【正文】 實(shí)現(xiàn)可控硅調(diào)功控溫需解決 3個(gè)技術(shù)關(guān)鍵 :①獲取工頻交流電源的 過(guò)零觸發(fā)脈沖，作為觸發(fā)雙向可控硅的同步脈沖 :②將控制算法得到的控制量變?yōu)榭煽毓柙谥芷趦?nèi)的導(dǎo)通時(shí)間 :③隔離工頻交流電源強(qiáng)電對(duì)單片機(jī)系。為此，人們研究了各種避免電壓瞬時(shí)大幅度下降和抑制高次諧波的方法，過(guò)零觸發(fā)方式很好地解決了此類問(wèn)題，它可把可控硅導(dǎo)通的起始點(diǎn)限制在電源電壓過(guò)零點(diǎn)，從而大大降低了諧波分量。時(shí)，產(chǎn)生的三次諧波電流為基波電流的 50%五次諧波 也可達(dá)基波的 1/6。移相觸發(fā)方式調(diào)功實(shí)際上是控制可控硅的導(dǎo)通角，達(dá)到調(diào)節(jié)功率的目的，此方式易造成電磁干擾且電路復(fù)雜。所謂調(diào)功控溫就是在給定周期內(nèi)控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，從而改變加熱功率，來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。電容 C 的容量可根據(jù)電路的頻率特性要求來(lái)確定，經(jīng)實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用，電路的非線性誤差小于 %較好地解決了模擬信號(hào)不共地傳輸?shù)膯?wèn)題。運(yùn)放 A1連接反饋電容 C，用來(lái)消除電路的自激振蕩。實(shí)際上是利用 G1,G2電流傳輸系數(shù)的對(duì)稱性補(bǔ)償了它們之間的非線性。但是，由于光電隔離器件的電流傳輸 系數(shù)是非線性的，直接用來(lái)傳輸模擬量時(shí)，非線性失真較大、精度差，我們利用光電耦合器件與運(yùn)算放大器結(jié)合設(shè)計(jì)一個(gè)線性度較好的模擬量光隔離放大器電路如圖329 所示。 D/A 輸出的電流經(jīng) OP07 反相后變?yōu)?0— 10V 的電壓信號(hào)。為了防止 D/A轉(zhuǎn)換書輸出會(huì)有“毛刺”現(xiàn)象，這里采用了兩級(jí)緩沖器結(jié)構(gòu)。 D/A轉(zhuǎn)換器的接口邏輯如圖 328所示。 = x176。則 176。所需移相電壓增量為 mV?！?170176。 DAC7521 數(shù)模轉(zhuǎn)換接 口 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的主要任務(wù)是 :將模糊自整定 PID 控制器輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成可控硅過(guò)零觸發(fā)電路所需的模擬控制量。 圖 327 顯示與鍵盤的設(shè)計(jì)圖 顯示器可顯示通道、溫度、升降溫速率、恒溫時(shí)間這幾項(xiàng)功能。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 24 圖 326 采用 8155 接口芯片構(gòu)成 2*6 鍵盤的接口電路 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們的顯示與鍵盤的設(shè)計(jì)如圖 327。 鍵盤接口電路 對(duì)于 8751 或 8051 型單片機(jī)來(lái)說(shuō)，如果不再外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的話，則可以利用 P0～P2口中的任意兩個(gè)口構(gòu)成多打 8*8 的鍵盤，其中 1 個(gè)作為輸出口， 1個(gè)作為輸入口，既可以采用掃描法，也可以采用線反轉(zhuǎn)法。由于位控信號(hào)控制的是 LED顯示器的公共端，驅(qū)動(dòng)電流較大， 8 段全亮?xí)r需要 40～ 60mA。反相電流驅(qū)動(dòng)器經(jīng)常使用 7406；同相電流驅(qū)動(dòng)器則采用 7407或 74LS244。考慮到 LED 顯示器的段電流為8mA 左右，不能用 8155 的 A 口直接驅(qū)動(dòng)，因此要加 1級(jí)電流驅(qū)動(dòng)。因此對(duì)于多位 LED 數(shù)碼顯示器的接口電路來(lái)說(shuō)，需要有兩個(gè)輸出口，其中一個(gè)用于輸出顯示段碼；另一個(gè)用于輸出位控信號(hào)，“位控”實(shí)際上就是對(duì) LED 顯示器的公共端進(jìn)行控制，位控信號(hào)的數(shù)目與顯示器的位數(shù)相同。這樣雖然在任一時(shí)刻只有 1 位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于人眼具有視覺(jué)殘留效應(yīng)，看起來(lái)與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮 的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。 圖 324 時(shí)鐘電路圖 鍵盤與顯示電路的設(shè)計(jì) LED 數(shù)碼顯示器的接口電路 實(shí)際使用的 LED 數(shù)碼顯示器位數(shù)較多 ,為了簡(jiǎn)化線路、降低成本，大多采用以軟件為主的接口方法。在二分頻的基礎(chǔ)上再三分頻產(chǎn)生 ALE 信號(hào)在二分頻的基礎(chǔ)上再六分頻得到機(jī)器周期信號(hào)。 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不是時(shí)鐘信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)二分頻后才作為系統(tǒng)達(dá)到時(shí)鐘信號(hào)。 我們可以用示波器測(cè)出 XTAL2 上的波形。輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳接晶體震蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器。 二、時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生 XTAL1（ 19 腳）是按外部晶體管的一個(gè)引腳。這二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 一、 時(shí)鐘電路 在介紹單片機(jī)引腳時(shí)，我們已經(jīng)敘述過(guò)有關(guān)振蕩器的概念。 圖 323 復(fù)位電 路 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。 0000B 二、復(fù)位電路 從以上的敘述中，我們已經(jīng)清楚復(fù)位電路的設(shè)計(jì)原理：在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平（為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，通常使 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平）。179。 000000B SBUF 不定 IE 0179。 表 32 單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) 專用寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 000H0 TH1 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP 179。 8． 復(fù)位操作還對(duì)單片機(jī)的個(gè)別引腳信號(hào)有影響，例如把 ALE 和 PSEN 信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，即 ALE=0,PSEN=1。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H單元開(kāi)始執(zhí)行。只要 RST 保持高電平，則 MCS51 單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。 一、復(fù)位 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。所以，系統(tǒng)的復(fù)位電路必須準(zhǔn)確、可靠地工作。其工作原理是：溫度過(guò)高時(shí)，單片機(jī)就從 口發(fā)出一個(gè)低電平信號(hào)，經(jīng)反向后使發(fā)光二極管發(fā)光，同時(shí)使蜂鳴器發(fā)音，從而達(dá)到報(bào)警的日的。 圖 321 看門狗電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 20 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)溫度過(guò)大地超了給定 的溫度時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下面分析看門狗電路的工作原理： 當(dāng)系統(tǒng)工作正常時(shí)，看門狗電路不起作用。與控制字相反，狀態(tài)字寄存器只能讀出、不能寫入，其格式及定義如圖 318， 319 所示：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 18 圖 318 8155 狀態(tài)字格式 圖 319 8155 狀態(tài)字定義 8155與 8031的連接 如圖 320所示為 8155 與 8031 的連接?xùn)|華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 19 圖 320 8155 與 8031 的連接 看門狗、報(bào)警、復(fù)位和時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 看門狗電路的設(shè)計(jì) 為提高系統(tǒng)的可靠性 ,由硬件的 “看門狗”。 8155 的控制字的及其工作方式 1）、命令 /狀態(tài)字的格式及功能 8155 的 I/O 接口的工作方式選擇是通過(guò) 對(duì) 8155 內(nèi)部寄存器送命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令寄存器由 8 位鎖存器組成，只能寫入、不能讀出。 Vcc： +5 電源端。 TIME IN：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。它由命令寄存器中的控制字來(lái)決定輸入 /輸出。它由命令寄存器中的控制字來(lái)決定輸入 /輸出。 ALE 信號(hào)的下降沿將 AD0～ AD7 總線上的地址信息和 CE及 IO/M 的狀態(tài)信息都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器中。當(dāng) CE=0、 WR=0 時(shí)，將 CPU 輸出送到 AD0～ AD7 總線上的信息寫到片內(nèi) RAM 單元或 I/O 借口中。當(dāng) CE=0、 RD=0 時(shí)，將 8155 片內(nèi) RAM 單元或 I/O接口的內(nèi)容傳送到 AD0～ AD7 總線上。 表 31 8155 口地址分配 AD7AD0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 選中的寄存器 X x x x x 0 0 0 X x x x x 0 0 1 X x x x x 0 1 0 X x x x x 0 1 1 X x x x x 1 0 0 X x x x x 1 0 1 命令 /狀態(tài)寄存器 A 口（ PA0PA7） B 口（ PB0PB7） C 口（ PC0PC7） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器低 B 位寄存器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器高 B 位寄存器及工作方式 2 位 RD：讀選通信號(hào)端。 IO/M=0 時(shí)，選中 8155 的片內(nèi) RAM， AD0～ AD7 為 RAM東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 17 地址（ 00H～ FFH）； IO/M=1 時(shí)，選中 8155 片內(nèi) 3個(gè) I/O 接口以及命令 /狀態(tài)寄存器和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。它與地址信息一起由 ALE 信號(hào)的下降沿鎖到 8155的鎖存器中。地址信息由 ALE的下降沿鎖存到 8155 的地址鎖存器中，與 RD 和 WR 信號(hào)配合輸入或輸出數(shù)據(jù)。通常與 MCS51單片機(jī)的 P0 口相連。 AD0～ AD7：三態(tài)地址數(shù)據(jù)總線。當(dāng) RESET 端加入 5us左右寬的正脈沖時(shí)， 8155 初始化復(fù)位。 所占用的地址為 : 第一組 4000H～ 5FFFH (A13＝ 0) 第二組 6000H～ 7FFFH (A13＝ 1) 圖 316 擴(kuò)展 一片 RAM6264 的連接圖 單片機(jī) I/O 口的擴(kuò)展 （ 8155 擴(kuò)展芯片） 8155 的結(jié)構(gòu)和引腳 Intel 8155 是一種多功能的可編程的可編程接口芯片，它具有 3 個(gè)可編程 I/O（ A口和 B口是 8位， C 口是 6 位）、 1 個(gè)可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和 256B 的 RAM，能方便地進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展和 RAM 擴(kuò)展，其組成框圖及引腳如圖 317 所示。 179。 179。 179。 179。 179。 179。其地址譯碼關(guān)系為：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 0 1 178。 圖 316 為外擴(kuò) 1片 6264 的連接圖。在實(shí)際應(yīng)用中，往往只用其中 1個(gè)，而將另一個(gè)接成常有效；也可以將系統(tǒng)片選信號(hào)以及取反后的信號(hào)分別接至 CE1 和 CE2 端。 8 位的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器芯片，采用 CMOS 工藝制造，為 28 引腳雙列直插式封裝，其引腳圖如圖 315 所示。由于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器要增加刷新電路，因此只適用于較大的系統(tǒng)，而在單片機(jī)系統(tǒng)中則很少使用。動(dòng)態(tài) RAM 的集成密度大，如集成同樣的位容量，那么動(dòng)態(tài)RAM 所占芯片面積只是靜態(tài) RAM 的四分之一。靜態(tài) RAM 只要電源加上，所存信息就能可靠保存。在單 片機(jī)系統(tǒng)中多數(shù)采用 MOS 型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使得輸入輸出信號(hào)能與 TTL 相兼容，擴(kuò)展后的信號(hào)連接也很方便。 MOS型集成度高、功耗低、價(jià)格便宜，但速度較慢。 RAM 為易失性存儲(chǔ)器，斷電后所存信息立即消失。 圖 314 2764 與單片機(jī)的連接圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件 15 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器概述 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器即隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（ Random Access Memory），簡(jiǎn)稱 RAM，用于存放可隨時(shí)修改的數(shù)據(jù)信息。這此，人們提出 了另一個(gè)編程方式靈巧編程。而且芯片容量愈大，所需的時(shí)間就愈多。重復(fù)上述過(guò)程，即可將要寫入編程過(guò)程。 5ms 的負(fù)脈沖。標(biāo)誰(shuí)編程的過(guò)程 為：將 Vcc 接 +5V 電源， Vpp 接 +21V 電源（注意：不同廠家的芯片其編程電壓 Vpp 是不一樣的），然后輸入需編程的單元地址，在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)，使 CE 保持低電平，OE為高電平。一般照射擊 15～ 20min 即可擦除干凈。干凈的標(biāo)志通常是一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是 FFH。這就是用戶調(diào)試和修改程序帶來(lái)很大的方便。即首先送出要讀出的單元地址，然后使 CE和 OE 均有效（低電平），則在芯片的 D0～ D7 數(shù)據(jù)線上就可以輸出要讀出的內(nèi)容。（ NC 為不用的管腳）。OE：輸出允許信號(hào)，當(dāng) OE=0 時(shí)，輸出緩沖器打開(kāi)，被尋址單元的內(nèi)容才能被賣出。 D7～ D0： 8 位數(shù)據(jù)線。 8 位，其管角如圖 312所示。按照程序要求確定 ROM 存儲(chǔ)陣列中各 M