【正文】 ，并輸入到 LM317 的調(diào)節(jié)端。 圖 319 反相加法電路 本設(shè)計中的加法運算電路如圖 320 所示。由圖有 fiiii ??? 321 其中 111 Rvi i? 222 Rvi i? 333 Rvi i? fof Rvi ?? ， 所以有 )( 332211 RvRvRvRv iiifo ???? 若 R1=R2=R3=Rf=R 則有 )(4321 iiiifo vvvvRRv ????。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單源供電的使用運算放大器的場合。 LM358 在這里作為電壓跟隨器 ，隔離作用 。 圖 316 TL431原理圖 10V分壓電路 10V 分壓電路 圖 如圖 317 所示。 圖 315 TL431的 兩 種接法 15 本設(shè)計中的 TL431 典型電路如圖 316 所示。 圖 315 為 TL431的 兩 種接法 ， 圖 (1)是 TL431 的典型接法，輸出一個固定電壓值，計算公式是： Vout = (R1+R2)*， 同時 R3 的數(shù)值應(yīng)該滿足 1mA (VccVout)/R3 500mA。 其 3 個引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。 圖 314為該器件的相應(yīng)資料。 TL431 典型電路 TL431 的簡介 [12]： TL431 是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。采用掃描顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài) ，而其他各位的位選線處于截止?fàn)顟B(tài)，同時，段選線上輸出對應(yīng)顯示位的字符字形碼 。一共占用 12個 I/O 口 ，即 和 。 LED 導(dǎo)通電壓在 左右，工作電流每段約為 10mA，直接接在 +5V 電平上會使數(shù)碼管過亮而導(dǎo)致?lián)p壞，需接一個 100~300Ω 的限流電阻。共陰極接法中發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時，公共陽極接 +5V 電壓。 圖 312 LED顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu) LED 顯示器有共陽極接法和共陰級接法。另外，數(shù)碼管中還有一個圓點型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點。 圖 311 鍵盤 原理圖 15 14 13 11 10 9 12 8 7 6 5 4 0 1 2 3 1 2 3 0 3 2 1 0 +5V 13 顯示電路設(shè)計 [7] LED 顯示器 是由發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器件 。 按鍵的位置由行號和列號唯一確定，因此可分別對行號和列號進(jìn)行二進(jìn)制編碼， 然后將兩個編碼合為一個字節(jié)，高 4 位為行號，低 4 位為列號。 圖 310 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu) 矩陣式鍵盤中，行線和列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，行線通過上拉電阻接到 +5V上。該鍵盤有行線和列線組成，按鍵位于行、 列線的交叉點上，其結(jié)構(gòu)如圖 310 所示。 （ 3） 準(zhǔn)確輸出按鍵值（或鍵號），以滿足跳轉(zhuǎn)指令要求。 （ 2） 有可靠的邏輯處理辦法。 CPU 可采用查詢或中斷方式了解有無鍵輸入，如果有鍵按下則檢查是哪個鍵按下，并將 該鍵號送入累加器 ACC，然后通過跳轉(zhuǎn)指令 轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)完成按鍵所設(shè)定的功能，按鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的過程。 11 圖 39 DAC0832的硬件電路 鍵盤顯示電路 鍵盤電路設(shè)計 [11] 按鍵根據(jù)結(jié)構(gòu)原理可 分 為兩類，一類是觸點式開關(guān)按鍵，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點式開關(guān)按鍵，如電器式按鍵、磁感應(yīng)按鍵等。 DAC0832 的基準(zhǔn)電壓 Vref 有 一個 具 有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源 TL431 提供，電壓為 10V。 因 考慮器件的購買方便和價格，這里采用 DAC0832。 22V， 可替代 72 108A、 74 AD510 等電路。 14V， 寬的電源電壓范圍 — 177。 它的主要特性如下： 10 低的輸入噪聲電壓幅度 — μ VPP ( ～ 10Hz)， 極低的輸入失調(diào)電壓 — 10 μ V， 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂 — μ V/ ℃ ， 具有長期的穩(wěn)定性 — μ V/MO， 低的輸入偏置電流 — 177。 圖 37 DAC0832的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖 DAC0832 各引腳的功能如下： D0~D7：數(shù)字信號輸入端 ； ILE：輸入寄存器允許，高電平有效 ； CS：片選信號，低電平有效 ； WR1：寫信號 1，低電平有效 ； XFER：傳送控制信號，低電平有效 ； WR2：寫信號 2，低電平有效 ； IOUT IOUT2： DAC 電流輸出端 ； Rfb：集成在片內(nèi)的外接運放的反饋電阻 ； Vref：基準(zhǔn)電壓（ 10V~+10V） ； Vcc： 電 源電壓（ +5V~+15V） ； AGND：模擬地 ； NGND：數(shù)字地，可與 AGND 接在一起使用。 DAC0832 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖和引腳圖如圖 37 所示。這樣可以使 DAC 轉(zhuǎn)換輸出前一個數(shù)據(jù)的同時，將下一個數(shù)據(jù)傳送到 8 位 輸入寄存器 ，以提高模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的速度 。 DAC0832 和 OP07 簡介 （ 1） DAC0832[9] DAC0832 芯片是由美國國家半導(dǎo)體公司 研發(fā) 的具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8 位電流輸出型 DAC，和 MCS51 單片機(jī) 可以直接相接。因而。數(shù) /模 轉(zhuǎn)換器的輸出由數(shù)字輸入和參考源 Vref組合來控制的。另外單片機(jī)芯片的 20 腳接地， 40 腳接 ＋ 5V 的正電源 。如圖左上角由晶振和 微調(diào) 電容構(gòu)成了 內(nèi)部振蕩方式 ， 由于單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器 ，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振 蕩時鐘脈沖 ， 其中晶振值為 12MHz。 如圖 36 所示是單片機(jī)系統(tǒng)的中心部分。空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，電方式仍保存 RAM 中的內(nèi)容，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 89 系列單片機(jī)對于一般用戶來說，存在 以下 很明顯的優(yōu)點： （ 1） 內(nèi)部含 Flash 存儲器 （ 2） 和 80C51 插座兼容 7 （ 3） 靜態(tài)時鐘方式 （ 4） 錯誤編程亦無廢品產(chǎn)生 （ 5） 可反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器 。 ATMEL89 系列單片機(jī)是以 8031為 核 心 構(gòu)成的， 且 它和 8051 系列單片機(jī)是兼容 的 。 雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80C51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的 Winbond 系列單片機(jī)。 目前 ， 單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域 。 現(xiàn)在單片機(jī)是百花齊放，百家爭鳴的時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到 32 位等 等 ，應(yīng)有盡有，有與主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。 輔助電源 原理 圖如圖 34 所示。 電路中 先使用二極管進(jìn)行橋式整流，再經(jīng) F 的電容濾波后使用 LM7 LM79 系列芯 片，實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出各種電壓值。而 +15V， 15V 為 電路板 中所 使用 芯片 OP07 和 LM358 的驅(qū)動電源 ，同時 +15 V 電壓又為 TL431 電路和 LM317 電路中的輸入電壓。 圖 33 LM7805和 LM7905構(gòu)成的177。三端穩(wěn)壓器（ 7 79 系列）管腳序號如圖 32 所示。插入 L 表示 100mA 、 M 表示 500 mA 、不插入字母表示 A。同時 78 后面的數(shù)字代表穩(wěn)壓器的正電壓數(shù)值（一般有 05V、 06V、 08V、 09V、 10V、12V、 15V、 18V、 24V 共 9 種輸出電壓），各廠家在 78 前面冠以不同的英文字母代號。 濾波電路的作 用是將脈動直流 U2 濾除紋波，變成紋波小 U3，常見的電路有 RC 濾波、LC 濾波、 ∏ 型濾波等，常用的選 RC 濾波 電路。 圖 31 穩(wěn)壓電源基本組成框圖 電源變壓器的作用是將 220V 的交流電壓變成整流電路所需要的電壓 U1。 圖 21 設(shè)計原理圖 ~220V 89S51 單片機(jī) DAC0832 鍵盤輸入 電壓輸出 調(diào)整電路 電壓輸出 LED 顯示 自制輔助電源 15V +5V +15V 至各單元電路 基準(zhǔn)電壓 4 3 系統(tǒng)的各硬件電路設(shè)計 輔助 電源部分 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 [7] 直流電源電路 一般有電源變壓器 、整流 濾波電路及穩(wěn)壓電源電路所組成。 系統(tǒng)硬件電路的總體結(jié)構(gòu) 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的 設(shè)計原理圖 如圖 21 所示。同時，由于數(shù)控電源屬于低速工作系統(tǒng)，所以較適合選用微處理器來實現(xiàn)輸出電壓的控制。 微處理器和可編程邏輯器件都可以克服上述缺點。 按工作原理， 數(shù)字集成電路可以劃分為標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、微處理器和可編程邏輯器件。 3 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng) 的 總體方案 論證 [6] 電源 輸出電壓的調(diào)整方式有連續(xù)調(diào)整和步進(jìn)調(diào)整兩種，前者適合采用模擬電路來實現(xiàn)，后者采用數(shù)字電路。 第五章系統(tǒng)的測試與