【正文】 不同工作模式下的時(shí)序如表 37 所示。對(duì) nRF401 來(lái)說(shuō)，ts 最長(zhǎng)的時(shí)間是 3ms。當(dāng)從 TX切換到 Rx 時(shí)，數(shù)據(jù)輸出腳(DOUT)要至少 3ms以后有數(shù)據(jù)輸出。 表 36 nRF401的引腳功能 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 引腳功能 描 述 1 CE 數(shù)字輸入 用于激活芯片的接收或發(fā)送模式 2 DR2 數(shù)字輸出 數(shù)據(jù)信道 2 接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸出，表示可以接收數(shù)蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 28 據(jù) 3 CLK2 數(shù)字輸入 /輸出 接收數(shù)據(jù)信道 2的時(shí)鐘輸出 /輸入 4 DOUT2 數(shù)字輸出 接收數(shù)據(jù)信道 2 5 CS 數(shù)字輸入 片選，用于激活配置模式 6 DR1 數(shù)字輸出 該腳輸出可用于表示數(shù)據(jù)信道 1接收數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好 7 CLK1 數(shù)字輸入 /輸出 在數(shù)據(jù)信道 1 的 3— 線(xiàn)接口發(fā)送時(shí) 鐘輸入和接收的時(shí)鐘輸出 /輸入 8 DATA 數(shù)字輸入 /輸出 接收信道 1/發(fā)送數(shù)據(jù)輸入 /3— 線(xiàn)接口 9 DVDD 功率 數(shù)字電源正端，使用時(shí)應(yīng)退耦 10 VSS 功率 接地（ 0V） 11 XC2 模擬輸出 晶振接入端 12 XC1 模擬輸入 晶振接入端 13 VDDPA 功率輸出 功率放大器電源端（ ） 14 ANT1 射頻 天線(xiàn)接口 1 15 ANT2 射頻 天線(xiàn)接口 2 16 VSSPA 功率 接地（ 0V） 17 VDD 功率 +3V DC 電源端 18 VSS 功率 地 （ 0V） 19 IREF 模擬輸入 參考電流輸入端 20 VSS 功率 地（ 0V） 21 VDD 功率 +3V DC 直流電源端 22 VSS 功率 地（ 0V） 23 POWUP 數(shù)字輸入 功率上限 24 VDD 功率 +3V DC 電源 應(yīng)注意以下問(wèn)題。 引腳排列和功能 nRF401 無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片具有 2O個(gè)引腳，圖 316 所示是其引腳排列。 工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段 eFSK 調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合； 最大發(fā)射功率達(dá) +10dBm； 僅外接一個(gè)晶體和幾個(gè)阻容、電感元件，基本無(wú)需調(diào)試； 采用 PLL 頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性極好； 具有多個(gè)頻道，可方便地切換工作頻率； 基準(zhǔn)振蕩器采用外接晶體振蕩器，產(chǎn)生電路所需的基準(zhǔn)頻率。 圖 315 nRF401內(nèi)部框圖 發(fā)射電路包含有：射頻功率放大器、鎖相環(huán) (PLL)，壓控振蕩器 (VCO)，頻率合成器等電路。以差分天線(xiàn)作為天線(xiàn)接口 ,這樣更 便于使用低成本的印刷電路板天線(xiàn)。 nRF401 的發(fā)射功率可調(diào) , 最大發(fā)射功率 10 dBm , 接收靈敏度 105dBm， 發(fā)射速率可達(dá) 20 kb/ s。芯片所需的外圍元件較少 ,所以 使用十分方便。接收模塊總是先接受碼流中的同步信息 ,系統(tǒng) 一旦收到同步信息后立即進(jìn)行位同步 ,獲得位同步后 ,進(jìn)行碼同步 ,碼同步完成后開(kāi)始接收 1個(gè)地址信息。 nRF401 無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片是挪威 Nordic 公司推出的。 nRF401 單片 UHF 無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要實(shí)現(xiàn)變壓器的無(wú)人看守，因此需要將現(xiàn)場(chǎng)的溫度信號(hào)，故障信號(hào)送入控制室，便于工作人員隨時(shí)掌握變壓器現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。 圖 314 風(fēng)機(jī)故障顯示電路 無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 通信電路采用無(wú)線(xiàn)通信芯片來(lái)完成。 W1A2B3C4D5NC6V s s7NC8E9F10G11H12Y13V dd14 圖 313 CC4078芯片的引腳排列圖 引出端功能說(shuō)明： A～ H 數(shù)據(jù)輸入端； Vdd 正電源； Vss 地； W 原碼輸出端； Y 反碼輸出端。 CC4078芯片的引腳排列圖如圖 313所示。缺相故障時(shí)的信號(hào)傳送及其顯示電路原理和過(guò)載時(shí)基本一致，在風(fēng)機(jī)的每一相中都接了一個(gè)繼電器線(xiàn)圈，有缺相時(shí)，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)因?yàn)槔^電器線(xiàn)圈的得電而 接通，觸點(diǎn)一側(cè)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示現(xiàn)在風(fēng)機(jī)缺相運(yùn)行，缺相信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離送入主控室的單片機(jī)，單片機(jī)接到低電平信號(hào)，立即做出響應(yīng)，將接在相應(yīng)端口的風(fēng)機(jī)組切除。 出現(xiàn)故障時(shí)，在 故障顯示電路中，過(guò)載故障顯示 是當(dāng)其中的任意一組風(fēng)機(jī)發(fā)生過(guò)載后，過(guò)載繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)因?yàn)槔^電器線(xiàn)圈的得電而接通，觸點(diǎn)一側(cè)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，指示現(xiàn)在風(fēng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行，過(guò)載信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離送入主控室的單片機(jī)，單片機(jī)接到低電平信號(hào)，立即做出響應(yīng)，將接在相應(yīng)端口的風(fēng)機(jī)組切除。其中 LOAD、 DIN、 CLK分別接到單片機(jī)的 RC RCRC3，此外還應(yīng)注意對(duì)于 MAX7219連接到 V+和 ISET端的電阻 REST可對(duì)數(shù)碼管亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但不得小于 ，在本設(shè)計(jì)中選用了阻值為 33 K歐姆的電阻。因?yàn)樵?，從 DIN端進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在輸出引腳 DOUT上，以便在級(jí)聯(lián)應(yīng)用時(shí)傳到下一個(gè) MAX7219。 圖 311 MAX7219的時(shí)序圖 MAX7219的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序如圖 311所示，在時(shí)鐘脈沖 CLK上升沿的作用 下，依次從 DIN端把 16位串行數(shù)據(jù)輸入到 MAX7219的移位寄存器，然后在 LOAD的上升沿被鎖存到芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)或控制寄存器中。 圖 310 按鍵輸入電路圖 主要特性： (1)24管腳封裝 (2)數(shù)字化的光亮控制 (3)BCD譯碼與段碼兩種模式選擇 (4)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED顯示 (5)獨(dú)立的 LED段碼控制 (6)150μ A的低功耗關(guān)閉模式 MAX7219和單片機(jī)連接有三條引線(xiàn)，接收方式采用 16位數(shù)據(jù)串行移位。它們可直接尋址 ,因此可對(duì)單個(gè)數(shù)進(jìn)行更新并且通常只要 V+超過(guò) 2V 數(shù)據(jù)就可保留下去。分為 可尋址數(shù)字和控制寄存器。 DIN 端的數(shù)據(jù)通過(guò)移位寄存器傳送 。然后 ,在 LOAD 的上升沿?cái)?shù)據(jù)被鎖存到數(shù)字或控制寄存器中。 MAX7219采用串行接口方式 。此外它還支持多片 7219 串聯(lián)方式，這樣 MCU就可以通過(guò) 3根線(xiàn)（即串行數(shù)據(jù)線(xiàn)、串行時(shí)鐘線(xiàn)和芯片選通線(xiàn)）控制更多的數(shù)碼管顯示 。該芯片具有 10MHz 傳輸率的三線(xiàn)串行接口可與任何微處理器相連，只需一個(gè)外接電阻即可設(shè)置所有 LED 的段電流 。當(dāng) SET 鍵按下時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤(pán)服務(wù)子程序，表明進(jìn)入溫度的設(shè)定狀態(tài)，設(shè)置的初始溫度是 45℃ — 55℃，對(duì)于溫度的設(shè)定是在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行遞增或遞減，再次按下 SET 鍵時(shí)，表明進(jìn)入上限值的設(shè)定，由UP鍵 /DOWN 鍵對(duì)溫度值進(jìn)行調(diào)整，如果不需要設(shè)定溫度值，則按取消鍵退出，在連續(xù)按下 SET 鍵三次之后，系統(tǒng)進(jìn)入下限值的設(shè)定。 由電路圖圖 310可知， SET鍵為溫度范圍設(shè)定開(kāi)始鍵， UP 為溫度的遞增鍵， DOWN 為溫度的遞減鍵，每按下一次，溫度變化一度。有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在關(guān)閉電源后的短時(shí)間內(nèi)再次開(kāi)啟電源，單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)工作不正常，這些都很可能是由單片機(jī)監(jiān)控電路設(shè)計(jì)的不可靠引起的。 圖 39 光耦隔離應(yīng)用電路 按鍵輸入和顯示電路部分設(shè)計(jì) 按鍵輸入電路模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)監(jiān)電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。為了克服以上缺陷，工業(yè)應(yīng)用中的測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)加入電氣隔離。電壓、電流、溫度、壓力、應(yīng)力及流量等測(cè)量是工業(yè)及過(guò)程控制應(yīng)用中的重要組成部分。而電壓由參考電壓 VREF 和 R2/ R3 的值共同決定 , R2/ R3 的值也要比較低，此外，應(yīng)選擇輸出電壓比較低的參考電壓源。 該電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是調(diào)試簡(jiǎn)單 ,在 R和 R4確定后 ,只需根據(jù)輸出電壓 Vo的變化范圍確定 R1的阻值。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 圖 37 電橋型溫度檢測(cè)電路 圖 38 參考電壓源電路 在圖 37中， R1=R2=R4=R5=R6=1KΩ ,R3 =10KΩ ,R7=100Ω。基于鉑 電阻的電橋型溫度檢測(cè)電路具有性能穩(wěn)定、調(diào)試容易、精度高、實(shí)用性強(qiáng)、對(duì)器件要求不高的特點(diǎn)。相當(dāng)于給每個(gè) DS18B20 分配了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的 64比特地址序列碼，這就允許多個(gè) DS18B20 工作同條一線(xiàn)總線(xiàn)上，從而大大簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感系統(tǒng)的應(yīng)用。溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 以及配置寄存器的設(shè)置值均以一個(gè)字節(jié)的形式存儲(chǔ)在 EEPROM 中，使用一個(gè)存儲(chǔ)功能命令可對(duì)其寫(xiě)入。 圖 36 DS18B20引腳分布圖 DS18B20 組成部分有 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和TL、配置寄存器。 DS18B20具有體積小、接口方便、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)；溫度報(bào)警功能 ，可設(shè)置最高和最低報(bào)警溫蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 度，且設(shè)置值掉電不丟失； DS18B20 能夠直接從數(shù)據(jù)線(xiàn)獲得電源，無(wú)需外部電池供電；采用 DALLAS 公司特有的單總線(xiàn)通信協(xié)議，只用一條數(shù)據(jù)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)與 MCU 的通信；單總線(xiàn)數(shù)字傳感器工作溫度范圍是 55℃～ 125℃，在 30℃～ 85℃范圍內(nèi)溫度測(cè)量精度為177。溫度檢測(cè)采用由 DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的智能集成溫度傳感器 DS18B20 型單線(xiàn)智能溫度傳感器 ,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器 ,可廣泛用于溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備等工業(yè)、民用、軍事領(lǐng)域中。 溫度采集電路模塊設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)電路 電阻式溫度檢測(cè)器是一種物質(zhì)材料作成的電阻 ,它會(huì)隨溫度的上升而改變電阻值 ,如果它隨溫度的上升而電阻值也跟 著上升就稱(chēng)為正電阻系數(shù) ,如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱(chēng)為負(fù)電阻系數(shù)。 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 表 34 不同情況下的上電延遲時(shí)間 振蕩器配置 上電 掉電鎖存 休眠喚醒 PWRTE =0 PWRTE =1 XT、 HS、 LP 72ms+1024OSCT 1 024 OSCT 72ms+1024 OSCT 1 024 OSCT RC 72ms 72ms 表 35 狀態(tài)寄存器 STATUS的位和它們的意義 POD BOR TO PD 說(shuō)明 0 X 1 1 上電復(fù)位（ POR） 0 X 0 X 無(wú)效，在上電復(fù)位時(shí)， TO 被設(shè)置為 1 0 X X 0 無(wú)效，在上電復(fù)位時(shí)， PD 被設(shè)置為 1 1 0 1 1 掉電鎖存復(fù)位（ BOR） 1 1 0 1 WDT復(fù)位 1 1 0 0 WDT喚醒復(fù)位 1 1 U U 在正常運(yùn)行時(shí) MCLR 復(fù)位 1 1 1 0 在休眠或從修面狀態(tài)中喚醒 MCLR 復(fù)位 通過(guò)對(duì)以上進(jìn)行分析說(shuō)明，本設(shè)計(jì)選用了 XT方式即晶體 /陶瓷諧振器方式。表 34 為不同復(fù)位方式下的上電延遲時(shí)間。而其他大多數(shù)寄存器的上電復(fù)位、在正常工作期間用 MCLR 信號(hào)復(fù)位或 WDT超時(shí)溢出復(fù)位，在休眠期間 MCLR 信號(hào)復(fù)位以及在掉電鎖存復(fù)位后都會(huì)被復(fù)位成“復(fù)位狀態(tài)”。 圖 35 RC振蕩器工作方式復(fù) 位 推薦值： 3k? ≤ Rext≤≦ 100k? ； Cext﹥ 20pF PIC16F877 芯片有以下幾種復(fù)位方式： (1)芯片上電復(fù)位（ POR）； (2)正常工作狀態(tài)下通過(guò)在外部 MCLR 引腳上加低電平復(fù)位； (3)在休眠狀態(tài)下通過(guò)在外部 MCLR 引腳上加低電平復(fù)位； (4)正常工作狀態(tài)下監(jiān)視器 WDT 超時(shí)溢出復(fù)位； (5)在 休眠狀態(tài)下監(jiān)視器 WDT 超時(shí)溢出復(fù)位； (6)掉電鎖定復(fù)位（ BOR）。 RC 振蕩器的蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 頻率是電源電壓、振蕩電阻、電容 C 的數(shù)值和工作溫度函數(shù)，再加上由于制造中正常的工藝參數(shù)的變化，另外封裝時(shí)引腳結(jié)構(gòu)分布電容的差異也會(huì)影響振蕩頻率，特別是在采用的振蕩電容值較小時(shí)，這種影響更明顯。 由運(yùn)放構(gòu)成的 RC 串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線(xiàn)性區(qū)穩(wěn)幅 ，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。 (4)起振及穩(wěn)定振蕩的條件 考慮到起振條件 AuF 1, 一般應(yīng)選取 RF 略大 2R1。φ A= 0，僅在 f0 處 φ F = 0 滿(mǎn)足相位平衡條件，所以振蕩頻率 f0= 1/2π RC。 30 610? 蘭州工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 RC 振蕩器 RC 振蕩電路工作原理 輸出電壓 uo 經(jīng)正反饋（兼選頻）網(wǎng)絡(luò)分壓后，取 uf 作 為同相比例電路的輸入信號(hào)ui。 50 610? 8MHz Epson CA301 — C 177。 20 610? 1MHz ESC ESC10131 177。 % 所有諧振器都不帶內(nèi)部電容值 表 33 石英晶體振蕩器的電容選擇 OSC類(lèi)型 頻率 C1/pF C2/pF LP 32kHz 33 33 200kHz 15 15 XT 200kHz 47～ 68 47～ 68 1MHz 15 15 4MHz 15 15 HS 4MHz 15 15 8MHz 15～ 33 15～ 33 20MHz 15～ 33 15～ 33 以上值僅為推薦值 所使用的石英晶體 32kHz Epson C—