【正文】 銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔 因散熱過快會導(dǎo)致不易焊接。大面積敷銅：印制線路板上的大面積敷銅常用于兩種作用，一種是散熱，一種用于屏蔽來 減小干擾，初學(xué)者設(shè)計印制線路板時常犯的一個錯誤是大面積敷銅上沒有開窗 口，而由于印制線路板板材的基板與銅箔間的粘合劑在浸焊或長時間受熱時，會產(chǎn)生揮發(fā)性氣體無法排除，熱量不易散發(fā)，以致產(chǎn)生銅箔膨脹，脫落現(xiàn)象。因此 在使用大面積敷銅時，應(yīng)將其開窗口設(shè)計成網(wǎng)狀。 板材與板厚：印制線路板一般用覆箔層壓板制成，常用的是覆銅箔層壓板。板材選用時要 從電氣性能、可靠性、加工工藝要求、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方方面考慮。印制線路板的厚 度應(yīng)根據(jù)印制板的功能及所裝元件的重量、印制板插座規(guī)格、印制板的外形尺寸和所承受的機(jī)械負(fù)荷來決定。多層印制板總厚度及各層間厚度的分配應(yīng)根據(jù)電氣和結(jié)構(gòu)性能的需要以及覆箔板的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格來選取[6]。第三章 智能水表的硬件設(shè)計圖31系統(tǒng)硬件組主框圖 AT89C51單片機(jī)的特性與MCS51兼容4K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128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個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 AT89C51單片機(jī)的引腳說明圖32AT89C51單片機(jī)的引腳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)P1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(jìn)行校驗(yàn)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(yàn)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(jìn)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(jìn)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(yàn)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，如下表所示：口管腳 備選功能 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(yàn)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(jī)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地位字節(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(jī)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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出[7]。 AT89C51單片機(jī)的振蕩器特性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。 ：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。 A/D轉(zhuǎn)換電路圖33 A/D轉(zhuǎn)換電路include sbit ST = P3_0。sbit OE = P3_1。sbit EOC = P3_2。sbit CLk = P3_3。unsigned char getdata, temp。void clk() interrupt 1 using 0{ // 軟件延時產(chǎn)生ADC0809的時鐘CLK = ~ CLK。}void main(){ST = 0。OE = 0。TMOD = 0x12。 // 定時器0工作方式2，定時器1工作方式1TH0 = 216。 // 定時器0賦初值TL0 = 216。TH1 = (655364000)/256。 //定時器1賦初值TL0 = (655364000)%256。TR0 = 1。TR1 = 1。ET0 = 1。ET1 =1。EA = 1。ST = 1。 // ST端產(chǎn)生正脈沖ST = 0。while(1){if(EOC == 1) // 轉(zhuǎn)換結(jié)束{OE = 1。 // 輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)getdata = P0。 // 記下得到的數(shù)據(jù)OE = 0。temp = }}} [8] D/A轉(zhuǎn)換電路圖34D/A轉(zhuǎn)換電路圖DAC0809引腳說明DI0—DI7：8位數(shù)據(jù)輸入端ILE： 輸入數(shù)據(jù)允許鎖存信號，高電平有效CS： 片選端，低電平有效WR1： 輸入寄存器寫選通信號，低電平有效 WR2： DAC寄存器寫選通信號，低電平有效XFER： 數(shù)據(jù)傳送信號，低電平有效IACTI：電流輸出斷，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為全0時IOUT1=0當(dāng)輸入數(shù)據(jù)為1時IAUT1+IOUT2=常數(shù)RFB： 反饋電流輸入端 AGND：模擬地VCC： 基準(zhǔn)電壓輸入端 DGND：數(shù)字地 　　　智能網(wǎng)絡(luò)水表的脈沖采集裝置對于儀表本身的測量精度非常重要，是智能網(wǎng)絡(luò)水 表設(shè)計中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前在智能化水表中使用的傳感器主要有光電傳感器、霍爾傳感器、干簧管傳感器等。(1)光電傳感器：光電傳感器屬于非接觸傳感器，可以進(jìn)行隔離和密封，光電 傳感器的基本原理是：在電表的轉(zhuǎn)盤處裝一個光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)盤上有一條槽，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一圈時，溝槽經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器，完成一次光電轉(zhuǎn)換，輸出一個脈沖。但是光電器件的電流消耗大，不適合以電池為動力的智能水表。 　　　　　　(2)霍爾傳感器：霍爾傳感器屬于磁性傳感器，霍爾元件型基本原理是在普通 轉(zhuǎn)盤計數(shù)的水表中加裝霍爾元件和磁鐵，即可構(gòu)成基于磁電轉(zhuǎn)換技術(shù)的傳感器。霍爾元件固定安裝在計數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵 經(jīng)過霍爾元件一次即在信號端產(chǎn)生一個計量脈沖。為抵抗干擾，半導(dǎo)體輸出端增加比較器，因此消耗電流較大，一般不宜作為智能水表計量的數(shù)據(jù)采集器。(3)干簧管傳感器：在普通轉(zhuǎn)盤計數(shù)的水表中加裝干簧管和磁鐵，干簧管固定 安裝在計數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤位上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過干簧管一次即在信號端產(chǎn)生一個計量脈沖。干簧管傳感器的轉(zhuǎn)換使用方便、成本低、體積小、重量輕。本系統(tǒng)的智能水表中加裝了千簧管和磁鐵，千簧管固定安裝在計數(shù)轉(zhuǎn)盤附近，永磁鐵安裝在計數(shù)盤上，轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一圈，永磁鐵經(jīng)過干簧管附近一次，即產(chǎn)生一個計量脈沖。 根據(jù)這一原理，我們可確定流量的計算公式為： Q＝K*N，式中，Q為流量，單位平方米；K為基表系數(shù)，；N為轉(zhuǎn)數(shù)。　　　　 干簧管在一個通電線圈或永久磁鐵的磁場作用下，兩個簧片受感應(yīng)，生成一個北極N 和一個南極S?；善艽艌鑫Ξa(chǎn)生彎曲直至吸合，當(dāng)磁場消失后，依靠簧片本身的彈力而斷開。 　　　　數(shù)據(jù)處理部分 　　　　將采樣得到的計數(shù)脈沖進(jìn)行實(shí)時累加，將累加值乘以基表系數(shù)即得到累計流量值，再將累計流量值從十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，然后進(jìn)行從高到低的逐位拆分并轉(zhuǎn)換成 ASCII碼依次存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。干簧管工作原理如圖35所示，當(dāng)磁鐵靠近干簧管時，磁力大到能克服簧片的彈力時，簧片A和B吸合短接；當(dāng)磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時，吸引力小于彈力時彈片就分開，即發(fā)出一個脈沖。圖35干簧管工作原理圖　 最初使用的單干簧管傳感器會影響水表用水量的計量精度，這是因?yàn)樗硎歉鶕?jù)基表的轉(zhuǎn)芯與干簧管的吸合次數(shù)來計量脈沖的，以下三種情況影響單干簧管傳感器數(shù)據(jù)的采集精度： 　　　　　　(1)是由于水管發(fā)生水錘現(xiàn)象等因素造成的。在供水管道系統(tǒng)中，如果發(fā)生液流瞬交流動，管流的流速、壓力等參數(shù)均隨時間變化，其變化幅度取決于管流初始流態(tài)、管系特征、瞬變形成條件等，因流速突然變化而引起的一系列急劇的壓力交替升降的水力沖擊，管道將發(fā)生劇烈振動和較大的聲響，這種現(xiàn)象稱為水錘現(xiàn)象。正是這種劇烈的抖動造成了千簧管簧片在很短時間里，頻繁地吸合，發(fā)出大量的脈沖，造成了測量精度的不準(zhǔn)確。 　　　　(2)當(dāng)基表的轉(zhuǎn)芯停止轉(zhuǎn)動，并且停在干簧管吸合的臨近點(diǎn)時，會造成千黃管的顫動，從而增加了用水量的計量。 　　　　(3)單千簧管易受外接強(qiáng)磁的千擾，主要是人為的對水表進(jìn)行強(qiáng)磁干擾，也造成了采集精度的誤差[9]。 　　　　針對以上出現(xiàn)的現(xiàn)象，本次設(shè)計使用了雙干簧管傳感器，即當(dāng)檢測到一個干簧管 吸合時，先記錄下來，再檢測另一個干簧管，只有檢測到另一個干簧管吸合后才認(rèn)為 信號有效，也就是說單一的一個干簧管即使多次閉合也無效，從而有效地解決了臨界 點(diǎn)顫動而誤發(fā)信號的問題。同時還可以有效防止人為附加磁鐵而造成的計數(shù)不準(zhǔn)，因?yàn)楫?dāng)微機(jī)檢測到兩管同時閉合時，便認(rèn)為有外磁干擾，停止計數(shù)，同時報警。 在本次設(shè)計中，雙干簧管傳感器雙計數(shù)脈沖輸入，水表本身有四根線從水表引出 其中兩根數(shù)據(jù)線，兩根地線，通過數(shù)據(jù)采集接插件和AT89C51主控芯片的管腳相連，具體連線如圖36所示。兩個容量為104的電容用來消除雙干簧管閉合時產(chǎn)生的抖動。圖36干簧管和AT89C51的管腳連接圖 LCD顯示 　　　　在本次設(shè)計中，智能網(wǎng)絡(luò)水表信息顯示模塊采用液晶顯示 (LCD)，目前市場上 用于智能儀表的顯示有LCD和LED兩種，因?yàn)橹悄芫W(wǎng)絡(luò)水表采用低功耗設(shè)計，：扭曲向列型、超扭曲向列型和彩色薄膜型三類。扭曲向列型又分為段式、字符點(diǎn)陣式和圖形全點(diǎn)陣式，本次設(shè)計中的智能網(wǎng)絡(luò)水表需要顯示的內(nèi)容主要有：已用累積水量、現(xiàn)行水價、所剩水量、本次購水量、水表閥門及電池狀態(tài)等相關(guān)信息，同時顯示內(nèi)容還可由系統(tǒng)根據(jù)用戶和管理部門的要求進(jìn)行增減。這樣顯示的內(nèi)容包括數(shù)字和漢字，但是由于水表需要顯示的漢字不多且固定不變，所以本次設(shè)計將要顯示的漢字固定在液晶片上的某些位置，通過運(yùn)行不同的程序點(diǎn)亮其中的一些漢字，同時配合數(shù)字的變化來顯示不同的信息。由以上分析可知，使用段式LCD就可以滿足要求。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖37 LCD1602實(shí)物圖1602B引腳說明 編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2雙向數(shù)據(jù)口2VDD電源正極10D3雙向數(shù)據(jù)口3VL對比度調(diào)節(jié)11D4雙向數(shù)據(jù)口4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5雙向數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇13D6雙向數(shù)據(jù)口6E模塊使能端14D7雙向數(shù)據(jù)口7D0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8D1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正極注意事項(xiàng)：從該模塊的正面看，引腳排列從右向左為：15腳、16腳，然后才是1－14腳(線路板上已經(jīng)標(biāo)明)。VDD：電源正極，－，通常使用5V電壓；VL：LCD對比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為0－5V。接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，但對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，因此通常使用一個10K的電位器來調(diào)整對比度，或者直接串接一個電阻到地；RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時，使R