【正文】 其引腳的定義也各不想同，使用時(shí)應(yīng)特別注意。在實(shí)際應(yīng)用中 DB25 和 DB9 這兩種連接器使用較多。 如圖： 我們?cè)诒井厴I(yè)設(shè)計(jì)中選用 DB9，所以以下只介紹了 DB9 的端號(hào)的意義 。 （ 1）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線(xiàn)： (DCE→ DTE)數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好（ Data set readyDSR)—— 有效時(shí)（ ON）狀態(tài)，表明 MODEM 處于可以使用的狀態(tài)。 (DTE→ DCE)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 (Data set readyDTR)—— 有效時(shí)（ ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。 這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說(shuō)明通信鏈路可以開(kāi)始進(jìn)行通信了，能否開(kāi)始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。 8． RTS （ DTE→ DCE）請(qǐng)求發(fā)送 (Request to sendRTS)—— 用來(lái)表示 DTE 請(qǐng)求DCE 發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ ON 狀態(tài)），向 MODEM 請(qǐng)求發(fā)送。它用來(lái)控制 MODEM 是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。 9． CTS （ DCE→ DTE） 允許發(fā)送（清除發(fā)送，表示 DCE 已經(jīng)切換到準(zhǔn)備接受）（ Clear to sendCTS） —— 用來(lái)表示 DCE 準(zhǔn)備好接收 DTE 發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào) RTS 的響應(yīng)信號(hào)。當(dāng) MODEM 已準(zhǔn)備好接收終端傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開(kāi)始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn) TxD 發(fā)送數(shù)據(jù)。 第 26 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 這對(duì) RTS/CTS請(qǐng) 求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工 MODEM 系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要 RTS/CTS 聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。 1． DCD （ DCE→ DTE）接收線(xiàn)信號(hào)檢出 (Received Line detectionRLSD)——用來(lái)表示 DCE 已接通通信鏈路，告知 DTE 準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的 MODEM 收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的 MODEM 送來(lái)的載波信號(hào)時(shí)，使 RLSD 信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由 MODEM 將接收下來(lái)的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字兩數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線(xiàn) RxD 送到 終端。此線(xiàn)也叫做數(shù)據(jù)載波檢出 (Data Carrier dectectionDCD)線(xiàn)。 （ DCE→ DTE）振鈴指示 (RingingRI)—— 當(dāng) MODEM 收到交換臺(tái)送來(lái)的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ ON 狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。 （ 2）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線(xiàn)： （ DTE→ DCE）發(fā)送數(shù)據(jù) (Transmitted dataTxD)—— 通過(guò) TxD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到 MODEM， (DTE→ DCE)。 2． RxD （ DCE→ DTE）接收數(shù)據(jù) (Received dataRxD)—— 通過(guò) RxD 線(xiàn)終端接收從 MODEM 發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù)， (DCE→ DTE)。 （ 3）地線(xiàn) 5． SG 有兩根線(xiàn) SG、 PG—— 信號(hào)地和保護(hù)地信號(hào)線(xiàn)，無(wú)方向。 上述控制信號(hào)線(xiàn)何時(shí)有效，何時(shí)無(wú)效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過(guò)程。例如，只有當(dāng) DSR 和 DTR 都處于有效（ ON）狀態(tài)時(shí)，才能在 DTE 和 DCE 之間進(jìn)行傳送操作。若 DTE 要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將 DTR 線(xiàn)置成有效 (ON)狀態(tài)，等 CTS 線(xiàn)上收到有效 (ON)狀態(tài)的回答后，才能在 TxD 線(xiàn)上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線(xiàn)路特別有用，因?yàn)榘腚p工的通信才能確定 DCE 已由接收方向改為發(fā) 送方向，這時(shí)線(xiàn)路才能開(kāi)始發(fā)送。 2 個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)：發(fā)送 TXD；接收 RXD。 1 個(gè)信號(hào)地線(xiàn)： SG。 6 個(gè)控制信號(hào)： 下面是是單片機(jī)和 PC 機(jī)通訊的原理圖： 第 27 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA3D a t e : 1 7 J u n 2 0 05 S he e t o f F i l e : F : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \數(shù)據(jù)采集 . d db D r a w n B y:162738495U92 68 1R 1 51 0KC 1 +1V+2C 1 3C 2 +4C 2 5V6V c c16GND15T 1 O U T14R 1 O U T13T 2 O U T7R 2 I N8R 1 O U T12T 1 I N11T 2 I N10R 2 O U T9U7M A X 2 32R 1 71 0KR 1 8 1 0KC 3 21 uFC 1 91 uFC 2 91 ufC 3 01 ufC 3 11 ufGNDV C CGND 后向通道的設(shè)計(jì) 概述 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，主要功能之一是控制被控對(duì)象使其按照一定的規(guī)律進(jìn)行工作，因此必需要有后向通道，即經(jīng)過(guò)控制運(yùn)算處理后對(duì)被控對(duì)象的輸出通道。后向通道是直接控制各種被控對(duì)象的，被控對(duì)象要求的控制信號(hào)主要有開(kāi)關(guān)量信號(hào)、模擬量信號(hào)和頻率信號(hào)三種，因此后向通道也就主要包括開(kāi)關(guān)量輸出、模擬量輸出和頻率信號(hào)輸出三大部分。 我們主 要用到了開(kāi)關(guān)量輸出部分，傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)和 PC 機(jī)控制運(yùn)算處理后從后向通道以開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出，從而控制電機(jī)的啟 4 動(dòng)和停止，風(fēng)扇是否啟動(dòng)，電熱絲的加熱與否等。但是計(jì)算機(jī)的 I/O 口輸出功率有限，輸出電流大多是毫安級(jí)的，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)功率負(fù)載，因此開(kāi)關(guān)量輸出必須經(jīng)過(guò)功率放大?？垢蓴_也是開(kāi)關(guān)量輸出電路不可或缺的部分，在實(shí)用開(kāi)關(guān)量輸出接口電路中，大都把抗干擾和功率驅(qū)動(dòng)統(tǒng)一考慮，構(gòu)成隔離驅(qū)動(dòng)電路。我們采用了光電隔離的驅(qū)動(dòng)電路。 光電隔離技術(shù) 在開(kāi)關(guān)量 通道中，最常用的器件是光電隔離器，幾乎所有的功率輸出電路都能AT89C51 隔離電路 功率放大 控制裝置 第 28 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 采用，光電隔離電路 不僅可以抗干擾，而且還具有電平轉(zhuǎn)換功能。光電隔離器的種類(lèi)繁多，常有的發(fā)光二級(jí)管 /光敏三級(jí)管、發(fā)光二級(jí)管 /光敏復(fù)合晶體管、發(fā)光二極管 /光觸發(fā)可控硅等。 光電隔離器件是通過(guò)光電的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出設(shè)備的控制，使控制與被控制對(duì)象間無(wú)電氣聯(lián)系，起到了隔離作用。隔離電壓與光電隔離器的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。雙列直插式塑料封裝形式一般為 2500V 左右，陶瓷封裝形式一般為 5000— 10000V。不同型號(hào)的光電隔離器其輸入電流也不同，一般為 10mA 左右。其輸出 電流的大小將決定控制輸出外設(shè)的能力，一般負(fù)載電流比較小的外設(shè)可由光電隔離器直接帶動(dòng)，若負(fù)載電流要求比較大時(shí)可在輸出端加驅(qū)動(dòng)。 在輸出鎖存器與負(fù)載之間，通常要加驅(qū)動(dòng)電路，以獲得必要的電流、電壓和功率。由于一般抗干擾源的輸出阻抗較高，即使用較高的抗干擾電壓，能提供的電流很小。光電耦合器是電流驅(qū)動(dòng)器件，需要有足夠大的電流，才能使其導(dǎo)通。因此，光電耦合器能有效地將輸入信號(hào)線(xiàn)中的干擾與控制器內(nèi)部電路隔離開(kāi)。 需要提及的是利用光電隔離時(shí)，被隔離的通道兩端必須單獨(dú)使用各自的電源。輸入和輸出通道不能共地，否則將從地線(xiàn)上引入 干擾。 根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的車(chē)轍測(cè)試控制系統(tǒng)的控制方案，需要通過(guò)微機(jī)系統(tǒng)直接控制的有：曲柄滑塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)、加熱系統(tǒng)電熱絲、鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、照明系統(tǒng)。因此需要在本設(shè)計(jì)中使用光電隔離電路。 可控硅元件的工作原理及基本特性 (1)工作原理 可控硅是 P1N1P2N2 四層三端 結(jié)構(gòu)元件，共有三個(gè) PN 結(jié)，分析原 理時(shí)，可以把它看作由一個(gè) PNP 管和 一個(gè) NPN 管所組成，其等效圖解如圖 所示 。 當(dāng)陽(yáng)極 A 加上正向電壓時(shí)， BG1 和 BG2 管均處于放大狀態(tài)。此時(shí)，如果從控制極 G 輸入一個(gè)正向觸發(fā)信號(hào)， BG2 便有基流 Ib2 流過(guò)，經(jīng) BG2 放大，其集電極電流 ic2=β2ib2。因?yàn)?BG2 的集電極直接與 BG1 的基極相連，所以 Ib1=Iic2。此時(shí)，電流 Ic2 再經(jīng) BG1 放大，于是 BG1 的集電極電流 ic1=β1*Ib1=β1*β2*Ib2。這個(gè)電流又流回到 BG2 的基極，表成正反饋，使 ib2 不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個(gè)管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。 第 29 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 由于 BG1 和 BG2 所構(gòu)成的正反饋?zhàn)饔?，所以一旦可控硅?dǎo)通后，即使控制極 G 的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號(hào)只起觸發(fā)作用，沒(méi)有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。 由于可控 硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開(kāi)關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化 。 狀態(tài) 條件 說(shuō)明 從關(guān)斷到導(dǎo)通 陽(yáng)極電位高于是陰極電位 控制極有足夠的正向電壓和電流 兩者缺一不可 維持導(dǎo)通 陽(yáng)極電位高于陰極電位 陽(yáng)極電流大于維持電流 兩者缺一不可 從導(dǎo)通到關(guān)斷 陽(yáng)極電位低于陰極電位 陽(yáng)極電流小于維持電流 任一條件即可 （ 2） 基本伏安特性 圖 可控硅基本伏安特性 ： 在 觸發(fā)導(dǎo)通 時(shí)控制極 G 上加入正向電壓 ， 因 J3 正偏， P2 區(qū)的空穴時(shí)入 N2 區(qū)，N2 區(qū)的電子進(jìn)入 P2 區(qū)，形成觸發(fā)電流 IGT。在可控硅的內(nèi)部正反饋?zhàn)饔玫幕A(chǔ)上，加上 IGT 的作用，使可控硅提前導(dǎo)通，導(dǎo)致圖 3 的伏安特性 OA 段左移， IGT 越大，特性左移越快。 圖 陽(yáng)極和控制極均加正向電壓 第 30 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 穩(wěn)壓電 路的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓輸出電源是單片機(jī)系統(tǒng)中一個(gè)重要的模塊，它對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。 穩(wěn)壓器在近十多年發(fā)展很快，目前國(guó)內(nèi)外已發(fā)展到幾百個(gè)品種。按電路的工作方式 分，有線(xiàn)性集成穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)式集成穩(wěn)壓器。按電路的結(jié)構(gòu)形式分，有單片式集成穩(wěn)壓器和組合式集成穩(wěn)壓器。按管腳的連接方式分，有三端式集成穩(wěn)壓器和多端式集成穩(wěn)壓器。按制造工藝分，有半導(dǎo)體集成穩(wěn)壓器、薄膜混合集成穩(wěn)壓器和厚膜混合集成穩(wěn)壓器。 按輸出電壓可分為固定式和可調(diào)式兩種。 我們?cè)谲?chē)轍測(cè)試中選用的 三端固定式集成穩(wěn)壓器 。 此類(lèi)穩(wěn)壓器有三個(gè)引出端：輸入端、輸出端和公共端。根據(jù)其輸出電壓極性可分為固定正輸出集成穩(wěn)壓器（ CW78系列）和固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器（ CW79 系列）。根據(jù)輸出電流的大小又可分為 CW78XX型（表示輸出電 流為 ）、 CW78MXX 型（表示輸出電流為 A）和 CW78LXX 型（表示輸出電流為 ）。后面兩位數(shù)字 XX表示輸出電壓的數(shù)值，一般有 5V、 6V、9V、 12V、 15V、 18V、 24V，固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器相應(yīng)也有 CW79XX、 CW79MXX 和CW79LXX 型。 利用三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器可以方便地構(gòu)成固定輸出的穩(wěn)壓電源。因?yàn)镃W7800、 CW78M00、 CW78L00 系列中最后兩位數(shù)字表示集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值，所以可用這兩位數(shù)字選擇相應(yīng)型號(hào)。例如要求 5 伏輸出電壓，就可以選擇CW780 CW78M05 或 CW78L05，其輸出電壓偏差在 177。2％以?xún)?nèi)。若考慮輸出電流的要求，在 以?xún)?nèi)，選用 CW7800 系列，在 以?xún)?nèi)的，選用 CW78M00 系列，小于 100mA 的，選用 CW78L00 系列。 這類(lèi)產(chǎn)品具有使用方便、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用，已基本上取代了由分立元件組成的穩(wěn)壓電路 利用固定輸出集成穩(wěn)壓器可組成各種應(yīng)用電路。 這類(lèi)產(chǎn)品具有使用方便、性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用，已基本上取代了由分立元件組成的穩(wěn)壓電路 利用固定輸出集成穩(wěn)壓器可組成各種應(yīng)用電路。 固定輸出穩(wěn)壓電 源的基本電路如圖 所示，圖中的 Ui 是整流濾波以后的未經(jīng)穩(wěn)壓的輸入電壓、 Uo 是穩(wěn)壓電源的輸出電壓，輸出電容 Ci 一般情況下不接，但當(dāng)集成穩(wěn)壓器遠(yuǎn)離整流、濾波電路時(shí)應(yīng)接入 1 個(gè) 的電容器，它的作用是改善紋波和抑制輸入的瞬時(shí)過(guò)電壓，保證 CW7800 的輸入與輸出間的電壓差不會(huì)超過(guò)允許值。輸出電容 Co 一般不采用大容量的電解電容器，只要接入 的電 第 31 頁(yè) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 容器便可以改善負(fù) 載的瞬態(tài)響應(yīng)。但是，為了減小輸出紋波電壓，有時(shí)在輸出端并聯(lián) 1 只大容量電解電容器，會(huì)取得較好的效果。然而，這樣將隨之產(chǎn)生一種弊?。阂坏?CW7800 的輸入端出現(xiàn)短路時(shí)，輸出端上的大電容器上儲(chǔ)存的電荷將通過(guò)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路調(diào)整管的發(fā)射極與基極 PN 結(jié)泄放，因大容量電容器釋放能量較大，會(huì)造成集成穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整管的損壞。為了防止這一點(diǎn)，可在 CW7800 的輸入與輸出端之間跨接 1 個(gè)二極管（見(jiàn)圖 ），它為 Co 上電荷的泄放提供了一個(gè)分流通路，對(duì)集成穩(wěn)壓器起保護(hù)作用。 對(duì) 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，其輸入電壓的選取原則： 式中， VO集成穩(wěn)壓器的固定輸出電壓值； VIm