多功能打鈴系統(tǒng),多功能,打鈴,系統(tǒng) 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 1 頁目錄第一章：前言…………………………………………………………………………2第一節(jié)：設(shè)計(jì)要求 ………………………………………………………………2第二節(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)展歷程………………………………………………………2第二章：摘要…………………………………………………………………………3第三章：設(shè)計(jì)綜述……………………………………………………………………4第一節(jié)：中文資料………………………………………………………………4第二節(jié)：英文資料………………………………………………………………4第四章：硬件部分設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………5第一節(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的選擇…………………………………………………………7AT89 單片機(jī)的特點(diǎn)…………………………………………………………7AT8989 系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)況………………………………………………8第二節(jié)：鍵盤與顯示電路………………………………………………………8鍵盤輸入電路………………………………………………………………9顯示輸出電路………………………………………………………………10第三節(jié)：打鈴系統(tǒng)輸出部分設(shè)計(jì)………………………………………………13固態(tài)繼電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………13交流電鈴選取設(shè)計(jì)…………………………………………………………14第四節(jié)：X25043 芯片描述設(shè)計(jì)…………………………………………….16第五節(jié)：片外資源的擴(kuò)展………………………………………………………23第六節(jié) 5V 穩(wěn)壓電源 ……………………………………………………………24第五章：抗干擾措施…………………………………………………………………25 第六章：軟件部分設(shè)計(jì)方案…………………………………………………………26第一節(jié)：設(shè)計(jì)總體思路…………………………………………………………26第二節(jié)：框架流程浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 2 頁圖……………………………………………………………28第三節(jié)：?jiǎn)纹瑱C(jī)資源分配………………………………………………………30第四三節(jié)：程序列表………………………………………………………………軟件 2831第七章：結(jié)論…………………………………………………………………………60第八章:英文資料……………………………………………………………………61第九章：中文資料……………………………………………………………………71第十章：文獻(xiàn)綜述……………………………………………………………………75附錄：參考資料………………………………………………………………………75致謝第一章前言1.1任務(wù)與要求設(shè)計(jì)基本參數(shù)及技術(shù)要求：1、正常情況下能顯示時(shí)鐘：用 LED 顯示器顯示年份、月份、日期、星期及時(shí)、分、秒等信息； 2、能自動(dòng)修正時(shí)間：可通過按鍵修改上述年、月、日、時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)；3、具有定時(shí)功能：可通過按鍵輸入需要定時(shí)的時(shí)間，定時(shí)時(shí)間到了后能發(fā)出聲光信號(hào)；4、可以任意設(shè)定一天的打鈴時(shí)間：通過按鍵輸入每節(jié)課的時(shí)間，課間的休息時(shí)間及中飯、晚飯等時(shí)間間隔值；1.2 單片機(jī)發(fā)展歷程浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 3 頁單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、SoC 三大階段。1.SCM 即單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 “創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM 與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel 公司功不可沒。2.MCU 即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips 公司。Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將 MCS-51 從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記 Intel 和 Philips 的歷史功績。3.單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC 化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC 設(shè)計(jì)、EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)第二章浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 4 頁摘要系統(tǒng)核心：AT89C51特性? 與 MCS-51 產(chǎn)品兼容? 在系統(tǒng)內(nèi)有可編程的4KB閃存? 耐久性: 1,000 寫/擦除周期? 全靜態(tài)工作: 0 Hz－24 MHz? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密? 128 x 8字節(jié)的內(nèi)部RAM? 32 條可編程I/O 線? 兩個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器? 六個(gè)中斷源? 空閑模式和掉電方式AT89C51 是一個(gè)帶有 4K 字節(jié)閃速可編程可擦寫只讀存儲(chǔ)器(EEPROM) 的低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MC-51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的 CPU 和閃速存儲(chǔ)器，ATMEL89C51 是一個(gè)強(qiáng)勁的微型機(jī)算計(jì)，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。本多功能打鈴設(shè)計(jì)應(yīng)用 AT89 單片機(jī)的中斷定時(shí)系統(tǒng)，進(jìn)行定時(shí)、時(shí)間設(shè)置、打鈴等功能，是嵌入系統(tǒng)的一個(gè)典型應(yīng)用。關(guān)鍵字：嵌入系統(tǒng) AT89 多功能打鈴浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 5 頁AT89C51Features? Compatible with MCS-51? Products? 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory? Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz? Three-level Program Memory Lock? 128 x 8-bit Internal RAM? 32 Programmable I/O Lines? Two 16-bit Timer/Counters? Six Interrupt Sources? Programmable Serial Channel? Low-power Idle and Power-down ModesThe AT89C51 is a low-power， high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip，the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applic- ations第三章浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 6 頁浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 7 頁中文資料參考資料1.AT89C51特性? 與 MCS-51 產(chǎn)品兼容? 在系統(tǒng)內(nèi)有可編程的 4KB 閃存? 耐久性: 1,000 寫/擦除周期? 全靜態(tài)工作: 0 Hz－24 MHz? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密? 128 x 8 字節(jié)的內(nèi)部 RAM? 32 條可編程 I/O 線? 兩個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器? 六個(gè)中斷源? 空閑模式和掉電方式浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 8 頁描述AT89C51 是一個(gè)帶有 4K 字節(jié)閃速可編程可擦寫只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)的低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MC-51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的 CPU 和閃速存儲(chǔ)器，ATMEL89C51 是一個(gè)強(qiáng)勁的微型機(jī)算計(jì)，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89 多功能打鈴AT89C51Features? Compatible with MCS-51? Products? 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory? Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz? Three-level Program Memory Lock? 128 x 8-bit Internal RAM? 32 Programmable I/O Lines? Two 16-bit Timer/Counters? Six Interrupt Sources? Programmable Serial Channel? Low-power Idle and Power-down Modes浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 9 頁DescriptionThe AT89C51 is a low-power， high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip，the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applic- ations.浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 10 頁浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 11 頁設(shè)計(jì)綜述主控器件選擇 AT89S51 單片機(jī)，他內(nèi)部有 4k 字節(jié)閃存，可擦寫次數(shù)為1000 次，128 字節(jié)的 RAM,16 位的定時(shí)/記數(shù)器，芯片內(nèi)部自帶 Watchdog 電路.總線 DBO-DB7 通過鎖存器 74LS374 去控制 LED(七段數(shù)碼管共陽極)的顯示。價(jià)格在 200 元左右，適合本課題，并且價(jià)格便宜。接線方面我們使用 P3.2 控制 DS12887。當(dāng)調(diào)用或讀寫 DS12887 內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)，P3.2 置 0，操作完成后置 1 , P3.1 控制發(fā)光二極管作顯示的秒閃信號(hào)。P3.0 控制啟動(dòng)外部設(shè)備，當(dāng)需要啟動(dòng)時(shí)，P3.0 輸出低電平，使光藕工作，光藕的輸出信號(hào)使繼電器的吸合來控制設(shè)備啟動(dòng).采用 6MHz 晶振接 XTALI 和 XTAL2。單片機(jī)復(fù)位鍵通過 10u F 電解電容接高電平，10k 電阻接地，以保證當(dāng)復(fù)位鍵由高電位變?yōu)榈碗娢粫r(shí)，自動(dòng)復(fù)位。大致框架如下：浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 12 頁我采用 AT89S51 的 Pl C!的五個(gè)引腳對(duì)按鍵進(jìn)行控制，P3.0 ,P3.1 和 P3.2三個(gè)端口分別控制繼電器、發(fā)光二極管(秒閃)和時(shí)鐘芯片 DS 12887。通過74LS138 譯碼器控制四個(gè)鎖存器 74HC374,實(shí)現(xiàn)時(shí)和分的 LED 顯示。通過光藕來控制繼電器，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備的啟動(dòng)。五個(gè)功能按鍵實(shí)現(xiàn)了對(duì)基準(zhǔn)時(shí)間和定時(shí)時(shí)間的設(shè)定、修改和清零等全部操作。同時(shí)在程序的執(zhí)行過程中加入了看門狗電路，使得在程序運(yùn)行的過程中，在程序跑飛的情況下及時(shí)復(fù)位。從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力. 在工作狀態(tài)下，單片機(jī)通過查詢子程序?qū)?DS 12887 p7 部地址 OOH(秒) 、02H( 分)和 04H(時(shí))的提取，經(jīng)過顯示子程序，送到外部LED 進(jìn)行時(shí)和分的顯示 .利用 DS 12887 可利用的 114 個(gè)字節(jié)進(jìn)行對(duì)定時(shí)時(shí)間的存儲(chǔ)。通過時(shí)間比較子程序每分鐘都對(duì)存儲(chǔ)的定時(shí)時(shí)間和 DS 12887 的走時(shí)時(shí)間進(jìn)行比較，當(dāng)定時(shí)時(shí)間和走時(shí)時(shí)間相等時(shí)。P3.0 的輸出低電平，執(zhí)行啟動(dòng)外部設(shè)各操作。具體單片機(jī)型號(hào)：ATMEL89 系列單片機(jī)（簡(jiǎn)稱 89 系列單片機(jī)）是 ATMEL 公司的 8 位 FLASH單片機(jī)系列。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)就是在片內(nèi)含有 FLASH 存儲(chǔ)器。因此，有著十分廣泛的用途，特別是在便攜式、省電和特殊信息保存的儀器系統(tǒng)中顯得更為有用。第四章浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 13 頁浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 14 頁中文資料參考資料1.AT89C51特性? 與 MCS-51 產(chǎn)品兼容? 在系統(tǒng)內(nèi)有可編程的 4KB 閃存? 耐久性: 1,000 寫/擦除周期? 全靜態(tài)工作: 0 Hz－24 MHz? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密? 128 x 8 字節(jié)的內(nèi)部 RAM? 32 條可編程 I/O 線浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 15 頁? 兩個(gè) 16 位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器? 六個(gè)中斷源? 空閑模式和掉電方式描述AT89C51 是一個(gè)帶有 4K 字節(jié)閃速可編程可擦寫只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)的低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。它采用 ATMEL 的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MC-51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的 CPU 和閃速存儲(chǔ)器，ATMEL89C51 是一個(gè)強(qiáng)勁的微型機(jī)算計(jì)，它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) AT89 多功能打鈴AT89C51Features? Compatible with MCS-51? Products? 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory? Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz? Three-level Program Memory Lock? 128 x 8-bit Internal RAM? 32 Programmable I/O Lines? Two 16-bit Timer/Counters浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 16 頁? Six Interrupt Sources? Programmable Serial Channel? Low-power Idle and Power-down ModesDescriptionThe AT89C51 is a low-power， high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip，the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applic- ations.浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 17 頁浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 18 頁硬件部分設(shè)計(jì)方案4.1 單片機(jī)的選擇89 系列單片機(jī)是以 8031 為核心構(gòu)成的。所以，它和 8051 系列單片機(jī)是兼容的系列。這個(gè)系列對(duì)于 8051 為基礎(chǔ)的系統(tǒng)來說，是十分容易進(jìn)行取代和構(gòu)成的。一、89 系列單片機(jī)的特點(diǎn)：(1).內(nèi)部含 FLASH 存儲(chǔ)器。(2).和 AT80C51 插座兼容。(3).靜態(tài)時(shí)鐘方式。(4).錯(cuò)誤編程亦無廢品產(chǎn)生。(5).可反復(fù)進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。二、89 系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)況89 系列單片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 80C51 相近，主要含有如下一些部件。(1).8031CPU。(2).振蕩電路。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 19 頁(3).總線控制部件。(4).中斷控制部件。(5).片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器。(6).片內(nèi) RAM。(7).并行 I/O 接口。(8).定時(shí)器。(9).串行 I/O 接口。本次設(shè)計(jì)采用的是 AT89C51 單片機(jī)。我們從系統(tǒng)硬件原理框圖可以看到，在該系統(tǒng)中，單片機(jī) AT89C51 是該系統(tǒng)的核心，它將完成脈沖的讀取與傳送。AT89C51 是一種低功耗 、低電壓、高性能的 8 位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè) 4KB的 Flash 可編程、可擦除、只讀存儲(chǔ)器，它采用了ＣＭＯＳ工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù),而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS-51 兼容。AT89C51 主要性能：4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器（可經(jīng)受 1000 次的寫入/ 擦除） 。全靜態(tài)工作：0Hz ～24MHz 。3 級(jí)程序存儲(chǔ)器保密。128×8 字節(jié)內(nèi)部 RAM。32 條可編程 I/O 線。2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。6 個(gè)中斷源?？删幊檀型ǖ?。片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。另外，AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計(jì)的，其工作頻率可下降到 0Hz，并提供兩種可用軟件來選擇的省電方式－空閑方式(Idle Mode)和掉電方式(Power Down Mode)。在空閑方式中， CPU 停止工作，而 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，片內(nèi)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)” ，使一切功能都暫停，故只保存片內(nèi) RAM 中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。單片機(jī) AT89C51 的封裝方式有雙列直插封裝(DIP)方式和方形封裝方式。對(duì)于雙列直插封裝方式，AT89C51 引腳排列如圖 3-4 所示。P1.0 VccP1.1 P0.0P1.2 P0.1P1.3 P0.2P1.4 P0.3P1.5 P0.4P1.6 P0.5P1.7 P0.61 402 39 3 384 375 36 6 357 348 339 3210 31 11 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 20 頁RESET P0.7P3.0 EA/VppP3.1 ALE/PP3.3 PSENP3.2 P2.7T0 P2.6T1 P2.5P3.6 P2.4P3.7 P2.3XTAL2 P2.2XTAL1 P2.1GND P2.0AT89C51 的引腳排列2. 引腳功能說明：(1).主電源引腳：Vcc：電源端。GND：接地端。(2).外接晶體引腳：XTAL1：接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)懸浮不連接。(3).控制或其他電源復(fù)用引腳：RESET：復(fù)位輸入端。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的 1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE 脈沖。在對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程其期間，該引腳還用于輸入編程脈沖(PROG) 。PSEN：程序存儲(chǔ)允許(PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)；EA/Vpp：外部訪問允許端；當(dāng) EA 端保持高電平（接 Vcc 端）時(shí)，CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的程序。在Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳也用于施加 12V 的編程允許電源 Vpp（如果選用 12V 編程） 。 (4).輸入/輸出引腳： P0.0～P0.7，P1.0 ～P1.7，P2.0～P2.7 和 P3.0～P3.7P0 端口（P0.0～P0.7)：P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入，對(duì)端口寫 1 時(shí)，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址（低8 位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)，P0 端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 21 頁驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1 端口（P1.0～P1.7）：P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P1 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛謨?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 接收低 8 位地址。P2 端口（P2.0～P2.7）：P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P2 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P2 也接收高位地址和一些控制信號(hào)。P3 端口（P3.0～P3.7）：P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3 作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P3 還接收一些控制信號(hào)。在 AT89C51 中，P3 端口還用于一些復(fù)用功能。其復(fù)用功能如表 3.2 所示。端口引腳 復(fù)用功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷 0）P3.3 INT1（外部中斷 1）P3.4 T0（定時(shí)器 0 外部輸入）P3.5 T1（定時(shí)器 1 外部輸入）P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 各端口引腳與復(fù)用功能表以 AT89C51 單片機(jī)為中心構(gòu)成的控制系統(tǒng)，由于程序存儲(chǔ)器在單片機(jī)內(nèi)部，四個(gè)口都可以作為 I／O 使用，大大簡(jiǎn)化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。在本人設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，將 AT89C51 設(shè)計(jì)為多功能可編程接口，其相關(guān)程序固化在片內(nèi)的 Flash ROM 中。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，P2 口工作在基本輸入輸出方式，控制 EEPROM 的讀寫，串行 EEPROM 電路用了一塊 X25045，它既能存儲(chǔ)編碼器的參數(shù)，防止掉電丟失，又擔(dān)當(dāng)了監(jiān)控 CPU 的看門狗。P1 口的 P1.0－P1.3 工作在輸出狀態(tài)，控制 LED顯示；P1.4－ P1.7 用于操作鍵盤輸入信息。其中，計(jì)數(shù)傳感信號(hào)連到外部中斷INT0 端，它是正確編碼的關(guān)鍵信號(hào)。復(fù)位電路和晶振電路比較簡(jiǎn)單，此處不再贅述。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 22 頁4.2 鍵盤與顯示電路4.2.1 鍵盤輸入電路：鍵盤是一組開關(guān)的集合，是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的輸入設(shè)備之一，鍵盤接口必須解決以下一些問題：(1).檢測(cè)是否有鍵按下；(2).如有鍵按下，判定是哪一個(gè)鍵；(3).確定被按鍵的讀數(shù)；(4).反彈跳（去抖動(dòng)） ；(5).不管一次按鍵持續(xù)的時(shí)間有多長，僅采用一個(gè)數(shù)據(jù)；(6).處理同時(shí)按鍵；鍵盤功能主要有按鍵識(shí)別、去抖、重鍵處理、發(fā)送掃描碼、自動(dòng)重發(fā)、接收鍵盤命令、處理命令等。鍵盤可以分為獨(dú)立聯(lián)接式和矩陣式兩類，每一類按其譯碼方法又都可分為編碼及非編碼兩種形式。編碼鍵盤程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但硬件電路復(fù)雜，價(jià)格較高；非編碼鍵盤用軟件來實(shí)現(xiàn)識(shí)別鍵、編碼轉(zhuǎn)換、去抖等功能，硬件電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜?，F(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中廣泛采用非編碼鍵盤，采用行掃描法識(shí)別按下的按鍵。在本次設(shè)計(jì)中我采用的是獨(dú)立聯(lián)接式非編碼鍵盤。這是最簡(jiǎn)單的鍵盤結(jié)構(gòu)，每一鍵互相獨(dú)立地各自接通一條輸入數(shù)據(jù)線，如圖 3-9 所示。任何一個(gè)鍵按下時(shí)，與之相聯(lián)的輸入數(shù)據(jù)線即被置 0（低電平） ，而平時(shí)該線為 1（高電平） 。要判別是否有鍵按下，用單片機(jī)的位處理指令，十分簡(jiǎn)單和方便。獨(dú)立聯(lián)接式非編碼鍵盤按鍵的功能:按鍵 1：:執(zhí)行多項(xiàng)功能。只有該鍵按下時(shí)，表示可調(diào)走時(shí)時(shí)間，SET 鍵 ，設(shè)置鍵，通過他的輸入，確定當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)。此時(shí)可操作按鍵 4。當(dāng)只有按鍵 3 按下時(shí)，該鍵按下，表示 56 條定時(shí)均清 0。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 23 頁按鍵 2:：在只有按鍵 3 按下時(shí)，該鍵為定時(shí)時(shí)間的存儲(chǔ)顯示。前兩位為定時(shí)時(shí)間的小時(shí)位，后兩位為分鐘位。在只有按鍵 1 按下時(shí)，該鍵為走時(shí)時(shí)間清 0 鍵，此時(shí)走時(shí)時(shí)間的小時(shí)和分鐘均為 00,從 00:00 重新走時(shí)。加一按鍵，對(duì)系統(tǒng)選定的數(shù)值進(jìn)行加一操作。按鍵 3：:定時(shí)時(shí)間的選擇。默認(rèn)為第 0 條。鍵按下時(shí)加一。共 56 系統(tǒng)數(shù)值修改的位數(shù)選擇，即分，時(shí)，天，修改的選擇。條定時(shí)時(shí)間。依次循環(huán)顯示顯示器接口：按鍵 4：ENTER 鍵，確認(rèn)鍵。4.2.2 顯示輸出電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，最常用的兩種顯示器是發(fā)光二極管顯示器(LED)和液晶顯示器(LCD)。本次設(shè)計(jì)，我采用發(fā)光二極管顯示器。七段 LED 有共陰極與共陽極兩種。為了在七段 LED 上顯示字母或數(shù)字，必須將其轉(zhuǎn)換可通過硬件譯碼或軟件來實(shí)現(xiàn)。我選用 8155 芯片擴(kuò)展來做顯示輸出電路。Intel8155 是一種多功能的可編程接口芯片，它具有 3 個(gè)可編程 I/O 端口（A 口和 B 口是 8 位，C 口是 16 位） 、1 個(gè)可編程 14 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和 256B 的 RAM，能方便地進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展和 RAM擴(kuò)展，其組成框圖及引腳如圖所示。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 24 頁256B靜 態(tài)RAM14位定 時(shí) 器計(jì) 數(shù) 器8155 為 40 腳雙列直插式封裝，其引腳的功能及特點(diǎn)說明如下：RESET：復(fù)位端，高電平有效。當(dāng) RESET 端加入 5us 左右寬的正脈沖時(shí)，8155 初始化復(fù)位，把 A 口、B 口、C 口均初始化為輸入方式。AD0-AD7：三態(tài)地址數(shù)據(jù)總線。采用分時(shí)方法區(qū)分地址及數(shù)據(jù)信息。通常與 MCS-51 單片機(jī)的 P0 口相連。其地址碼可以是 8155 中 RAM 單元地址或 I/O 地址。地址信息由 ALE 的下降沿鎖存到 8155 的地址鎖存器中，與 RD 和 WR 信號(hào)配合輸入或輸出數(shù)據(jù)。CE：片選信號(hào)端，低電平有效。它與地址信息一起由 ALE 信號(hào)的下降沿鎖存到 8155 的鎖存器中。IO/M：RAM 和 I/O 接口選擇端。IO/M=0 時(shí)，選中 8155 的片內(nèi) RAM，AD0-AD7 為 RAM 地址（00H-FFH） ；IO/M=1 時(shí)，選中 8155 片內(nèi) 3 個(gè) I/O 接口以及命令/狀態(tài)寄存器和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。AD0-AD7 為 I/O 接口地址，見下表AD0-AD7A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0選中的寄存器X X X X X 0 0 0 命令/狀態(tài)寄存器X X X X X 0 0 1 A 口（PA0-PA7）X X X X X 0 1 0 B 口（PB0-PB7）X X X X X 0 1 1 C 口（PC0-PC7）X X X X X 1 0 0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器低 8 位寄存器X X X X X 1 0 1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器高 6 位寄存器及輸出波形方式（2 位）RD：讀選通信號(hào)端，低電平有效。當(dāng) CE=0、RD=0 時(shí)，將 8155 片內(nèi) RAM 單元或I/O 接口的內(nèi)容傳送到 AD0-AD7 總線上。WR：寫選通信號(hào)端，低電平有效。當(dāng) CE=0、WR=0 時(shí)，將 CPU 輸出送到AD0-AD7 總線上的信息寫到片內(nèi) RAM 單元或 I/O 接口中。浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 25 頁ALE：地址鎖存允許信號(hào)端。ALE 信號(hào)的下降沿將 AD0-AD7 總線上的地址信息和 CE 及 IO/M 的狀態(tài)信息都鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器中。PA7-PA0：A 口通用輸入/輸出線。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入/輸出。PB7-PB0：B 口通用輸入/輸出線。它由命令寄存器中的控制字來決定輸入/輸出。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。TIMER IN：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。TIME OUT：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器矩形脈沖或方波輸出端（取決于工作方式） 。VCC：+5V 電源端。集電極開路高壓輸出的六反相緩沖器/驅(qū)動(dòng)器 74LS06，其引腳排列如圖所示。74LS06 的引腳排列其管腳 1，3，5，9，11，13 為輸入端；管腳 2，4，6，8，10，12 為輸出端。其推薦工作條件如表所示。參數(shù) 最小 額定 最大電源電壓 Vcc 4.75V 4.75V 5.25V輸入高電平電壓 VIH 2V － －輸入低電平電壓 VIL － 0.8V －輸出截止態(tài)電壓Vo(OFF)－ 30V －輸出低電平電流 IOL － 40mA －表 74LS06 工作條件注意到 74LS06 輸出低電平電流為 40mA，為了能夠驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)顯示器，限流電阻的大小要配備合適。電源電壓是 5V，一個(gè)發(fā)光二極管的管壓降約為 1.2V，經(jīng)過計(jì)算，限流電阻選 1K 左右合適。5V 穩(wěn)壓電源具有過壓保護(hù)的 5V 穩(wěn)壓電源，采用集電極輸出串調(diào)電源，具有成本底、體浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 26 頁積小、效率高、重量輕、紋波底和穩(wěn)定精度高高等特點(diǎn)，具有過流和過壓保護(hù)裝置?？晒?shí)驗(yàn)室做電路試驗(yàn)，也可做固態(tài)電路和微處理機(jī)的供電電源，還可做專用的儀器儀表等其他電器的電源。1.工作原理電路如附圖所示。閉合電源開關(guān) S，電網(wǎng)電源 220V 經(jīng)變壓器 T 降壓，由橋式整流二極管 VD1-VD4 和電容 C4 整流、濾波使輸出端獲得穩(wěn)定的 5V 電壓。集成穩(wěn)壓器 W7850 的最大輸出電流為 1.5A，要想使輸出電流>1.5A，則要擴(kuò)大輸出電流，為此在 W7850 的外圍接一只大功率三極管 VT，它采用的是并接式擴(kuò)流方式，即 W7850 的 1 號(hào)腳與 VT 的基極相連，W7850 的 2 號(hào)腳與 VT 的集電極相連，這樣兩輸出電流之和滿足輸出 1.6A 電流的要求。W7850 集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部有過熱和安全區(qū)保護(hù)電路。盡管如此，由 W7850 和三極管 VT 等組成的穩(wěn)壓電源輸出端仍有可能發(fā)生過壓，為確保負(fù)載的安全，本電源在集成塊的典型應(yīng)用電路基礎(chǔ)上，加上過壓保護(hù)電路，該電路由穩(wěn)壓二極管 VD7、電阻 R3、晶閘管 VS 和快速熔絲管 FU 等組成。本電源工作正常時(shí)輸出電壓為 5V，晶閘管 VS 呈截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)穩(wěn)壓電源由于某種原因（如集成塊損壞或調(diào)整管擊穿）使輸出電壓超過限定值時(shí)，即超過5.6V，穩(wěn)壓管 VD7 擊穿，取樣電壓 Ur3 升高使晶閘管 VS 觸發(fā)而導(dǎo)通，造成熔絲熔斷，從而保護(hù)了負(fù)載。在集成穩(wěn)壓器 W7850 的 1、2 號(hào)腳和擴(kuò)流管 VT 的發(fā)射極和集電極間分別并聯(lián)二極管 VD5 和 VD6。主要是用來保護(hù)集成塊和擴(kuò)流管。當(dāng)輸入端發(fā)生短路或輸出端電壓過高而使晶閘管 VS 導(dǎo)通造成輸入端短路時(shí)，穩(wěn)壓端電壓因熔絲熔斷立刻為零，而輸出端電容器 C8 上充足的電荷不能立即放光，因而造成輸出端瞬間電壓高于輸入端，為了防止這個(gè)反向峰值電壓擊穿穩(wěn)壓器 W7850 或功率管VT，故加了二極管 VD5 和 VD6 將此電荷泄放掉，從而保護(hù) W7850 和 VT。電容 C1 和 C2 為二極管 VD1-VD4 的輸入和輸出電容，可抑制高頻諧波干擾。電阻 R1 為電容 C4 提供泄放電流回路。發(fā)光二極管 LED 用與工作指示。2.元器件選擇大功率三極管 VT 為 2SB683。整流二極管 VD1-VD4 為 4G4B41 或 5A400V 全橋。單向晶閘管 VS 為 SF8841。穩(wěn)壓管 VD7 為 2CW103。對(duì)發(fā)光二極管 LED 的型號(hào)無特殊要求。除電阻 R1 功率不小于 3W 外，其他均為 1/2-1/4W 型電阻。大功率管2SB683 和集成塊 W7850 屬功耗較大的元件，除采用標(biāo)準(zhǔn)大功率三極管外殼封裝外，還必須加足夠的散熱面積的散熱器。如果散熱不良，穩(wěn)壓器的過熱保護(hù)電路將限制正常的電流輸出浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 27 頁晶振：型號(hào)XO53規(guī)格：5.0x3.2x1.0頻率：1.0MHz-125MHz_溫度穩(wěn)定性：±10PPM —±100PPM _工作電壓：5.0V or 3.3V_輸出形式：TTL/COMS_對(duì)稱性：45%-55%_外型尺寸：SMD因?yàn)槲覀冞x擇 AT89 的編程電壓為 5V 頻率為 6MHZ 所以以上的選擇完全符合我們的要求。具體圖片：LED 的選擇：LED 是利用化合物材料制成 pn 結(jié)的光電器件。它具備 pn 結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V 特性、C-V 特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。由于本課題的工作環(huán)境并不惡劣，所以可以選擇比較簡(jiǎn)單?？梢赃x擇一般的LED 即可。我選擇的 LED：名 稱：Φ3 短腳普亮紅發(fā)紅型 號(hào)： 3AR2PD08 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 28 頁八 D 鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特性) 簡(jiǎn)要說明: 373 為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別): 型號(hào) tPd PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV 。引出端符號(hào)：D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效）LE 鎖存允許端O0~O7 輸出端外部管腿圖：邏輯圖：真值表：極限值: 電源電壓 …………………………………………. 7V 輸入電壓54/74S373…………………………….…………. 5.5V 54/74LS373……………………………………. 7V 輸出高阻態(tài)時(shí)高電平電壓 …………………………. 5.5V 工作環(huán)境溫度 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 29 頁54XXX …………………………………. -55~125℃ 74XXX …………………………………. 0~70℃ 存儲(chǔ)溫度 …………………………………………. -65~150℃ 推薦工作條件：54/74S373 54LS373/74LS373 單位最小額定最大最小額定最大電源電壓 Vcc 54 4.5 5 5.5 4.5 5 5.5 V74 4.75 5 5.25 4.75 5 5.25 輸入高電平電壓 ViH 2 2 V 輸入低電平電壓 ViL 54 0.8 0.7 V74 0.8 0.8 輸出高電平電流 IOH 54 -2 -1 mA74 -6.5 -2.6 輸出低電平電流 IOL 54 20 12 mA74 20 24 脈沖寬度 tw LE(H) 6 15 nsLE(L) 7.3 15 保持時(shí)間 tH D 10↓ 10↓ ns 建立時(shí)間 tset D 0↓ 0↓ ns 靜態(tài)特性（TA 為工作環(huán)境溫度范圍）參數(shù)測(cè)試條件【1】S373 LS373 單位最小最大最小最大VIK 輸入嵌位電壓 Vcc=最小，Iik=-18mA －1.5 -1.5 V VOH 輸出高電平電壓 Vcc＝最小，VIL＝最大，VIH=2V，IOH＝最大 2.4 2.4 V VOL 輸出低電平電壓 Vcc=最小，VIL＝最大，VIH=2V,IOL=最大54 0.5 0.4 V74 0.5 0.5 II 最大輸入電壓時(shí)輸入 VI=5.5V 1 mA 電流Vcc＝最大 VI=7V 0.1 IIL 輸入低電平電流 Vcc＝最大, VIL=0.5V -0.25 mAVIL=0.4V -0.4 IIH 輸入高電平電流 Vcc＝最大,VIH＝2.7V 50 20 uA IOS 輸出短路電流 Vcc＝最大-40 -100 -30 -130 mA 浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 30 頁Icc 電源電流 Vcc＝最大，OE 接 4.5V 160 40 mA IOZH 輸出高阻態(tài)時(shí)高 V0＝2.4V 50 mA 電平電流 Vcc＝最大，VIH=2V V0＝2.7V 20 IOZL 輸出高阻態(tài)時(shí)低 V0＝0.5V -50 mA 電平電流 Vcc＝最大，VIH=2V V0＝0.4V -20 [1]: 測(cè)試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應(yīng)值。動(dòng)態(tài)特性(TA=25℃) 參數(shù)【2】測(cè)試條件 S373 LS373 單位最大最大tPLH D 到 O 12 18 nstPHL 12 18 tPLH LE 到 Vcc =5V CL=50pF(L 14 30 nstPHL O0~O7 RL=280Ω S373 為 18 30 tPZH OE 到(LS373 為 45pF) 15 28 ns tPZL O0~O7 667 Ω) 18 36 tPHZ OE 到 9 20 ns tPLZ O0~O7 CL=5pF 12 25 [2] tPLH 輸出由低到高傳輸延遲時(shí)間tPHL 輸出由高到低傳輸延遲時(shí)間tPZH 輸出由高阻態(tài)到高允許時(shí)間tPZL 輸出由高阻態(tài)到低允許時(shí)間tPHZ 輸出由高到高阻態(tài)禁止時(shí)間tPLZ 輸出由低到高阻態(tài)禁止時(shí)間4.3 打鈴響應(yīng)輸出部分信號(hào)源為單片機(jī).P1.6 口，作為第二功能使用的串行輸入輸出端口。4.3.1 固態(tài)繼電器系統(tǒng)設(shè)計(jì)：繼電器作為直流小電流信號(hào)與交流大電流負(fù)載的連接元件，需要其有一定的穩(wěn)定性，和高效開關(guān)的特性，普通的繼電器已無法滿足這些需求，所以本設(shè)計(jì)使用固體繼電器（SOLID STATE RELAY）以下簡(jiǎn)單稱為 SSR固體繼電器的特點(diǎn)：1）工作可靠浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 31 頁2）開關(guān)速度快3）工作頻率高4）壽命長5）噪聲低這些特點(diǎn)非常適合作為工作頻繁的各種微電腦控制儀表、儀器中使用。使用 SSR 時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：?。㏒SR 的負(fù)載能力會(huì)隨溫度升高而下降，因此，在使用溫度較高的情況下，選用時(shí)必須留一定余量。2）當(dāng) SSR 斷開和接通電感性負(fù)載時(shí)，在其輸出端必須加接 RM 壓敏電阻，其額定電壓的選擇可以取電源電壓有效值的 1.9 倍。3）因?yàn)榻M成 SSR 的內(nèi)部電子元件均具有一定的漏電流，其值通常在 5-10MA，故在使用時(shí)，尤其是在開斷小功率電機(jī)和變壓器時(shí)，容易產(chǎn)生誤動(dòng)作。4）使用 SSR 時(shí)，切忌負(fù)載兩端短路，以免損壞器件。5）對(duì)針孔焊接式 SSR 和觸發(fā)用 SSR，使用時(shí)要注意焊接溫度應(yīng)不大于 260°C，焊接時(shí)間不大于 10S。SSR 主要參數(shù)浪涌電流（電網(wǎng)一周） 700%普通型 SSR 靜態(tài)電壓上升率 dVs/dt 100V/μs普通型 SSR 換向電壓上升率 dVc/dt 10V/μs增強(qiáng)型 SSR 靜態(tài)電壓上升率 dVs/dt 100V/μs增強(qiáng)型 SSR 換向電壓上升率 dVc/dt 100V/μs2A、3A、4A、5A、6ASSR 漏電流 小于 2mA 大于等于 10A 的 SSR 漏電流 小于 12mA過零型 SSR 過零區(qū)域 ±15V輸出通態(tài)壓降 ＜3V絕緣電阻（輸入、輸出及外殼間） ≥1000MΩ絕緣電壓（輸入、輸出及外殼間） ≥2000VAC使用溫度范圍 -30℃—+75℃過零型 SSR 開啟最大延時(shí) 10msSSR 關(guān)斷最大延時(shí) 10ms電網(wǎng)頻率 50Hz（或 60Hz）選用 SSR 型號(hào)為 HS350Z 主要參數(shù)：工作電壓 Uin DC 4-8V 輸入電流 Iin ﹥10MA 輸出電流 Io 50A 負(fù)載電壓 Ur 交流 160-430VSSR 外型和內(nèi)部原理圖浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 32 頁4.3.2 交流電鈴選取設(shè)計(jì)：交流電鈴作為負(fù)載是本系統(tǒng)的輸出信號(hào)最終端，而由于學(xué)校用電鈴需要覆蓋范圍較大，所以要求電鈴功率較大（電鈴功率的影響發(fā)聲響度的關(guān)鍵因素） 。所以采用直接與 220V 交流電源相接，保證有足夠的電源功率供應(yīng)。而 SSR 繼電器只是作為觸發(fā)電路。4 寸交流電鈴直徑：100MM ，功率： 20VA。本產(chǎn)品系無火花沖擊式電鈴，使用電壓 220V，可配每個(gè)打鈴儀使用，停電不打鈴。單價(jià)：50 元/只P3.0 P3.1 所發(fā)出信號(hào)由高電平與低電平組成，高電平代表邏輯真，而低電平代表邏輯假。假設(shè) P3.0 發(fā)出的定時(shí)為邏輯 A ，P3.1 發(fā)出的循環(huán)定時(shí)為邏輯 B。畫出其卡諾圖為A\B 0 10 0 01 1 1得出其值與 AB 的邏輯表達(dá)式為 Q=AB浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 33 頁由于會(huì)出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，所以改變邏輯電路為時(shí)序邏輯電路消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)引進(jìn) T1 作為 CP 脈沖并且設(shè)置為上升沿有效，那 CP 當(dāng) AB 邏輯值改變時(shí)并不直接觸發(fā)電鈴，而是等待 CP 脈沖有效才觸發(fā)既實(shí)際打鈴開始時(shí)間略微延遲，這樣就保證了 AB 值在交互時(shí)不產(chǎn)生誤打鈴。構(gòu)成門電路的元件通常分為兩大類：1）用雙極型半導(dǎo)體器件作為元件的雙極型集成邏輯電路2）用金屬-氧化物- 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管作為元件的 MOS 集成邏輯門電路。第一類就是晶體管-晶體管邏輯電路（Transistor-transistor Logic 簡(jiǎn)稱為 TTL）TTL 電路具有中等開關(guān)速度，每級(jí)門的傳輸延遲時(shí)間最快為 3X10-9 -7X10-9S；電路占用管芯面積較大，電路驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)；電路功耗較大。第二類就是（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor 簡(jiǎn)稱為MOSFET） 。其特點(diǎn)是功耗低（25-100μW） 、電源電壓范圍寬（ 3~18V）抗干擾能力強(qiáng)，輸入阻抗高（大于 100MΩ） 、扇出能力強(qiáng)、邏輯擺幅大等特點(diǎn)，應(yīng)用范圍極廣，發(fā)展速度很快的特點(diǎn)。綜合以上各特點(diǎn)選用 TTL 更為實(shí)用。使用 TTL 集成電路使用注意事項(xiàng)：1）為保證電路正常工作，電路的工作條件不應(yīng)超過所規(guī)定的極限范圍。2）電路如用手工焊接，不得使用大于 45W 的電烙鐵，焊劑選用中性焊劑。3）TTL 電路電源電壓典型值為+5V4）TTL 電路的工作狀態(tài)告訴轉(zhuǎn)換時(shí)，電源電流會(huì)出現(xiàn)瞬間尖峰值，稱為尖峰電流或浪涌電流，幅度可達(dá) 4-5MA，該電流在電源線與地線上產(chǎn)生的壓降講引起噪聲干擾。為此在集成電路電源和地之間接 0.01μF 的高頻濾波電容，在電源輸入端接 20-50μF 的低頻濾波電容，消除干擾。5）不能將電源和地線接反，否則將燒毀電路。6）輸出端不允許與低電阻連接。時(shí)序邏輯電路圖交流電鈴與 SSR 的連接由單片機(jī)芯片部分的 P3.0 ，P3.1I/O 口發(fā)出的信號(hào)由一個(gè)或門作為選通，將 Ui 信號(hào)送至 SSR 將信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)電鈴產(chǎn)生鈴響。由于輸出功率足夠大，所以如果在情況要求下也可以外并接一個(gè)發(fā)光元件作光信號(hào)輸出。SSR 與負(fù)載連線圖浙江工業(yè)大學(xué)浙西分校 03 電氣畢業(yè)設(shè)計(jì)第 34 頁4.3.3 秒信號(hào)計(jì)時(shí)電路由石英晶振所產(chǎn)生的信號(hào)電路