫。對于單片機來講可以通過SPI或其它的串行接口接收上位機傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲器中。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機接口的這個串口，就可以實現(xiàn)芯片內部存儲器的改寫，而無須再取下芯片。 ISP的優(yōu)點ISP技術的優(yōu)勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發(fā)，單片機芯片可以直接焊接到電路板上，調試結束即成成品，免去了調試時由于頻繁地插入取出芯片對芯片和電路板帶來的不便。 ISP端口一般為SCK，MOSI，MISO，RESET。如圖320圖320 ISP 打印電路圖321 打印電路打印機選擇的是SJ系列打印機?？梢愿鶕?jù)客戶的不同需要，可以選擇不同的打印速度，不同的打印行寬，不同的文字和字體，以及并口、串口兩種不同接口，有廣泛的選擇余地，適用于各種不同的應用場合。本設計用打印機打印兩個節(jié)點的溫度值，選擇的串行通信方式。波特率設置為9600bps。因為無線模塊同時用到串口通信，因此借助于四二輸入與門74H08來實現(xiàn)使能功能。第4章 軟件設計本章介紹在AVR水溫自動控制系統(tǒng)中的軟件設計部分，其中包括控制算法及程序。AVR系列ATmage16控制器的硬件資源為高性能運動控制系統(tǒng)的開發(fā)提供了必要的條件。如何利用這些片上硬件資源，使整個系統(tǒng)達到預期的性能，則在很大程度上依賴于用戶軟件的設計。下面，首先來談一下AVR系列ATmega16控制器的軟件設計。就AVR系列ATmega16控制系統(tǒng)開發(fā)而言，以AVR系列ATmega16控制器為硬件核心的運動控制系統(tǒng)一般都是一些實時性要求較高的系統(tǒng)，同時，由于ATmega16控制器本身的特點，這類系統(tǒng)的軟件開發(fā)工作的難度要高于相應硬件系統(tǒng)的設計工作?；谏鲜隹紤]，我們認為：在實際的系統(tǒng)開發(fā)工作中，要在系統(tǒng)的軟件設計上花費較大的力氣。當采用高級語言或MATLAB等工具對算法進行模擬，并確定最終要實現(xiàn)的算法以后，軟件的設計工作就是采用合適的編程語言進行算法實現(xiàn)，并使程序的效率滿足實時性要求。根據(jù)所使用開發(fā)工具的不同，軟件設計可采用匯編語言、高級語言、（C語言）、混合語言（C語言和匯編語言）進行編程。采用高級語言編程具有開發(fā)周期短、代碼可讀性強、代碼可移植性好、便于維護等優(yōu)點。而匯編語言編程的最大優(yōu)點是代碼效率高，但是不便于維護，開發(fā)周期長。實際情況是，為了設計出性能價格比最高的AVR系統(tǒng)，需要盡可能充分的AVR控制器的資源，這意味著代碼必須非常緊湊，效率很高，因而采用C語言編程一般能滿足實時性和性價比的要求。在解決了編程語言的問題以后，軟件設計工程師還應注意的是一些編程規(guī)范，這在軟件設計需要多人來完成時尤其重要。一般來說，軟件設計應注意以下因素：。明確界定控制程序、核心算法程序、I/O程序、硬件初始化程序等之間的