【正文】 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C。引出腳排列不 同以外，命名方法、外形等均與 78 系列的相同。塑料封裝的穩(wěn)壓電路具有安裝容易、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此用得比較多。 有時(shí)在數(shù)字 78 或 79 后面還有一個(gè) M 或 L，如 78M12 或 79L24， 用來(lái)區(qū)別輸出電陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 24 流和封裝形式等， 其中 78L 調(diào)系列的最大輸出電流為 100mA ， 78M 系 列最大輸出電流為 1A， 78 系列最大輸出電流為 1． 5A。 3） 用途： 一般穩(wěn)壓管和穩(wěn)壓三級(jí)管的 用途是一樣的，都用于控制板電路的穩(wěn)壓．以便使電壓過(guò)高燒毀電路． 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠 、方便 ，而且價(jià)格便宜。但壓差取得大時(shí)，又會(huì)增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即既保證在最大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于功耗偏大。 注意：在使用時(shí)必須注意： (VI)和 (Vo)之間的關(guān)系，以 7805 為例，該三端穩(wěn)壓器的固定輸出電壓是 5V，而輸入電壓至少大于 7V，這樣輸入 /輸出之間有 2－ 3V 及以上的壓差。 2） 常見(jiàn)的產(chǎn)品： 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（下電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12V， 15V， 18V， 24V 等檔次。 三端穩(wěn)壓管 1） 三端穩(wěn)壓器分類： 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一 種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。光耦合器是 70 年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi)關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器 (SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計(jì) 23 計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。 光電耦合器 光電耦合器（ optical coupler，英文縮寫為 OC）亦稱光耦合器，簡(jiǎn)稱光耦。 (2)將普通 8031/80C31仿真器的仿真插頭中 ～ ～ 205T,這種方法可以運(yùn)用單步、斷點(diǎn)的調(diào)試方法，但是仿真不夠真實(shí)，比如， 2051 的內(nèi)部模擬比較器功能， P1 口、 P3 口的增強(qiáng)下拉能力等等。調(diào)試人員可以采用程序編輯 編譯 固化插到電路板中試驗(yàn)這樣反復(fù)循環(huán)的方法，對(duì)于熟練的 MCS51 程序員來(lái)說(shuō)，這種調(diào)試方法并不十分困難。 5)軟硬件的開(kāi)發(fā) 89C2051 可以采用下面 2 種方法開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)。 3)內(nèi)部 I/O 控制 89C2051 在內(nèi)部 I/O 控制上繼承了 MCS51 的特性： 5 路 2 級(jí)優(yōu)待中斷，串等口， 2 路定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 。相比之下，一般 8031 對(duì)最低工作時(shí)鐘限制為，因?yàn)槠鋬?nèi)部的 RAM 是動(dòng)態(tài)刷新的。陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 22 這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng) 3）存儲(chǔ)器 89C2051 片內(nèi)含有 2k 字節(jié)的 Flash 程序存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)的片內(nèi) RAM,與 80C31 內(nèi)部完全類似。 2）電源 89C2051 有很寬的工作電源電壓，可為 ～ 6V,當(dāng)工作在 3V 時(shí)，電流相當(dāng)于 6V 工作時(shí)的 1/4。 圖 314 89C2051 管腳圖 為了增加對(duì)模擬量的輸入功能， 2051 在內(nèi)部構(gòu)造了一個(gè)模擬信號(hào)比較器，其輸入端連到 和 口，比較結(jié)果存入 對(duì)應(yīng)寄存器。但是限定 9 腳電流之和小于 ，引腳的平均電流只 9mA。 ～ 共 7 腳，準(zhǔn)雙向端口，并且保留了全部的 P3 的第二功能，如 、 的串行通訊功能， 、 的中斷輸入功能， 、 的定時(shí)器輸入功能。其主要特點(diǎn)為采用 Flash 存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬 件與 MCS51 完全兼容，可以很快被中國(guó)廣大用戶接受，其程序的電可擦寫特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易。 89C2051 是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機(jī)。 當(dāng) M1+為低電平時(shí)，光耦截止， 電源電路截至。 圖 313 看門狗電路 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計(jì) 21 基于 89C2051 的從系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 從 CPU 系統(tǒng)是基于 89C2051 單片機(jī)的單芯片系統(tǒng)，惟一的任務(wù)是產(chǎn)生 開(kāi)關(guān)電源所需的脈沖信號(hào)。 圖 312 MAX813L 典型應(yīng)用 本次看門狗電路的設(shè)計(jì)使用了 MAX813L 的經(jīng)典電路設(shè)計(jì)，另外在與門上多與了一個(gè) RSTK1 信號(hào)，起到電路監(jiān)控的目的。當(dāng) PFI低于 時(shí)，電源故障輸出腳第 5 腳 PFO 變低，可引起 AT89C51 中斷進(jìn)行電源故障處理，或?qū)⒅匾獢?shù)據(jù)保存下來(lái)。另外，當(dāng)電源電壓低于限值 時(shí) ,MAX813L 也產(chǎn) 生復(fù)位輸出，使單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，不執(zhí)行任何指令，直至電源電壓恢復(fù)正常，可有效防止因電源電壓較低進(jìn)單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。在軟件設(shè)計(jì)中 ,P10 不斷輸出脈沖信號(hào)，如果因某種原因單片機(jī)進(jìn)入陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 20 死循環(huán)，則 P10 無(wú)脈沖輸出。圖中單片機(jī)以 AT89C51 為例 ,MAX813L的第 (1)腳與第 (8)腳相連。 ○ 4 時(shí)，第 (5)腳輸出一個(gè)低電平 信號(hào)。如果在 內(nèi)沒(méi)有觸發(fā)該電路（即第 (6)步無(wú)脈沖輸入），則第 (8)腳輸出一個(gè)低電平信號(hào)。系統(tǒng)上電、掉電以及供電電壓降低時(shí)，第 (7)腳產(chǎn)生復(fù)位輸出，復(fù)位脈沖寬度的典型值為 200ms，高電平有效，復(fù)位門限的典型值為 。 MAX813L 有雙列直插和貼片兩種封裝形式，其雙列直插如圖 311 所示，引腳功能如下： 第 (1)腳為手動(dòng)復(fù)位輸入，低電平有效； 第 (2)、 (3)腳分別為電源和地； 第 (4)腳為電源故障輸入； 第 (5)腳為電源故障輸出； 第 (6)腳為看門狗輸入 ； 第 (7)腳為復(fù)位輸出 ； 第 (8)腳為看門狗輸出。 幾乎所有的單片機(jī)都需要復(fù)位電路，對(duì)復(fù)位電路的基本要求是：在單片機(jī)上電時(shí)能可靠復(fù)位，在下電時(shí)能防止程序亂飛導(dǎo)致 EEPROM 中的數(shù)據(jù)被修改；另外，單片機(jī)系電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計(jì) 19 統(tǒng)在工作時(shí)，由于干擾等各種因素的影響，有可能出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象導(dǎo)致單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，為了克服這一現(xiàn)象，除了 充分利用單片機(jī)本身的看門狗定時(shí)器（有些單片機(jī)無(wú)看門狗定時(shí)器）外，還需外加個(gè)看門狗電路；除此以外，有些單片機(jī)系統(tǒng)還要求在掉電瞬間單片機(jī)能將重要數(shù)據(jù)保存下來(lái)，因掉電的發(fā)生往往是很隨機(jī)的，因而此類單片機(jī)系統(tǒng)需要電源監(jiān)控電路，在掉電剛發(fā)生時(shí)能告知單片機(jī)。這樣，當(dāng)從系統(tǒng)失常、程序“跑飛”時(shí)，落入非正常程序區(qū)的握手信號(hào)始終無(wú)效，此時(shí)主系統(tǒng)的串行查詢程序反復(fù)查詢，使得“喂狗”信號(hào)無(wú)法及時(shí)送出，從而引起溢出復(fù)位。雖然“喂狗”信 號(hào)來(lái)自主 CPU，表面上看，從系統(tǒng)的失常不致引起監(jiān)視電路輸出復(fù)位信號(hào)；但事實(shí)上，如果對(duì)從系統(tǒng)的軟件進(jìn)行適當(dāng)處理，當(dāng)從系統(tǒng)工作失常后，也能讓主系統(tǒng)感知，然后強(qiáng)制電源監(jiān)視電路復(fù)位，也可達(dá)到引起復(fù)位的目的。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 18 表 31 按鍵的排布 1 5 9 CLR 2 6 0 ton 3 7 START toff 4 8 ENTER T 圖 310 按鍵電路圖 復(fù)位看門狗電路 按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行、工作環(huán)境惡劣等實(shí)際情況，本系統(tǒng)的復(fù)位必須考慮以下 3 種情況：上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位及看門狗定時(shí)器溢出復(fù)位；因此，采用 MAX813L 電源監(jiān)視電路。在所有參數(shù)齊備的情況下，按 Start 鍵，則開(kāi)始運(yùn)行， T 參數(shù)倒計(jì)時(shí)；如果參數(shù)不齊備，按此鍵無(wú)效。 c) 運(yùn)行控制鍵 系統(tǒng)中控制運(yùn)行的有 2 個(gè)按鍵：暫停鍵和開(kāi)始運(yùn)行鍵 Start。前 2 個(gè)參數(shù)采用定點(diǎn)數(shù)，小數(shù)位為 1 位。 b) 參數(shù)設(shè)置鍵 ton、 toff、 T 鍵用來(lái)選擇設(shè)置何種參數(shù)。 按鍵電路的具體 設(shè)計(jì) 鍵盤的設(shè)計(jì)主要是考慮參數(shù)的設(shè)定輸出及運(yùn)行方式的必要控制，因此設(shè)置了 10 個(gè)數(shù)字鍵 09， 3 個(gè)參數(shù)（ ton、 toff、 T）設(shè)置鍵，與此配套的 Enter， CLR 等鍵及運(yùn)行控制鍵 Start。這樣就可直接得到行數(shù)據(jù)和列數(shù)據(jù)，而得組合的鍵值。若是所使用的單片機(jī)內(nèi)部具有上拉電阻的話，還不需要逐列去置低電平，外部無(wú)上拉電阻。不過(guò)不管是正邏輯還是負(fù)邏輯的數(shù)據(jù)，可以看出這樣的數(shù)據(jù)是很難使 用散轉(zhuǎn)指令的。如圖 4 的鍵盤從左到右、從上到下的鍵值依次是 EE， ED， EB， E7； DE， DD， DB， D7；?；7E， 7D， 7B， 77。線反轉(zhuǎn)法同樣也要先判別整個(gè)鍵盤有無(wú)按鍵按下，有按鍵按下才對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計(jì) 17 b)線反轉(zhuǎn)法 線反轉(zhuǎn)法的優(yōu)點(diǎn)是掃描速度比較快，但是程序處理起來(lái)卻是比較不方便。掃描的方法是將列線逐列置低電平，幷檢測(cè)行線的電平狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。若是沒(méi)有按鍵按下，則 PB 口讀進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)為 0FH；若讀進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)不是 0FH，那 就是有按鍵按下，因?yàn)橹灰邪存I按下，該按鍵連接到的行線電平就會(huì)被拉至低電平。 現(xiàn)以 如圖 39 所示 4 4 鍵盤為例，講解一下這兩種掃描方法的工作原理。對(duì)行列式的鍵 盤進(jìn)行掃描的時(shí)候，要先判斷整個(gè)鍵盤是否有按鍵按下，有按鍵按下才對(duì)哪一個(gè)按鍵按下進(jìn)行判別掃描。所以利用這種結(jié)構(gòu)， a 個(gè) I/O 口可以接 a 個(gè)行線，另外的 b 個(gè) I/O 可以接 b 個(gè)列線，總共可以組成 a b 個(gè)按鍵的鍵盤。跟獨(dú)立式鍵盤一樣，若是使用有內(nèi)部上拉電阻或是下拉電阻的單片機(jī)時(shí)，外面不需連接上拉電阻或是下拉電阻，只需在程序內(nèi)打開(kāi)內(nèi)部上拉電阻或是內(nèi)部下拉電阻即可。為了減少鍵盤占用太多的單片機(jī) I/O口資源，當(dāng)按鍵個(gè)數(shù)較多的時(shí)候，通常都使用行列式鍵盤。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序執(zhí)行效率高，不用刻意加延時(shí)指令，而且這種方法的判斷按鍵抗干擾能力要更好；缺點(diǎn)是程序結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。比如，以 5ms 為基本時(shí)間單位去掃描按鍵的話，前后要連續(xù)掃描到同一個(gè)按鍵 11 次而達(dá)到 50ms 來(lái)確認(rèn)這個(gè)按鍵。 第二種方法是每隔一個(gè)時(shí)間周期檢測(cè)一次按鍵，比如每 5ms 掃描一次按鍵，要連續(xù)幾次都掃描到 同一按鍵才確認(rèn)這個(gè)按鍵被按下。若是要判斷按鍵松開(kāi)的話，也是要在檢測(cè)到按鍵釋放電平之后再給出 12ms～ 24ms 的延時(shí)，等后抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，如果仍為斷開(kāi)狀態(tài)電平，則確認(rèn)按鍵松開(kāi)。 常用的去除鍵抖動(dòng)的軟件方法有很多種，但是都離不開(kāi)基本的原則：就是要么避開(kāi)抖動(dòng)的時(shí)候檢測(cè)按鍵或是在抖動(dòng)的時(shí)候檢測(cè)到的按鍵不做處理。按鍵在去抖動(dòng)，可用硬件或軟件兩種方法消除。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短因按鍵的機(jī)械特性不同而有所不同，一般為 5ms～10ms。 電鍍數(shù)字脈沖電源控制電路設(shè)計(jì) 15 圖 38 按鍵電路 一般的按鍵所用開(kāi)關(guān)都是機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地連接，在斷開(kāi)進(jìn)也不會(huì)馬上完全的斷開(kāi)，在閉合和斷開(kāi)的瞬間均有一連串的抖動(dòng)。平時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn) 處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下按鍵時(shí)兩個(gè)觸點(diǎn)才閉合（短路）。我們可以通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令來(lái)實(shí)現(xiàn)人 機(jī)通信。結(jié)合實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)選擇液晶顯示電路來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能 。 LCD1602 與單片機(jī)連接的電路圖如 圖 37 所示 。 VSS：接地端 。 VDD：電源端 。 E：數(shù)據(jù)讀寫操作控制位， E 線向 LCD 模塊發(fā)送一個(gè)脈沖， LCD 模塊與單片機(jī)間將進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換 。 A：背光控制正電源 。 1） LCD1602 的引腳功能 LCD1602 模塊的引腳如圖 36 所示，其引腳功能如下： RS：數(shù)據(jù)和指令選擇控制端， RS=0 命令狀態(tài)； RS=1 數(shù)據(jù) 。與傳統(tǒng)的 LED數(shù)碼管顯示器件相比，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且不需要外加驅(qū)動(dòng)電路，現(xiàn)在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的顯示器件了。字符顯示是根據(jù)需要顯示基本字符。 圖 33 顯示電路（ 1） 圖 34 顯示電路（ 2） 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書） 12 圖 35 顯示電路（ 3） 液晶顯示電路設(shè)計(jì) LCD 顯示器分為字段顯示和字符顯示兩種。而字顯通過(guò) 8279 上的OUTA0~OUTA3,OUTB0~OUTB3 進(jìn)行控 制。 4) 7404 集電極開(kāi)路 6 正相高壓驅(qū)動(dòng)器，提供數(shù)碼管字形顯示的驅(qū)動(dòng)電流 。MC1413 的每一對(duì)達(dá)林頓管都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻，在 5V 的 工作電壓下它能與TTL 和 COMS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。 2） 4514 4514 由鎖存器和 4— 16 線譯碼器組成