【文章內(nèi)容簡介】 不斷輸出脈沖信號，如果因某種原因單片機進入死循環(huán)，則 。于是 MAX813L的第 (8)腳輸出低電平，該低電平加到第 (1)腳，使 MAX813L 產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機有效復(fù)位，擺脫死循環(huán)的困境。另外，當電源電壓低于限值 時， MAX813L也產(chǎn)生復(fù)位輸出，使單片機處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低進單片機產(chǎn)生錯誤的動作。 電源故障輸入 PFI 通過一個電阻分壓器監(jiān)測未穩(wěn)壓的直流電源。當 PFI 低于 時，電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低，可引起 AT89C51 中斷進行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來。把分壓接到未穩(wěn)壓的 直流電源是為了更早地對電源故障告警。 結(jié)束語 :MAX813L 是一體積小、功耗低、性價比高的帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯片；它使用簡單、方便。它所提供的復(fù)位信號為高電平，因而是應(yīng)用于復(fù)位信號為高電平場合的單片機系統(tǒng)的理想芯片。 MC1403 芯片 MC1403 是美國摩托羅拉公司生產(chǎn)的高準確度、低溫漂、采用激光修正的帶隙基準電壓源 。 MC1403 是低壓基準芯片。一般用作 8～ 12bit 的 D/A 芯片的基準電壓等一些需要基本精準的基準電壓的場合。 輸出電壓 : V ＋ / 25 mV 輸入電壓范 圍 : V to 40 V 輸出電流 : 10 mA .Vin. |1..........8|.NC .Vout |2..........7|.NC .GND. |3..........6|.NC .NC. |4..........5|.NC 圖 43 MC1403 芯片引腳圖 因為輸出是固定的，所以電路很簡單。就是 Vin 接電源輸入， GND 接底， Vout加一個 ~1uf 的電容就可以了。 Vout 一般用作 8～ 12bit 的 D/A 芯片的基準電壓。 HCNR201 芯片 圖 44 HCNR201 芯片結(jié)構(gòu)圖 其中 2 引作為隔離信號的輸入， 4 引腳用于反饋， 6 引腳用于輸出。 2 引腳之間的電流記作 IF， 4 引腳之間和 6 引腳之間的電流分別記作IPD1 和 IPD2。輸入信號經(jīng)過電壓 電流轉(zhuǎn)化，電壓的變化體現(xiàn)在電流 IF 上， IPD1和 IPD2 基本與 IF 成線性關(guān)系，線性系數(shù)分別記為 K1 和 K2,即 圖 45 線形系數(shù)計算公式 K1 與 K2 一般很小（ HCNR200 是 %），并且隨溫度變化較大（ HCNR200 的變化范圍在 %到 %之間），但芯片的設(shè)計使得 K1 和 K2 相等。在后面可以看到，在合理的外圍電路設(shè)計中，真正影響輸出 /輸入比值的是二者的比值 K3,線性光耦正利用這種特性才能達到滿意的線性度的。 采用 HCNR201 進行隔離的一些指標如下所示： * 線性度： HCNR201： %； * 線性系數(shù) K3： HCNR201： 5%； * 溫度系數(shù) ： 65ppm/oC； * 隔離電壓： 1414V； * 信號帶寬：直流到大于 1MHz。 MAX1659 芯片 MAX1659：低壓差線形穩(wěn)壓器（ lowdropout linear regulators） Lowdropout：指穩(wěn)壓器輸入端和輸出端之間的電壓差 圖 46 MAX1659 芯片內(nèi)部原理圖 雙模式工作： 穩(wěn)壓器：輸出 （ 1658）； 5V（ 1659） 調(diào)壓器：輸出 — 16V 輸入電壓范圍： — （ Wide Input Voltage Range: to ） Low, 490mV Dropout at 350mA Output Current(MAX1659) 30181。A Supply Current 1181。A Max Shutdown Current HighPower () 8Pin SO Package 熱過載保護（ Thermal Overload Protection） 限流保護（ CurrentLimit Protection） 反向電壓保護（ Reverse Battery Protection） 引腳： 圖 47 MAX1659 引腳圖 1， SET：外電壓輸入。 SET 接地選擇出廠預(yù)先設(shè)置的 5V 輸出電壓；調(diào)壓時SET 連接到一個阻抗式電壓分配器 OUT 到 GND。 2， SHDN：關(guān)閉輸入。低電平時，裝置關(guān)閉并且供應(yīng) 微安的典型電流。 3， 6， 7， IN：輸入無規(guī)定的電壓。 到 輸入范圍?？勺錾幔?heatsinks）。 4， 5， OUT：穩(wěn)壓輸出。輸出固定 （ 1658）、 5V（ 1659），或調(diào)壓從 到 16V。源電流達 350 微安。為穩(wěn)定工作，在 OUT 和 GND 之間加旁路用一個 10微法，低阻（ 歐姆）電容。為了改良的負荷 瞬時響應(yīng)，用大的低阻電容。 8， GND：接地。 典型應(yīng)用（穩(wěn)壓、調(diào)壓）： 圖 48 MAX1659 應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖解 AT89C51 芯片 AT89C51 是一款 8 位 單片機，他完全兼容傳統(tǒng)的 8051， 8031 的指令系統(tǒng)，也就是說程序可以直接移植過去而不用做任何修改，但是他的運行速度要比8051 快 ， 最高支持達 33MHz 的晶體震蕩器，比 8051 多一個定時器，而且價格便宜 。簡介： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，看門 狗 (WDT)，兩 個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時 /計數(shù)器 ,一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時 ,S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM， 定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容 ， 但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 圖 49 AT89C51 芯片引腳圖 AD7705 芯片 AD7705 是 AD 公司新推出的 16 位 Σ ΔA/D 轉(zhuǎn)換器。器件包括由緩沖器和增益可編程放大器 (PGA)組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路， Σ Δ 調(diào)制器 ， 可編程數(shù)字濾波器等部件。能直接將傳感器測量到的多路微小信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換。這種器件還具有高分辨率、寬動態(tài)范圍、自校準、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點，非常適合儀表測量、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。它采用三線串行接口 ,有兩個全差分輸入通道 ,能達到 %非線性的 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出，其增益和數(shù)據(jù)輸出更新率均可編程設(shè)定，還可選擇輸入模擬緩沖器，以及自校準和系統(tǒng)校準方式。工作電壓 3V 或 5V。 3V 電壓時，最大功耗為 1 mW， 等待模式下電源電流僅為 8μA 。 AD7705 是完整的 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1。若外接晶體振蕩器、精密基準源和少量去耦電容，即可連續(xù)進行 A/D 轉(zhuǎn)換。它采用了成本較低但能獲得極高分辨率的 Σ Δ 轉(zhuǎn)換技術(shù)，可以獲得 16 位無誤碼數(shù)據(jù)輸出。這一點非常符合對分辨率要求較高但 對轉(zhuǎn)換數(shù)字要求不高的應(yīng)用，例如數(shù)字音頻產(chǎn)品和智能儀器儀表產(chǎn)品等 。 下面對該器件幾個重要部分和特性作簡要說明。 增益可編程放大器 AD7705 包括兩個全差分模擬輸入通道。片內(nèi)的增益可編程放大器 PGA 可選擇 1 3 6 128 八種增益 之一，能將不同 擺幅范圍的各類輸入信號放大到接近 A/D 轉(zhuǎn)換器的滿標度電壓再進行 A/D 轉(zhuǎn)換，這樣有利于提高轉(zhuǎn)換質(zhì)量。當電源電壓為 5 V，基準電壓為 V 時，器件可直接接受從 0～ 20 mV 至 0～ V 擺幅范圍的單極性信號和從 0～ 177。20 mV 至 0～177。 V 范圍的雙極性信號。必須指出：這里的負極性電壓是相對 AIN(－ )引腳而言的，這兩個引腳應(yīng)偏置到恰當?shù)恼娢簧?。在器件的任何引腳施加相對于GND 為負電壓的信號是不允許的。輸入的模擬信號被 A/D 轉(zhuǎn)換器連續(xù)采樣，采樣頻率 fS 由主時鐘頻率 fCLK 和選定的增益決定 。增益（ 16～ 128）是通過多重采樣并利用基準電容與輸入電容的比值共同得到的。 圖 410 AD7705 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字濾波和輸出更新速率模擬信號由 Σ Δ 調(diào)制器變換為占空比被模擬電壓調(diào)制 (調(diào)寬 )的數(shù)字脈沖串，然后在片內(nèi)使用低通數(shù)字濾波器將其解釋成 16 位二進制數(shù)碼并濾去噪聲，以完成 A/D 轉(zhuǎn)換。采用一個 (sinNx/sinx)3 函數(shù)低通數(shù)字濾波器，其振幅頻率特性如下： 圖 4－ 11 AD7705芯片頻率計算公式 式中： N 為調(diào)制速率與輸出更新速率之比。 需要指出器件產(chǎn)生的噪聲源主要來自半導(dǎo)體噪聲和量化噪聲， PGA 放大量和濾波器第一凹口頻率越低，則輸出的半導(dǎo)體噪聲和量化噪聲越小， A/D 轉(zhuǎn)換器的實際分辨率越高。 校準和自校準為提高 A/D 轉(zhuǎn)換質(zhì)量， AD7705 提供自校準和系統(tǒng)校準兩種功能選擇。每當環(huán)境溫度和工作電壓發(fā)生變化，或者器件的工作狀態(tài)改變?nèi)巛斎胪ǖ狼袚Q、增益或數(shù)字濾波器 第一凹口頻率變動、信號輸入范圍變化等任一項發(fā)生時，必須進行一次校準。對于自校準方式，校準過程在器件內(nèi)部一次完成。 AD7705內(nèi)部設(shè)置 AIN(+)端和 AIN(－ )端為相同的偏置電壓，以校準零標度；滿標度校準是在一內(nèi)部產(chǎn)生的 VREF 電壓和選定的增益條件下進行的。系統(tǒng)校準則是對整個系統(tǒng)增益誤差和偏移誤差，包括器件內(nèi)部誤差進行校準。在選定的增益下，先后在外部給 AIN(+)端施加零標度電壓和滿標度電壓，先校準零標度點，然后校準滿標度點。根據(jù)零標度和滿標度的校準數(shù)據(jù)，片內(nèi)的微控制器計算出轉(zhuǎn)換器的輸入輸出轉(zhuǎn)換函數(shù)的偏移和 增益斜率，對誤差進行補償。 數(shù)字接口 AD7705 的串行數(shù)據(jù)接口包括 5 個接口，其中片選輸入 CS、串行時鐘輸入 SCLK、數(shù)據(jù)輸入 DIN、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出口 DOUT 用于傳輸數(shù)據(jù)，狀態(tài)信號輸出口用于指示什么時候輸出數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)準備就緒。當為低電平時，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可用；當為高電平時，輸出寄存器正在更新數(shù)據(jù)，不能讀取數(shù)據(jù)。器件的A/D 轉(zhuǎn)換過程是按設(shè)定的數(shù)據(jù)輸出更新速率連續(xù)進行的。任何操作都需要對相應(yīng)片內(nèi)寄存器送入新的編程指令。 片內(nèi)寄存器 AD7705 包括 8 個寄存器，均通過器件串行口訪問。第一個是通信寄存器 ， 它的內(nèi)容 決定下一次操作是對哪一個寄存器進行讀操作還是寫操作，并控制對哪一個輸入通道進行采樣。所有與器件的通信都必須先寫通信寄存器。上電或復(fù)位后，器件默認狀態(tài)為等待指令數(shù)據(jù)寫入通信寄存器。它的寄存器選擇位 RS2～ RS0 確定下次操作訪問哪一個寄存器，而輸入通道選擇位 CH1， CH0 則決定對哪一個輸入通道進行 A/D 轉(zhuǎn)換或訪問校準數(shù)據(jù)。第 2 個是設(shè)置寄存器，它是一個可讀 /寫 8 位寄存器，用于設(shè)置工作模式、校準方式、增益等等。第 3 個是時鐘寄存器，它也是一個可讀 /寫的 8 位寄存器，用于設(shè)置有關(guān) AD7705 運行頻率參數(shù)和 A/D 轉(zhuǎn)換輸出更 新速率。第 4 個是數(shù)據(jù)寄存器，它是一個 16 位只讀寄存器，它存放 AD7705 最新的轉(zhuǎn)換結(jié)果。值得注意的是，數(shù)據(jù)手冊上雖然說明它是一個 16 位的寄存器，但實際上它是由兩個 8 位的存貯單元組成的，輸出時 MSB在前，如果接收微控制器需要 LSB 在前，例如 8051 系列，讀取的時候應(yīng)該分兩次讀，每次讀出 8 位分別倒序，而不是整個 16 位倒序。其他的寄存器分別是測試寄存器、零標度校準寄存器、滿標度校準寄存器等，用于測試和存放校準數(shù)據(jù)，可用來分析噪聲和轉(zhuǎn)換誤差。 新特性防雷設(shè)計介紹 工作原理 ： 水壓傳感器把采集的模擬信號通過 AD 轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過 C51 芯片處理后，把數(shù)據(jù)存貯起來，當計算機需要數(shù)據(jù)時，發(fā)出指令，得到所需的信號。 圖 4－ 12 系統(tǒng)工作流程圖 我們工作的外部環(huán)境比較復(fù)雜，可能會受到雷電，電磁干擾，和其它的物理的或化學(xué)方面的破壞和侵蝕。而自身工作電路狀態(tài)不穩(wěn)定，比如說電壓波動等，都可能造成通信的失敗，輕者會使采集的數(shù)據(jù)不準確，重者可能造成電路器件的損壞，或者失火事 件的發(fā)生，這給設(shè)計工作和維護造成很大不便，所以對電路進行優(yōu)化，是 我們必須解決的問題。 對于雷擊，雷電感應(yīng)，或者電壓波動產(chǎn)生的瞬間高壓， 會對器件和信號產(chǎn) 生損壞，所以要對電路進行保護。 我們所做的對硬件保護，主要包括：設(shè)計一個三級保護電路，讓瞬間高壓被限制在允許的范圍內(nèi)；在傳感器回路線上接一個繼電器，在不工作的時候可將電路斷開，大大減少了雷電感應(yīng)對電路器件損壞的機率；在傳感器回路加一個線性光耦器件，這樣避免感應(yīng)，電熱等對下一級電路的影響。下面對以下電路進行詳細說明 (一 )繼電器 繼電器是一種自動和遠程距離操縱用的電器，廣泛地應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)，遙控，遙測系統(tǒng)，電力保護系統(tǒng)以及通信系統(tǒng)中，起著控制，檢測，保護和調(diào)節(jié)的作用，是現(xiàn)代電氣裝置中最基本的器件之一 。 功能：繼電器是當輸入激勵量達到規(guī)定要求，在電氣輸出電路中，被控參量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的