【正文】 放A5(uA741)接成跟隨器形式，以提高電路的負載能力。圖329 光電隔離放大器 其中，G1,G2是兩個性能、規(guī)格相同(同一封裝)的光電耦合器，G1,G2的初級串連，并用同一偏置電流I1激勵，設(shè)G1和G2的電流傳輸系數(shù)分別為a2和a2，則 ， （36） 則集成運放A4具有理想性能，則 （37）而輸出電壓U0為25 （38）因此，電路的電壓增益AV可由下式確定 （39）將式（34）和（35）代入上式，則 （310） 由于GG2是同性能、同型號、同封裝的光電耦合器（MOC8111）,因此GG2的電流傳輸系數(shù)a1和a2可看作是相等的，所以光耦合放大器的電壓增益為 （311）由此可知，如圖所示的光耦放大器增益與G1,G2的電流傳輸系數(shù)a1和a2無關(guān)。 隔離放大器的設(shè)計電子電路抗干擾設(shè)計的有效方法是利用光電隔離。即8031先把低8位送入第一級緩沖器，然后再送高4位數(shù)據(jù)時，同時選通第二級的兩片74LS373構(gòu)成的第一級緩沖器，使12位數(shù)據(jù)同時出現(xiàn)在DAC7521的數(shù)據(jù)輸出線上，進行D/A轉(zhuǎn)換。24 圖328 數(shù)模轉(zhuǎn)換接口電路DAC7521從8031的8位數(shù)據(jù)線上獲取12位的數(shù)據(jù)必須分兩次進行。/，即 （35）可見控制器的控制平滑度和精度，都有較大的余量。/176。這里采用12位DAC7521作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其滿度輸出10 V，輸出電流經(jīng)運放OP07變成電壓，分辨率為 （34）每個量化單位可控制的移相角設(shè)為x176。故每度所需的移相電壓 （33） 176。本系統(tǒng)采用的觸發(fā)芯片TL494的觸發(fā)電壓需調(diào)至0～10V，移相范圍0176。10個按鍵盤分別為SET：恒溫設(shè)置鍵；SETUP：升溫速率設(shè)置鍵；SETDN；降溫速率設(shè)置鍵；SETTM：恒溫時設(shè)置鍵盤；CHN：通道選擇鍵；SUM：增一鍵；RL：右移鍵，ENTER：回車鍵盤；DTS：顯示鍵。其中顯示器5個按鍵10個。如果單片機本身的口線已被占用的話，則可以通過外擴I/O接口芯片來構(gòu)成鍵盤借口電路，較常用的是8158255A等接口芯片，圖326是采用8155接口芯片構(gòu)成2*6鍵盤的接口電路，其中B口為輸入，作為行線；C口為輸出，作為列線。因此必須在C口與LED的位控線之間增加電流驅(qū)動器以提高驅(qū)動能力，常用的有SN75452（反相）、7406（反相）或7407（同相）等。（注意：使用OC門7406或7407時要加上拉電阻）C口作為輸出口（位控口），以PC0～PC5輸出位控信號。電流驅(qū)動即可以用反相的，也可以用相同的。22 圖325 6位LED數(shù)碼顯示器接口的電路圖325是使用8155作為6位LED數(shù)碼顯示器接口的電路，其中8155的A口為輸出口（段控口），用以輸出8位顯示段碼（包括小數(shù)點）。為了實現(xiàn)LED顯示器的動態(tài)掃描顯示，除了要給顯示器提供顯示段瑪之外，還要對顯示器進行位的控制，即通常所說的“位控”。對于多位LED數(shù)碼顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個地循環(huán)地點亮各位顯示器。本次設(shè)計中我們采用了6MHZ的晶體震蕩器。如圖324所示。電路中的C1和C2一般取30PF ～12 MHZ，晶體震蕩器的頻率越高，振蕩頻率就越高。如圖324所示。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器21的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，還引人公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖，并不是時鐘脈沖。而時序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號之間的相互時間關(guān)系。根據(jù)這個原則，采用的電路是：按鍵電平復(fù)位，如圖323所示，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實現(xiàn)的。但復(fù)位不影響單片機內(nèi)部的RAM狀態(tài)。7． 復(fù)位操作除了把PC初始化為0000H之外，還對一些特殊功能寄存器（專用寄存器）有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)見表32。單片機的復(fù)位狀20態(tài)要注意以下幾點：6． 復(fù)位是單片機的初始化操作。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，通常使RST引腳保持10ms以上的高電平。另外，單片機的復(fù)位狀態(tài)與應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)又是密切相關(guān)的，因此，必須熟悉單片機的復(fù)位狀態(tài)。 圖322 報警電路在單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動。在這方面的設(shè)計中我們采用了如圖322所示的報警電路。當系統(tǒng)運行不正常時，8031不能給定時器送去觸發(fā)脈沖，NE555中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器就輸出脈寬大于4us的負脈沖，經(jīng)F6反相后加至8031的復(fù)位端，使系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，迅速恢復(fù)正常運行狀態(tài)。由NE555定時器構(gòu)成的看門狗電路如圖321所示RC6為定時元件，由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的正脈沖寬度為，C5用于濾除高頻干擾。命令字每位的定義如下所示：AINTR：A口中斷請求信號ABF：B口緩沖器信號ASTB：A口選通信號BINTR：B口中斷請求信號BBF：B口緩沖滿信號BSTB：B口選通信號8155的狀態(tài)寄存器口地址和命令寄存器相同。Vss：接地端。TIME OUT：定時器/計數(shù)器矩形脈沖或方波輸出端（取決于工作方式）。PC5～PC0：可用編程的方法來決定C口作為通用輸入/輸出線或作A口、B口數(shù)據(jù)傳送的控制應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線。PA7～PB0：B口通用輸入/輸出線。PA7～PA0：A口通用輸入/輸出線。ALE：地址鎖存允許信號端。WR：寫選通信號端，低電平有效。低電平有效。AD0～AD7為I/O接口地址，見下表31。 IO/M：RAM和I/O接口選擇端。CE：片選信號端，低電平有效。其地址碼可以是8155中RAM單元地址或I/O地址。采用時方法區(qū)分地址及數(shù)據(jù)信息。把A口、B口、C口均初始化為輸入方式。圖317 8155引腳和結(jié)構(gòu)圖8155為40腳雙列直插式封裝，其引腳的功能及特點說明如下：RESET：復(fù)位端，高電平有效。其地址譯碼關(guān)系為：15A15 A14 A13 A12 A11 A1001圖316為外擴1片6264的連接圖。在實際應(yīng)用中，往往只用其中1個，而將另一個接成常有效；也可以將系統(tǒng)片選信號以及取反后的信號分別接至CE1和CE2端。 靜態(tài)RAM6264簡介6264是8K8位的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器芯片，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。此外動態(tài)RAM的功耗低，價格便宜。而動態(tài)RAM使用的是動態(tài)存儲單元，需要不斷進行刷新以便周期性地再生，才能保存信息。按工作方式，RAM分為靜態(tài)（SRAM）和動態(tài)（DRAM）兩種。雙極型的特點恰好相反。按半導體工藝，RAM分為MOS型和雙極型兩種。它與ROM不同，對RAM可以進行讀、寫兩種操作。2764與單片機的連接圖如圖314示。另一方面，編程脈沖愈寬，芯片功耗愈大，芯片愈容易損壞。標準編程中，每寫入1個字節(jié)需要50ms左右的時間，對于2764來說共需7～8分鐘時間。這樣就將1個字節(jié)的數(shù)居寫到了相應(yīng)的地址單元中。當上述信號穩(wěn)定后，在PGM端加上50177。（2）編程：EPROM的編程有兩種方式：標準編程和靈巧編程。若芯片是使用過的，則它需要利用紫外線照射其窗口，以便將其內(nèi)容擦除干凈。EPROM的編程過程如下：（1）擦除：如果EPROM芯片是第一次使用的新芯片，則它是干凈的。其過程的時序關(guān)系如圖313所示 圖313 2764的工作時序EPROM的一個重要特點就是在于它可以反復(fù)擦除，即在其存儲的內(nèi)容擦除后可通過編程（重新）寫入新的內(nèi)容。4． 2764的工作時序135．2764在使用時，只能將其所存儲的內(nèi)容讀出，其過程與RAM的讀出十分類似。Vpp：編程電源，當芯片編程時，該端加上編程電壓（+25V或+12V）；正常使用時，該端加+5V電源。CE：片選信號，低電平有效。 圖312 2764的引腳其中：A12～A0：13位地址線。按照程序要求確定ROM存儲陣列中各MOS管狀態(tài)的過程叫做ROM編程。只讀存儲器的特點是信息一旦寫入之后就不能隨意跟更改，特別是不能在程序運行過程中寫入新的內(nèi)容，而只能讀出其中的內(nèi)容，故稱之為只讀存儲器；只讀存儲器的另一個特點是斷電以后信息不會消失，能夠長久保存。輸出允許端OE接地表示輸出三態(tài)門一直打開。12在MCS－51單片機系統(tǒng)中,經(jīng)常采用74LS373作為地址鎖存器使用,其連接方法如圖311所示。當OE＝0時,三態(tài)門打開。G為數(shù)據(jù)打入端:當G為1時,鎖存器輸出端狀態(tài)(1Q～8Q)同輸入狀態(tài)(1D～8D)；當G由1變0時,數(shù)據(jù)打入鎖存器中。 圖310 74LS373的結(jié)構(gòu)圖其中：1D～8D為8個輸入端。74LS244的引腳如圖39所示。單向的內(nèi)部有8個三態(tài)驅(qū)動器，分成兩組，分別由控制端1G和2G控制；雙向的有16個三態(tài)驅(qū)動器，每個方向8個。系統(tǒng)的擴展一般有以下幾方面的內(nèi)容：①外部程序存儲器的擴展；②外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展；③輸入/輸出接口的擴展；④管理功能器件的擴展（如定時/計數(shù)器、鍵盤/顯示器、中斷優(yōu)先編碼等）。但對于一些較大的應(yīng)用系統(tǒng)來說，單片機片內(nèi)所具有的功能將顯得不足，這時就必須在片外連接一些外圍芯片。 單片機系統(tǒng)的擴展MCS—51系列單片機的功能較強，從一定意義上說，一塊單片機就相當于一臺單片機的功能。當Rc=200KΩ時，fLCK=140KHz。 圖38外部連接電路 當C1=，VDD=5V，fCLK=66KHz時，若Vxmax=+2V，則R1=480KΩ；若Vxmax=+200mV，則R1=28KΩ。為了提高電源抗干擾的能力，正，、（VAG）相連。5G14433與國外型號MC14433兼容。該芯片具有抗干擾性能好、轉(zhuǎn)換精度高、自動校零、自動極性輸出、自動量程控制信號輸出、外接元件少、價格便宜等特點。圖36 CC4067引腳圖 CC4067功能框圖如圖37所示。開關(guān)接通時間：(max)。當禁止時，inh=1，這時所有的雙向開關(guān)均不接通，在公共端呈現(xiàn)高阻抗。該電路包括16選1的譯碼器和譯碼器的輸出分別控制的16個CMOS雙向開關(guān)。 多路開關(guān)的選擇 在本次的設(shè)計中，我們的溫度傳感器有1個，因此，我們采用了一種16的多路開關(guān)，以實現(xiàn)對溫度傳感器的巡回檢測。若電橋在20℃時處于平衡狀態(tài)。取，用錳銅線繞成；RCu是用銅導線繞制成的補償電阻。對與冷端溫度補償器，在工業(yè)上采用如圖35所示補償電橋的冷端補償電路。若冷端溫度不是0℃，則會產(chǎn)生測量誤差，此時要進行冷端補償。 測量放大器的放大倍數(shù)用下面公式計算 （32）式中，為用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)的外接電阻，通常采用多圈電位器，并靠近組件，若距離較遠，應(yīng)將聯(lián)線膠合在一起，改變可使放大倍數(shù)在1～1000范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 圖34 測量放大器的原理圖8測量放大器由三個運算放大器組成，其中AA2兩個同相放大器組成前級，為對稱結(jié)構(gòu)，輸入信號加在AA2的同相輸入端從而具有高抑止共模干擾的能力和高輸入阻抗。熱電偶就是利用這個原理測量 溫度的。熱電偶是由兩種不同材料得導體A和B連接在一起構(gòu)成得感溫元件，如圖33所示。微機通過控制把電路電壓送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到表示溫度的電壓數(shù)字量，再用軟件進行標度變換與誤差補償，得到測溫點的實際溫度值。其一般結(jié)構(gòu)如圖32所示。控制量由D/A轉(zhuǎn)換成模擬電壓，經(jīng)功率放大后驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制火爐的進氣量，使爐子的溫度按規(guī)定的工藝曲線變化7 溫度檢測電路溫度檢測是溫度控制系統(tǒng)的一個重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到系統(tǒng)性能。單片機首先對它進行標度變換，得支它所示、表示的溫度值。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)組成框圖如圖31所示。從而控制電爐的溫度，實現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)，使得溫度穩(wěn)定在設(shè)定值附近。系統(tǒng)設(shè)計總體方案：本設(shè)計的主要解決的問題是通過單片機控制系統(tǒng),實現(xiàn)對溫度的智能控制?；诖耍到y(tǒng)的大致要求有以下兩點：1) 要有一定的控制精度和轉(zhuǎn)換精度（一般采用數(shù)字式PID控制）。按照系統(tǒng)的設(shè)計功能要求，本溫度控制系統(tǒng)采用單片機系統(tǒng)進行設(shè)計，利用自行編寫的軟件系統(tǒng)來完成被測溫度的采集、計算，以及顯示等等功能。給定值采樣電路輸出溫度被控對象8031控制電路驅(qū)動電路晶閘管主電路圖11 控制電路的設(shè)計5 系統(tǒng)設(shè)計方案系統(tǒng)設(shè)計要求：該系統(tǒng)為溫度控制系統(tǒng)，在整個工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是一個最重要的物理量。本系統(tǒng)所使用的加熱爐為電加熱爐，爐絲功率為2kw，系統(tǒng)要求爐膛恒溫，誤差為士VC,超調(diào)量可能小，