【正文】 在惡劣環(huán)境下可靠性不及 OTPROM 單片機的應用單片機 SCM，即 MicroController，是把微型計算機主要部分都集成在一個芯片上的單芯片微型計算機。(3) ROMless 類：無 ROM 存儲器，如 80C31，電路擴展復雜，較少用。(1) MASKROM 類：程序在芯片封裝過程中掩膜工藝制作到 ROM 區(qū)中，如80C51，適合大批生產。(3) 按總線結構可分為：總線型和非總線型。(1) 按應用領域可分為：家用類、工控類、通信類、個人信息終端等。以上是單片機的基本構成，現代的單片機又加入了許多新的功能部件，如模擬/數字轉換器（A/D） 、數字/模擬轉換器（D/A） 、溫度傳感器、液晶（LCD）驅動電路、電壓監(jiān)控、看門狗（WDT）電路、低壓檢測（LVD）電路等等。定時器/計數器（T/C）:單片機內部用于精確定時或對外部事件（輸入信號如脈沖）進行計數，有的單片機內部有多個定時/計數器。串行通信有同步和異步之分，這可以用硬件或通用串行收發(fā)器件來實現。I/O 是單片機的重要資源，也是衡量單片機功能的重要指標之一。并行輸入/輸出（I/O）端口:通常為獨立的雙向口，任何口既可以用作輸入方式，又可以作輸出方式，通過軟件編程來設定。中央處理器（CPU）:是單片機的核心單元，通常由算術邏輯運算部件 ALU 和控制部件構成。最近出現了 EEPROM 或 FLASH 型的數據存儲器，方便用戶存放不經常改變的數據及其它重要信息。Flash 型（閃速型）單片機允許用戶使用編程工具或在線快速修改程序代碼，且可反復使用，故一推出就受到廣大用戶的歡迎。具有 ROM 型（掩膜型）存儲器的單片機價格最低，它適用于大批量生產。另一種是采用和 PC 機（Von Neumann）類似的原理，對程序和數據存儲器不作邏輯上的區(qū)分， 即普林斯頓（ Princeton）用來存放用戶程序，可分為 EPROM、OTP、ROM 和FLASH 等類。在大型工業(yè)測控系統(tǒng)中，單片機進行接口的控制與管理，與計算機主機并行工作，可以大大提高系統(tǒng)運行速度。例如:單片機與傳統(tǒng)的機械產品相結合后簡化產品結構，實現控制智能化，成為新一代的機、電一體化產品。主要包括了微處理器(CPU)、存儲器(ROM、RAM)、輸入/輸出口(1/0 口)和定時器 /計數器、中斷系統(tǒng)等功能部件。 4 浸漬材料：變壓器繞制好后，還要過最后一道工序，就是浸漬絕緣漆，它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長使用壽命，一般情況下，可采用甲酚清漆作為浸漬材料。一般情況下最好用Q2 型號的高強度的聚脂漆包線。我們通常稱為加了硅的鋼片為硅鋼片，變壓器的質量所用的硅鋼片的質量有很大的關系，硅鋼片的質量通常用磁通密度 B 來表示，一般黑鐵片的 B 值為 60008000、低硅片為900011000，高硅片為 1202216000，2 繞制變壓器通常用的材料有 漆包線，沙包線，絲包線，最常用的漆包線。 變壓器的材料要繞制一個變壓器我們必須對與變壓器有關的材料要有一定的認識，為此這里我就介紹一下這方面的知識。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產生的。由“渦流”所產生的損耗我們稱為“鐵損” 。 變壓器的損耗當變壓器的初級繞組通電后，線圈所產生的磁通在鐵心流動，因為鐵心本身也是導體，在垂直于磁力線的平面上就會感應電勢，這個電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產生電流，好象一個旋渦所以稱為“渦流 ”。如果不考慮變壓器的損耗，可以認為一個理想的變壓器次級負載消耗的功率也就是初級從電源取得的電功率。如果次級接上負載，次級線圈就產生電流 I2，并因此而產生磁通 ф2，ф2的方向與 ф1 相反，起了互相抵消的作用，使鐵心中總的磁通量有所減少，從而使初級自感電壓 E1 減少，其結果使 I1 增大，可見初級電流與次級負載有密切關系。在次級線圈中感應出互感電勢 U2，同時 ф1 也會在初級線圈上感應出一個自感電勢E1，E1 的方向與所加電壓 U1 方向相反而幅度相近，從而限制了 I1 的大小。變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有 E 型和 C 型鐵心。每片的并行輸出作為 LED 數碼管的段碼。輸入只有兩個信號，它們是串行數據線 DIN 和移位信號 CLK。 圖 15 動態(tài)顯示 LED 數碼管連接方式本設計為靜態(tài)顯示，電路中圖所示。同樣在下一瞬時，單獨顯示下一樣，這樣依次輪流顯示，循環(huán)掃描。即在某一瞬間時，只讓某一位的字位線處于選通狀態(tài)（共陰極 LED數碼管為低電平，共陽極為高電平） ，其他各位的字位線處于開斷狀態(tài)，同時字段線上輸出這一位相應要顯示字符的字段碼。因此，要想顯示不同的內容。所謂動態(tài)掃描顯示電路是將顯示各位的所有相同字段線連在一起，每一位的 a 段連在一起，b 段連在一起…g 段連在一起，共 8 段，由一個 8 位 I/O口控制，而每一位的公共端（共陽或共陰 COM）由另一個 I/O 口控制，如圖 15所示。靜態(tài)顯示方式編程較簡單，但占用 I/O 口線多，即軟件簡單、硬件成本高，一般適用顯示位數較少的場合。顯示時，每一位字段碼分別從 I/O 控制口輸出，保持不變直至 CPU 刷新顯示為止。 LED 數碼管顯示方式和典型應用電路LED 數碼管顯示電路在單片機應用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。LED 數碼管的使用與發(fā)光二極管相同，根據其材料不同正向壓降一般為～2V 額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。共陰型是將各數碼發(fā)光二極管的負極連在一起，作為公共端 COM 接地，某筆段通過限流電阻接高電平時發(fā)光。某筆段控制端低電平時，該筆段發(fā)光，高電平時不發(fā)光。 圖 14 LED 數碼管LED 數碼管按電路中的連接方式可以分為共陰型和共型兩大類，如圖 14 示b、c 所示。圖 14a 為 數碼管的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管分別對應 a~g 筆段構成“”字形另一只發(fā)光二極管 Dp 作為小數點。 量程了。 也經常使用在 177。這個測試是看看芯片的比例讀數轉換情況，與基準電壓具體是多少 mV 無關，也無法在外部進行調整這個讀數。如果差別太大，可以微調一下 36 腳的電壓。 ，也沒有“短路”或者“開路”故障，那么，電路就應該可以正常工作了。這樣，在三極管的“C”極有放大的交流信號，把這個信號通過 2 只 4u7 電容和 2 支 1N4148 二極管，構成倍壓整流電路，可以得到負電壓供給 ICL7107 的 26 腳使用。比較常用的方法是利用 ICL7660 或者 NE555 等電路來得到，這樣需要增加硬件成本。 ：芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，信號地是 30 腳，基準地是 35 腳，通常使用情況下，這 4 個引腳都接地，在一些有特殊要求的應用中（例如測量電阻或者比例測量） ，30 腳或 35 腳就可能不接地而是按照需要接到其他電壓上。 27,28,29 引腳的元件數值，它們是 ,47K, 阻容網絡，這三個元件屬于芯片工作的積分網絡，不能使用瓷片電容。 的電壓。第 36 腳是基準電壓，正確數值是 100mV，第 26 引腳是負電源引腳，正確電壓數值是負的，在 －3V 至 －5V 都認為正常，但是不能是正電壓，也不能是零電壓。 （1 腳與 40 腳遙遙相對） 。許多廠家會在第一腳旁邊打上一個小圓點作為標記。 ICL7107 使用注意事項：芯片的第一腳，是正放芯片，面對型號字符，然后，在芯片的左下方為第一腳。（7） 芯片本身功耗小于 15mW（不包括 LED） ，能直接驅動共陽極的 LED 顯示器，不需要另加驅動器件，在正常亮度下每個數碼管的全亮筆畫電流大約為40～50mA。（5） RC5 分別是積分電阻和積分電容。R2 使基準電壓 V=1V（3） RC3 為輸入端阻容濾波電路，以提高電壓表的抗干擾能力，并能增強它的過載能力。位直流數字電壓表外圍元件的作用是：（1） RC1 為時鐘振蕩器的 RC 網絡。該端經 500Ω 電阻接至邏輯線路的公共地。圖 13 ICL7107 引腳功能圖 表 11 ICL710 各引腳功能表端名 功能V+和 V 電源的正極和負極aU～gUaT～gTaH～gH個位、十位、百位筆畫的驅動信號，依次接至個位、十位、百位數碼管的相應筆畫電極Abk 千位筆畫驅動信號，接千位數碼管的 a、b 兩個筆畫電極PM 負極性指示的輸出端，接千位數碼管的 g 段。 ICL7107 引腳及各引腳的功能ICL7107 型 A/D 轉換器是把模擬電路與數字電路集成在一塊芯片上的大規(guī)模的 CMOS 集成電路，它具有功耗低、輸入阻抗高、躁聲低，能直接驅動共陽極 LED顯示器，不需另加驅動器件，使轉換電路簡化等特點。制作時，數字顯示用的數碼管為共陽型，2K 可調電阻最好選用多圈電阻，分壓電阻選用誤差較小的金屬膜電阻，其它器件選用正品即可。這里我們介紹一種她的典型應用電路數字電壓表的制作。 模數轉換及顯示芯片 ICL7107ICL7107 是一塊應用非常廣泛的集成電路。LM324 的引腳排列見圖 12。每一組運算放大器可用圖 1－1 所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“+” 、 “”為兩個信號輸入端， “V+”、 “V”為正、負電源端， “Vo”為輸出端。 四運放集成電路 LM324LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖 1－2所示。負載的性質,集成運放輸出電壓和電流的是否滿足要求。 實際選擇集成運放時,除優(yōu)值系數要考慮之外,還應考慮其他因素。 在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運放,這樣即可降低成本,又容易保證貨源。 正確選擇集成運算放大器集成運算放大器是模擬集成電路中應用最廣泛的一種器件。因此，在集成運算放大器中往往用晶體管恒流源代替電阻。三、在集成電路中，比較適合的阻值大致為 100Ω～30kΩ。而集成電路中的各個晶體管是通過同一工藝過程制作在同一硅片上的，容易獲得特性相近的差動對管。必須使用電容器的場合，也大多采用外接的辦法。 集成運算放大器的特點集成運算放大器的一些特點與其制造工藝式緊密相關的，主要有以下幾點：一、在集成電路工藝中還難于制造電感元件；制造容量大于 200pF 的電容與比較困難，而且性能很不穩(wěn)定，所以集成電路中要盡量避免使用電容器。（3）中間級：采用一至兩級直接耦合放大器，提供足夠的電壓放大倍數。（1）偏置電路：采用恒流源，向各級提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流。 集成運放的基本組成集成運放一般由偏置電路、輸入級、中間級和輸出級四部分組成。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網絡, 可實現不同用途的電路,例如利用集成運算放大器可非常方便的完成信號放大、信號運算（加、減、乘、除、對數、反對數、平方、開方等） 、信號的處理（濾波、調制）以及波形的產生和變換。當晶體管因受熱而引起參數變化不超過允許值時，集電極所消耗的最大功率，稱為集電極最大允許耗散功率 PCM。集電極最大允許電流 ICM集電極電流 Ic 超過一定值時，晶體管的 β 值要下降，當 β 值下降到正常數值的三分之二時的集電極電流，稱為集電極最大允許電流 ICM。集射極反向截止電流 ICEOICEO 是當 IB=0（將基極開路） 、集電結處于反向偏置和發(fā)射結處于正向偏置時的集電極電流。 三極管的主要參數電流放大系數 β當晶體管工作在動態(tài)（有輸入信號）時，基極電流的變化量為△IB，它引起集電極電流的變化量為△Ic 。在飽和區(qū)，IB 的變化對 Ic 的影響較小 ，兩者不成正比，放大區(qū)的 β 不能適用于飽和區(qū)。截止時集電結也處于反向偏置。IB=0 時，Ic=ICEO。當晶體管工作于放大狀態(tài)時，發(fā)射結處于正向偏置，集電結處于反向偏置，即對 NPN 型管而言，應使 UBE＞0，UBC＜0。在放大區(qū)，Ic=βIB?；鶇^(qū)和發(fā)射區(qū)之間的結稱為發(fā)射結，基區(qū)和集電區(qū)之間的結稱為集電結。每一類都分成基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，分別引出基極 B、發(fā)射極 E 和集電極 C。硅管只要是平面型，鍺管都是合金型。 半導體三極管 三級管工作原理半導體三極管（簡稱晶體管）是最重要的一種半導體器件。當去掉反向電壓之后，穩(wěn)壓管又恢復正常。利用這一特性，穩(wěn)壓管在電路中能起穩(wěn)壓作用。當反向電壓增高到擊穿電壓時，反向電流突然劇增，穩(wěn)壓管反向擊穿。穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管是一種特殊的面接觸型半導體硅二極管。2 反向工作峰值電壓它是保證二極管不被擊穿而給出的反向峰值電壓，一般是反向擊穿電壓的一半或三分之二。點接觸型的二極管的最大整流電流在幾十毫安以下。二極管被擊穿后，一般不能恢復原來的性能，便失效了。故通常稱它為反向飽和電流。反向電流有兩個特點：一是它隨溫度的上升增長很快；一是在反向電壓不超過某一范圍時，反向電流的大小基本恒定。導通時的正向壓降，硅管約為 ～，鍺管約為 ～。當正向電壓超過一定數值后，內電場大大削弱，電流增長很快。按結構分，二極管有點接觸型和面接觸型兩類。本課題研究一種以單片機為核心的智能化高精度簡易直流電源的設計, 該電源采用數字調節(jié)、閉環(huán)實時監(jiān)控、輸出精度高, 且兼?zhèn)潆p重過載保護功能, 特別適用于各種有較高精度要求的場合。同時穩(wěn)壓方法采用單片機閉環(huán)控制, 單片機通過 A/D 采樣輸出電壓, 與設定值進行比較, 若有偏差則調整輸出。針對以上問題, 我設計了一套以單片機為核心的智能化直流電源。單片機系統(tǒng)選用 89C51 型號單片機, 內含 4 K 的 ROM。 由于板載電源管理的更