【正文】 一旦受到干擾，將使各輸出信號(hào)混亂，不能正常反應(yīng)單片機(jī)系統(tǒng)的真實(shí)輸出。如串入干擾，會(huì)使輸入的模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)出錯(cuò)，從而導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)誤差增大。 （ 2） 干擾傳輸途徑 干擾對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的影響主要通過(guò)三種途徑傳輸，包括： ① 輸入系統(tǒng)。 ② 人為干擾，如機(jī)械振動(dòng)、繼電器觸點(diǎn)抖動(dòng)、元器件安裝和電路板布線引起的電磁耦合、接插件接觸不良、虛焊、放大器自激、電源紋波等。 （ 1） 干擾源 干擾源是指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)。 對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)而言，干擾有兩種，一是來(lái)源于系統(tǒng)外部環(huán)境和其它電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾，通過(guò)傳導(dǎo)和輻射等途徑影響單片機(jī)系統(tǒng)正常工作；二是來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部，由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定以及內(nèi)部元器件在工作時(shí)產(chǎn)生干擾，完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 通過(guò)地址、電源線、信號(hào)線、分布電容等傳輸，影響系統(tǒng)工作狀態(tài)。 圖 317 MAX232 接口電路 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) 可靠性是微機(jī)控制系統(tǒng)的重要性能指標(biāo)，由多種因素決定。與之對(duì)應(yīng)的 RS232C 電平的 T1OUT、 T2OUT 應(yīng)接 PC 機(jī)的接收端 RD； R1IN、 R2IN應(yīng)接 PC 機(jī)的發(fā)送端 TD。因此 TTL/CMOS 電平的 T1IN、 T2IN引腳應(yīng)接 MCS51 的串行發(fā)送引腳 TXD。 MAX232 的引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL/CMOS 電平的引腳。宜選 用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) MAX232 外圍需要 4 個(gè)電解電容 C C C C4,是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。 MAX232 芯片內(nèi)部有一個(gè)電源電壓變換器 ,可以把輸入的 +5V 電源變換成 RS232C 輸出電平所需177。 [12] MAX232芯片簡(jiǎn)介 MAX232 芯片是 MAXIM 公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232 發(fā)送 /接收器。在接口電路和計(jì)算機(jī)接口芯片中大都為 TTL 或 CMOS 電平 ,所以在通信時(shí) ,必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換 ,以便與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)定義了 25 根引線 ,對(duì)于一般的雙向通信 ,只需使用串行輸入 RXD,串行輸出 TXD 和地線 GND。 RS232C標(biāo)準(zhǔn) RS232C 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)正式公布的 ,在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。而當(dāng)觸點(diǎn)未閉合時(shí)，光電耦合器件不導(dǎo)通，發(fā)送到單片機(jī)引腳的是低電平。當(dāng) 輸出為低電平“ 0”時(shí)， 7406 輸出為高電平，蜂鳴器停止。提醒操作者。如圖 314 所示： 圖 314 PS7219 與單片微處理器的硬件連接框圖 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 在工作臺(tái)的 X， Y 方向的兩端都要有行程開(kāi)關(guān)，其作用是在工作臺(tái)超出了極限位置時(shí)候，行程開(kāi)關(guān)被觸動(dòng)，閉合，發(fā)出信號(hào)給單片機(jī)，是步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 出：主要的功能是把信號(hào)輸出，輸入到 DIN 的數(shù)據(jù)在 個(gè)時(shí)鐘周期后在 DOUT 端有效。 驅(qū)動(dòng)器：依據(jù)控制 RAM 和數(shù)據(jù) RAM 的不同值實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。 RAM 和控制 RAM：這兩部分一起控制 LED 驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)不同功能及字符的顯示。它由六大部分組成，分述如下： ：主要功能是與外部控制信號(hào)接口，將控制命令串行讀入，并實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換，供控制器讀取。 GND: 地線。輸入到 DIN 的數(shù)據(jù)在 個(gè)時(shí)鐘周期后在 DOUT 端有效。高電平顯示無(wú)效。 CON：顯示控制。 DIG8～ DIG1： 8 位數(shù)字驅(qū)動(dòng)線。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) CLK：時(shí)鐘輸入。 DIN：串行數(shù)據(jù)輸入。 LOAD：裝載數(shù)據(jù)輸入。 PS7219 芯片的引腳如圖 312 圖 312 PS7219 引腳 引腳說(shuō)明： RST：復(fù)位功能。 ，以降低功耗；也可強(qiáng)迫所有 LED 接通，進(jìn)入測(cè)試方式。每位數(shù)字可被單獨(dú)尋址和更新，無(wú)需重寫(xiě)整個(gè)顯示器。 PS7219 具有以下主要特點(diǎn)： 3 條線。N 個(gè) PS7219 級(jí)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn) N 8 位 LED 的顯示。顯示亮度可數(shù)字控制，每位都具有閃爍使能控制。 ① 顯示芯片 PS7219 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) PS7219 是一種高性價(jià)比的多位 LED 顯示管理芯片，其接口采用流行的同步串行外設(shè)接口（ SPI），可與任何一種單片機(jī)方便接口，并可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位 LED。 LED顯示的驅(qū)動(dòng) 驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管的器件有很多，本系統(tǒng)選用串行顯示管理芯片 PS7219。雖然這些字符是在不同的瞬時(shí)輪流顯示出來(lái)的，但如使每位顯示的字符停留顯示一段時(shí)間，一般為 1～ 5ms，由于人 眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，看到的是 6 位穩(wěn)定顯示的字符，達(dá)到顯示的目的。同樣，在下一瞬時(shí)，只顯示下一位 LED。在掃描過(guò)程中，在某一瞬間，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其它各位的字位線處于斷開(kāi)狀態(tài)；同時(shí)字段線上輸出相應(yīng)位要顯示字符的段選碼。 ② LED 動(dòng)態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化硬件電路，通常將所有位的段選線相應(yīng)地連接在一起，由一個(gè) 8 位 I/O 口控制，形成段選線的多路復(fù)用。如果顯示器位數(shù)增多，則靜態(tài)顯示方式無(wú)法適應(yīng)。也正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度都比較高。 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和 動(dòng)態(tài)（掃描）顯示 ： ① LED 靜態(tài)顯示方式 LED 工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并 接地（或 +5V）；每位的段選線（ a～ dp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存輸出相連。本設(shè)計(jì)中采用共陰極接法。 V．確定與刪除鍵 在輸入?yún)?shù)時(shí)候如果發(fā)現(xiàn)輸入錯(cuò)誤，可以使用刪除鍵 刪除然后重完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 新輸入，在輸入完畢后，按確定鍵進(jìn)行下一個(gè)參數(shù)的設(shè)定或者運(yùn)行步進(jìn)電機(jī)。如果遇到緊急情況，可以按急停鍵，步進(jìn)電機(jī)同樣停止運(yùn)轉(zhuǎn)，待問(wèn)題解決后，系統(tǒng)才能正常使用。 鍵盤(pán)各鍵功能規(guī)劃 各數(shù)值鍵及功能鍵具體設(shè)計(jì)如下： I．?dāng)?shù)字鍵 0~9 本系統(tǒng)在開(kāi)始運(yùn)行之前要求輸入 步進(jìn)電機(jī)勻速的運(yùn)行步數(shù)，所以要進(jìn)行按鍵輸入數(shù)值以傳入?yún)?shù) ,并通過(guò)顯示器顯示。但是如果在采樣時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)噪聲，則噪聲信號(hào)也可能被誤認(rèn)為信號(hào)，為防止噪聲可能被誤認(rèn)為信號(hào)，通常采用多次采樣的模式。 II． 采樣法。 延遲法是采用時(shí)間延遲來(lái)躲過(guò)抖動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到按鍵被按下或釋放時(shí)，由 CPU 產(chǎn)生一段延時(shí)，時(shí)間大約為 10～ 20ms，然后再進(jìn)入掃描檢測(cè)程序，從而將按鍵抖動(dòng) 5～ 10ms 躲過(guò)，所以不會(huì)造成系統(tǒng)誤讀輸入狀態(tài)。 如圖 311， 該方法比較復(fù)雜，如果系統(tǒng)按鍵輸入較多，則因附加完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 電路太多而不用這種方法 。去抖動(dòng)的方法有硬件去抖動(dòng)和軟件去抖動(dòng)。掃 描全部鍵盤(pán)時(shí)間很短，僅十幾微秒，而按鍵時(shí)間一次至少幾十毫秒，所以只要有鍵按下，都能被掃描到。若無(wú)鍵按下時(shí)，行線與列線斷開(kāi)，行線上全是高電平，當(dāng)有鍵按下時(shí)，總有鍵把某行某列短接，使行線端口不全為高電平，即不全為“ 1”。當(dāng)采用列線輸出低電平時(shí)，有鍵按下相應(yīng)行線上出現(xiàn)低電平。端口 C 可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成 2 個(gè) 4 位的端口， 每個(gè) 4 位的端口包含一個(gè) 4 位的鎖存器，分別與端口 A 和端口 B 配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器， 一個(gè) 8 位的輸入輸出緩沖器。 A A0:端口地址總線， 8255 中有端口 A、 B、 C 和一個(gè)內(nèi)部控制字寄存器，共 4 個(gè)端 口，由 A0、 A1 輸入地址信號(hào)來(lái)尋址。 RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許 8255 通過(guò)數(shù)據(jù)總線向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即 CPU 從 8255 讀取信息或數(shù)據(jù) WR:寫(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入 8255。 8255 的引腳功能： 8255 有 40 個(gè)引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 310 圖 310 8255 引腳圖 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 8255 各個(gè)引腳的功能： D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總 線， 8255 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送 。它也可以和 MCS51 單片機(jī)系統(tǒng)相連，以擴(kuò)展 MCS51 系統(tǒng)的 I/O 端口， 8255 與MCS51 單片機(jī)相連時(shí)是作為外部 RAM 單元來(lái)處理的。 8255芯片簡(jiǎn)介 MCS51 單片機(jī)是 Intel 公司的產(chǎn)品， Intel 公司的配套 I/O 接口芯片與 MCS51 單片機(jī)的接口最為簡(jiǎn)單、可靠。 系統(tǒng)啟動(dòng)、停止等操作 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和正、反轉(zhuǎn)，要設(shè)置相應(yīng)的按鍵和開(kāi)關(guān)進(jìn)行功能鍵的處理。 P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。 P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。 P1 口能驅(qū)動(dòng)（吸收 或輸出電流） 4 個(gè) LS 型的TTL 負(fù)載。 ② P1 口（ 1 腳至 8 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。對(duì)于常用的 8031 來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 ④ EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH（對(duì) 851/8751/80C51）或 1FFFH（對(duì) 8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 ③ PSEN（ 29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。 ② ALE/PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪問(wèn)外部存貯器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。當(dāng) VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的 電壓范圍（ 5177。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 接一個(gè)約 10μF 的電容，以保證可靠地復(fù)位。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部 振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì) CMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。如圖 39 所示 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 39 8051 引腳圖 （ 2） 8051 的引腳功能： 主電源引腳 VCC 和 VSS VCC——（ 40 腳）接 +5V 電壓； VSS——（ 20 腳）接地。 以上部分通過(guò)總線連接。 MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了 CPU、 ROM、 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種功能的 I/O 端口等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部 件。 考慮到需要滿足的要求及經(jīng)濟(jì)因素，本系統(tǒng)選擇 MCS51 單片機(jī)。內(nèi)部寄存器的數(shù)量和功能也和操作方便性有關(guān)。尋址能力決定可能的最大存儲(chǔ)容量。位數(shù)是重要的指標(biāo)，除了影響運(yùn)算精度外，還關(guān)系到指令系統(tǒng)的功能、尋址能力以及操作速度等。 引腳如圖 38 圖 38 TLP5214型光電耦合器引腳 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 每一個(gè) TLP5214型光電耦合器有四個(gè)光電隔離器，所以本系統(tǒng)需要兩個(gè)這樣的光電耦合器，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的隔離。塑料封裝采用雙列直插式結(jié)構(gòu) , 管芯先裝于管腳上 ,中間用透明樹(shù)脂固定 , 具有聚光作用 , 故靈敏度較高 , 是目前應(yīng)用較多的一種。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)排列上使 LED 輻射能量有效地耦合到光敏晶體管上 , 一般有金屬封裝和塑料封裝兩種形式。其主要特點(diǎn)是以光為媒介實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的傳輸 , 而且器件的輸入和輸出之間在電氣上完全是絕緣的。加在發(fā)光器件上的電信號(hào)為耦合器的輸入信號(hào) , 接受器件輸出的信號(hào)為隔離器的輸出信號(hào)。 光電隔離器是隔離器的一 種 , 它是把發(fā)光器件與光敏接受器件集成在一起 , 或用一根完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 光導(dǎo)纖維把兩部分連接起來(lái)的器件。 除了上面的，一個(gè)完整的步進(jìn)電機(jī)的控制還需要光電隔離器。 另外，單片機(jī)與步進(jìn)電機(jī)的接口由專用的控制裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。 30 4 1250 電感 /mH 電阻 /N 分配方式 外形尺寸（軸徑）（ mm) 重量 /Kg 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 3 相六拍 φ 75 76（φ 8） （ 2） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 輸出通道的設(shè)計(jì)內(nèi)容是確定通道結(jié) 構(gòu)和元件裝置，合理選擇驅(qū)動(dòng)電路。 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) （ 1） 步進(jìn)電機(jī)的技術(shù)參數(shù) 具體的產(chǎn)品的型號(hào)為： 75BF003 技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 32 表 32 75BF003 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù) 相數(shù) 步距角 /(176。 本控制系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) IC，內(nèi)含四組 NPN 達(dá)靈頓晶體管，使步進(jìn)電機(jī)有足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，各個(gè) B 極有 3mA 的輸入電流，才可使 CE 導(dǎo)通。 傳統(tǒng)的雙極 型功率晶體管驅(qū)動(dòng)電路