【正文】 所以設(shè)經(jīng)過U2放大后的電壓為，故,其中為運(yùn)算放大器U2的放大倍數(shù)，根據(jù)上式該放大倍數(shù)由與的比值決定，又因?yàn)闉槎ㄖ惦娮瑁訳2的放大倍數(shù)由電位器來決定，調(diào)節(jié)可以得到不同的放大倍數(shù)。U3與外圍的電阻、電容構(gòu)成了一個(gè)積分電路。電容跨接在反相輸入端和輸出端之間，電阻接在反相輸入端。假設(shè)電容C的初始電壓為0，則即，該式表明，輸出電壓為輸入電壓對時(shí)間的積分，符號表示它們在相位上是相反的。當(dāng)t=τ時(shí)，當(dāng)tτ，VO增大，直到，即運(yùn)放輸出電壓的最大值受直流電源電壓的限制，致使運(yùn)算放大器進(jìn)入飽和狀態(tài)，保持不變，而停止積分。通過該積分電路,調(diào)整 MOS管的柵極電壓,達(dá)到設(shè)定電流為恒流輸出的目的。在電流源電路中,取樣電阻的精密程度直接影響了電流輸出的穩(wěn)定性 ,在這里使用了低溫漂、額定功率10W、()。這里使用儀表放大器是因?yàn)樵谝话阈盘柗糯蟮膽?yīng)用中通常只要透過差動(dòng)放大電路即可滿足需求，然而基本的差動(dòng)放大電路精密度較差，且差動(dòng)放大電路變更放大增益時(shí)，必須調(diào)整兩個(gè)電阻，影響整個(gè)信號放大精確度的變因就更加復(fù)雜。如圖37所示的儀表放大電路是由三個(gè)放大器所共同組成，其中運(yùn)算放大器AA2按同相輸入接法組成第一級差分放大電路，運(yùn)算放大器A3組成第二級差分放大電路。由于輸入信號V1和V2都是從AA2的同相端輸入，電路出現(xiàn)虛短和虛斷現(xiàn)象，因而流入電路的電流等于0，所以輸入電阻。表31是AD620的規(guī)格特性總覽表。項(xiàng)目規(guī)格特性備注增益范圍1～1000只需一個(gè)電阻即可設(shè)定電源供應(yīng)范圍177。18V低耗電量Max supply current =可用電池驅(qū)動(dòng)，方便應(yīng)用于可攜式器材中精確度高低補(bǔ)償電壓:VOFFSET(max)= 50μV 漂移電壓:℃ max.低噪聲Low input voltage noise of 9nV/ at 1kHz應(yīng)用場合ECG量測與醫(yī)療器材、壓力量測、V/I 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)擷取系統(tǒng)等。圖39為所選用的儀表放大器AD620引腳示意圖，其中的8接腳要跨接一個(gè)電阻來調(diào)整放大倍率，4管腳分別接正負(fù)電源。圖39 儀表放大器AD620引腳示意圖 （34） （35）式34與式35為AD620的增益與可調(diào)電阻的關(guān)系式，由此二式我們即可推算出各種增益所要使用的電阻值GR值。當(dāng)LD不工作時(shí),將S2閉合,使LD的P極和N極短接,起到保護(hù)LD的作用。短路保護(hù)電路如圖311所示。延時(shí)軟起動(dòng)電路如圖311所示。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S1與 12V連接時(shí)D D2不導(dǎo)通,使能控制電路不影響主回路。其中UU6為電壓跟隨器，對輸入的采樣放大后的電壓Va和DAC2起到緩沖作用。電壓比較器它將一個(gè)模擬量電壓信號和一個(gè)參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。常用的電壓比較器有過零電壓比較器、具有滯回特性的過零比較器、滯回電壓比較器，窗口（雙限）電壓比較器?？梢宰鳛槟M電路和數(shù)字電路的接口電路。 采樣電壓放大后(Va)與DAC2比較,當(dāng)Va＞DAC2,二極管D5導(dǎo)通,形成一個(gè)負(fù)反饋環(huán),使流經(jīng)半導(dǎo)體激光器的電流I減小,從而使Va減小,直到Va=DAC2。圖313 限流保護(hù)電路4數(shù)字電路部分的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)數(shù)字電路部分采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制單元，由晶振電路，復(fù)位電路，按鍵電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，液晶顯示電路，與PC機(jī)通訊接口電路等七部分外圍電路組成。具有要實(shí)現(xiàn)接受數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理，顯示，與PC機(jī)通信等功能。單片機(jī)具有小巧靈活、成本低、研發(fā)周期短易于產(chǎn)品化，可靠性高，使用溫度范圍寬，易擴(kuò)展，控制能力強(qiáng)，指令系統(tǒng)相對簡單等優(yōu)點(diǎn)。一是單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)，它包括存儲器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展。單片機(jī)的種類很多，在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況來選擇單片機(jī)的類型。首先要選擇合適的存儲器。兩者嚴(yán)格區(qū)分開，對于不同廠家和型號的單片機(jī)，這兩種存儲器的容量也不一致。這種系統(tǒng)使用靈活，改寫程序方便，是目前我國使用較多的一種凡是。選擇單片機(jī)還應(yīng)注意擴(kuò)展部件的方便程度、接口能力、指令系統(tǒng)、尋址方式、功耗及成本，單片機(jī)的基本參數(shù)例如速度、I/O引腳數(shù)量；工作溫度范圍，工業(yè)級還是商業(yè)機(jī)，如果設(shè)計(jì)戶外產(chǎn)品，必須選用工業(yè)級；工作電壓范圍；抗干擾性能好；和其他外設(shè)芯片放在一起的綜合考慮等問題。因此，在自行設(shè)計(jì)組裝單片機(jī)時(shí)，必須有相應(yīng)的開發(fā)工具。盡管單片機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，但如果沒有開發(fā)系統(tǒng)，就無法開展單片機(jī)的應(yīng)用開發(fā)工作。就不宜采用。由于其有較高的性能價(jià)格比，自1980年推出以來，直到現(xiàn)在，其在市場上仍很堅(jiān)挺，已是我國在工業(yè)檢測、控制領(lǐng)域的優(yōu)選機(jī)型。選擇AT89C52單片機(jī)作為計(jì)步器的核心控制部分。它集Flash程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片中，低價(jià)位AT89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種領(lǐng)域。AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作到下一個(gè)硬件復(fù)位。與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容8K字節(jié)Flash閃速存儲器大于1000次擦寫周期全靜態(tài)工作模式0Hz33Hz三級程序加密鎖2568字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源全雙工串行UART通道低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模式中喚醒系統(tǒng)看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針掉電標(biāo)示和快速編程特性靈活的在系統(tǒng)編程表41 AT89C52的主要性能參數(shù)圖41是課題中所選用的AT89C52的封裝管腳圖，現(xiàn)在對引腳功能進(jìn)行簡要說明：VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，當(dāng)使用片外存儲器（ROM或RAM）時(shí)，作地址/數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用。P0口（作為總線時(shí)）能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。圖41 40引腳雙列直插(DIP)封裝圖P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)使用片外存儲器（ROM或RAM）時(shí)，輸出高8位地址。P3口：P3是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對P3口寫入“1”，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉到高并可作為輸入端口。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。用作片外存儲器訪問時(shí)，低字節(jié)地址鎖存。在EPROM編程期間，作輸入。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。在從片外程序存儲器取指令期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)有效時(shí)，程序存儲器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。/VPP：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。XTAL1：振蕩器反相大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。CPU工作時(shí)都必須有一個(gè)時(shí)鐘脈沖。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性。AT89C52的時(shí)鐘可由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。課題所采用的振蕩電路是內(nèi)部方式，電路如圖42所示。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。只要RESET保持高電平，則AT89C52循環(huán)復(fù)位。AT89C52有三種復(fù)位方法。接通電源時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕，當(dāng)操作者按下按鈕時(shí)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)滿足某一條件時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號。開啟時(shí)，上電后即可自動(dòng)對單片機(jī)復(fù)位。在單片機(jī)系統(tǒng)中鍵盤分為兩類，一類為獨(dú)立式按鍵，另一類為矩陣式鍵盤。獨(dú)立式按鍵的典型應(yīng)用如圖44所示。當(dāng)單片機(jī)控制系統(tǒng)中，往往只需要幾個(gè)功能鍵時(shí)，可采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)。矩陣式鍵盤的特點(diǎn)為占用I/O端線較少但軟件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)如圖45所示。本文的按鍵電路如圖46所示，按鍵的作用是輸入設(shè)定的電流值和最大值，系統(tǒng)設(shè)定的初始的最大值為2mA,設(shè)定值為1mA。程序設(shè)定了輸入值不能大于系統(tǒng)初始設(shè)定的最大值1mA。圖46 本系統(tǒng)的按鍵電路組成鍵盤的按鈕有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種，單片機(jī)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)組成的。其抖動(dòng)過程如圖47所示，抖動(dòng)時(shí)間的長短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5~10 ms圖47 鍵操作和鍵抖動(dòng)在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允許出現(xiàn)的。這一點(diǎn)可從硬件、軟件兩方面予以考慮。在硬件上可采用在鍵輸出端加RS觸發(fā)器(雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)或單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖動(dòng)電路。圖48硬件消抖電路軟件上采取的措施是：在檢測到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10 ms左右（具體時(shí)間應(yīng)視所使用的按鍵進(jìn)行調(diào)整）的延時(shí)程序后，再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)。本文的電路中的按鍵消抖問題采用的是軟件延時(shí)的方法來解決的。A/D轉(zhuǎn)換器是一種用來將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進(jìn)制數(shù)的器件。AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越高，外界被測模擬量被轉(zhuǎn)換的就越精確。但是精度越高，器件的價(jià)格就會(huì)非常昂貴。文中采用的A/D轉(zhuǎn)換器是TLC549,它是一個(gè)8位的A/D轉(zhuǎn)換器，足夠滿足本系統(tǒng)的要求。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長17μs，TLC549為40000次/s。典型功耗值為6mW。 圖49TLC549的引腳圖TLC549的引腳圖如圖49所示。10mA；　總峰值輸入電流(所有輸入端)：177。其工作時(shí)序如圖410所示。這種CS控制作用允許在同時(shí)使用多片TLC549時(shí)，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時(shí)的I/O控制端口。內(nèi)部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘上升沿和一個(gè)下降沿后，然后確認(rèn)這一變化，最后自動(dòng)將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATA OUT端上。(3)接下來的3個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿移出第8(DDD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位，(4)最后，片上采樣保持電路在第8個(gè)I/O CLOCK周期的下降沿將移出第8(DDD0)個(gè)轉(zhuǎn)換位。第8個(gè)I/O CLOCK后，CS必須為高，或I/O CLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。在36個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘周期結(jié)束之前，實(shí)施步驟(1)－(4)，可重新啟動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)，正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換終止，此時(shí)的輸出是前一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果而不是正在進(jìn)行的轉(zhuǎn)換結(jié)果。TLC5