畢業設計173整流器生產自動檢測系統開發(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 SFR 的第 0 14 位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 PSEN:外部程序存儲器選通信號（ PSEN）是外部程序存儲器選通信號。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN 將不被激活。 EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。 為了執行內部程序指令， EA 應該接 VCC。 在 flash 編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。 Flash 編程―并行模式： AT89S52 帶有用作編程的片上 Flash 存儲器陣列。編程接口需要一個高電壓（ 12V）編程使能信號，并且兼容常規的第三方 Flash 或 EPROM 編程器。 AT89S52 程序存儲陣列采用字節式編程。 編程方法： 對 AT89S52 編程之前，需根據 Flash 編程模式表和圖 1圖 14 對地址、數據和控制信 號設置?？刹捎孟铝胁襟E對 AT89S52 編程： 1．在地址線上輸入編程單元地址信號 2．在數據線上輸入正確的數據 3．激活相應的控制信號 4．把 EA/Vpp 升至 12V 5．每給 Flash 寫入一個字節或程序加密位時，都要給 ALE/PROG 一次脈沖。字節寫周期時自身定制的，典型值僅僅 50us。改變地址、數據重復第 1 步到第5 步‘知道全部文件結束。 監測部分電路 CS5460A 提供 SPI 串行通信接口和一系列寄存器， MCU 可以通過 SPI 接口讀寫這些寄存器，以實現對 CS5460A 的控制 和從 CS5460A 讀取指定的數據。CS5460A 的寄存器主要分為三類：控制寄存器、數據寄存器和校準寄存器，這些寄存器的說明請參見 CS5460A 的數據手冊。以下將說明怎樣讀寫這些寄存器來 15 完成對 CS5460A 的控制和讀寫操作。電路見圖 。 圖 電能計量芯片 CS5460A 計量系統圖 芯片管腳的功能 1 腳 XOUT：晶體振蕩器輸出。 2 腳 CPUCLK： CPU時鐘輸出 CPUCLK片上振蕩器的輸出 ，可以驅動一個標難的 CMOS 負荷。 3 腳 VD＋：數字電路電源正極。以 DGND 為參考，一般為＋ 5 V177。10 ％。 4 腳 DGND：數字地。數字接地，與 VA－具有相同的電平。 5 腳 SCLK：串行時鐘輸入。該腳確定 SDI 和 SDO 引腳的輸入和輸出速率。此輸入具有一個允許使用邊沿緩慢的信號的施密特觸發器。只有當 CS 低時， SCLK引腳才識別時鐘。 6 腳 SDO：串行數據輸出。 SDO 是串行數據端口的輸出引腳，當 CS 高時，其輸出將處于高阻抗狀態。 7 腳 CS：片選。當處于低電平時，端口 可以識別 SCLK。該腳高電平狀態使 SDO 引腳處于高阻抗狀態。 CS 應在 SCLK 處于低電平時改變狀態。 8 腳 MODE：模式選擇。當處于高電平時 CS5460A 開始執行自導入序列，從外接 E2PROM 讀取命令和設置。當處于低電平時 CS5460 運行在常規命令模式。引腳不連接時下拉為邏輯低電平。 9 腳 VIN＋：差分電壓正輸入端。 10 腳 VIN－：差分電壓負輸入端。 VIN＋， VIN－為電壓通道的差分模擬輸入引腳。 16 11 腳 VREFOUT：參考電壓輸出。芯片上的參考電壓由該引腳輸出，參考電壓的標稱值 為 2． 5 V(以 VA－引腳為參考 )。 12 腳 VREFIN：參考電壓輸入。該引腳輸入的電壓給芯片上的調制器提供參考電壓。 13 腳 VA－：模擬地負極。負模擬電源引腳，必須具有最低的電壓。 14 腳 VA＋：模擬電源正極。以 VA－為參考，通常為＋ 5 V177。10 ％。 15 腳 HN－：差分電流負輸入端。 16 腳 HN＋：差分電流正輸入端。 HN－， HN＋為電流通道的差分模擬輸入引腳。 17 腳 PFMON：電源掉電監視輸出。 PFMON 掉電監視器，用來監視模擬電源，相對于 VA－引腳的典型閥值電 平為 2． 5 V，具有 177。50 mV 的滯環。如果 PFMON 的電壓低于閥值，則狀態寄存器的 LSD(低電源檢測 )位將被置位。 18 腳 NC：空腳。該引腳保持懸浮態。 19 腳 RESET：復位輸入。 RESET 當復位引腳為低電平時，所有內部寄存器都被設置為缺省值。 20腳 INT：中斷輸出。當 INT 變低時，表明一個允許的事件已發生?？梢酝ㄟ^向 CS5460A 寫入適當命令來使 INT 清除 (邏輯 1)。 21 腳 EOUT：電能脈沖輸出。 EOUT 電量輸出引腳，輸出一個脈沖寬固定、頻率 (可編程 )和電能成比例的脈沖串。 22 腳 EDIR：能量方向指示輸出。如果測量到的電能是負值，電能方向指示器發出指示。 23 腳 SDI：串行數據輸入。 SDI是串行數據接口的輸入引腳。數據的輸入速率由 SCLK 決定。 24 腳 XIN：晶體振蕩器輸入。 XOUT， XIN 芯片內的一個門電路與這些引腳相連，可連接晶體為芯片提供系統時鐘。另外，也可以有外部時鐘 (與 CMOS 時鐘兼容 )驅動引腳 XIN，為芯片提供系統時鐘。 控制命令字 CS5460A 包含一系列控制命令，對 CS5460A 寫入指定的控制字，即可完成相應的操作。這些控 制命令包括： 17 （ 1）、啟動轉換命令（ Oxe8） 只要對 CS5460A 寫 OXE8 控制命令， CS5460A 即開始進行 AD 轉換，并輸出計算結果，這個命令一般在 CS5460A 復位操作完成后輸入，以使 CS5460A 進入正常工作狀態。 （ 2）、同步命令 0（ OXFE）及同步命令 1（ OXFF）這兩個命令主要用在一連串的讀寫命令之前，復位串行通信接口。 （ 3） Power_up/Halt Control(OXAO) 這個命令主要用在系統校準之前，以中斷 CS5460A 正在執行的操作，而執行系統校準命令。 （ 4） 系統校準命 令字 這個命令完成指定的某項系統校準。 V、 I、 R、 G、 O 的說明如下： VI : 00不允許出現 00 01 電流通道選擇 10電壓通道選擇 11電壓電流通道同時選擇 R: 0DC 校準 1AC 校準 G: 0正常操作 1執行增益校準 O: 0正常操作 1執行偏置校準 CS5460A 的校準 （一）、校準概述 CS5460A 提供數字校準功能，用戶通過寫指定的值到 CS5460A 校準命令寄存器即可實現不同的校準功能。 CS5460A 有兩類基本類型的校準：系統偏置校準 與系統增益校準。當執行某種校準命令時，必須輸入相應的校準信號到電壓電流通道的輸入端。 18 （二）、校準寄存器 CS5460A 有一系列校準寄存器，當某一校準命令執行后，相應的寄存器會保留校準產生的修正值，用戶可以讀取這些校準寄存器，并將其保存在外部非易失性存儲器。在系統重新上電啟動時，將存儲器保存的值寫入相應的校準寄予存器，不必重新執行校準步驟 .這些校準寄存器包括： 直流電壓偏置寄存器 (0x03)。 直流電流偏置寄存器 (0x01)。 電壓增益寄存器 (0x04)。 電流增益寄存器 (0x02)。 交流電壓偏置寄存器 (0x11)。 交流電流偏置寄存器 (0x10)。 CS5460A 的讀寫控制 CS5460A 和單片機的通訊采用 SPI 總線通訊，讀寫時序圖見圖 。 圖 讀寫時序 電源部分電路 由于本次設計被檢測對象是電子整流器的輸入輸出電壓和電流，所以方案選擇階段，我們決定采用外接直流穩壓電源的方式，市面上此類產品種類繁多，我們選用常規的 9V直流電壓輸出，接入系統后經過三端穩壓器 7805 后 9V直流電轉成 5V供整個電路使用。 E7,E8 和 C16， C17 是 電源部分的濾波電容，他們也 19 有一些儲能方面的應用。見圖 . 圖 系統電源部分電路 顯示部分電路 本次設計使用 6 位 寸共陰極數碼管電路，采用掃描方式顯示，單片機 IO口接數碼管段碼，數碼管需要 15 到 20MA/每段的電流，單片機 IO 口完全可以滿足這一使用要求。數碼管顯示相對于其他顯示器有更好的可視化條件，市場上的 寸數碼管也是比較常規的器件，購買方便。 P0 口加上拉排阻 RP1。電路見圖 。 圖 數碼管顯 示部分電路 數碼管是一種半導體發光器件，其基本單元是發光二極管。發光二極管 (LED)由特殊的半導體材料砷化鎵、 磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成 20 分段式或點陣式 LED 顯示器件 (半導體顯示器 )。 分段式顯示器 (LED 數碼管 )由7 條線段圍成 8 字型，每一段包含一個發光二極管。外加正向電壓時二極管導通，發出清晰的光，有紅、黃、綠等色。只要按規律控制各發光段的亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。 LED 數碼管有共陽、共陰之分。圖 33 是共陰式 LED 數碼管的原理圖和其表示符號。把這些 LED 發光二極管的正極接到一 塊（一般是拼成一個 8 字加一個小數點）而作為一個引腳，就叫共陽的，見圖 34。使用時，公共陰極接地， 7 個陽極 a~g 由相應的 BCD 七段譯碼器來驅動 (控制 )，如圖 34所示。在本次設計中，采用共陽極數接法，驅動電壓是 10V。由于球賽的特殊性百位數字僅用了 2 段，來顯示“ 1”。 【數碼管的分類】 數碼管按段數分為七段數碼管和八段數碼管，八段數碼管比七段數碼管多一個發光二極管單元（多一個小數點顯示）；按能顯示多少個“ 8”可分為 1 位、2 位、 4 位等等數碼管；按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼 管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極 COM 接到 +5V，當某一字段發光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極 COM 接到地線 GND 上，當某一字段發光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。 【數碼管的驅動方式】 數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的 各個段碼，從而顯示出我們要的數字，因此根據數碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態式和動態式兩類。 (1) 靜態顯示驅動：靜態驅動也稱直流驅動。靜態驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態驅動的優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O端口多，如驅動 5 個數碼管靜態顯示則需要 5 8＝ 40 根 I/O 端口來驅動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口才 32 個呢：），實際應用時必須增加譯碼驅 21 動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 (2) 動態顯示驅動：數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的 COM 端，就使各個 數碼管輪流受控顯示，這就是動態驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩定的顯示數據，不會有閃爍感，動態顯示的效果和靜態顯示是一樣的，能夠節省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 【數碼管參數】 8 字高度： 8 字上沿與下沿的距離。比外型高度小。通常用英寸來表示。范圍一般為 英寸。 長 *寬 *高：長 —— 數碼管正放時，水平方向的長度；寬 —— 數碼管正放時，垂直方向上的長度； 高 —— 數碼管的厚度。 時鐘點：四位數碼管中，第二位 8 與第三位 8 字中間的二個點。一般用于顯示時鐘中的秒。 【數碼管應用】 數碼管使用的電流與電壓 電流：靜態時，推薦使用 1015mA；動態時， 16/1 動態掃描時，平均電流為 45mA，峰值電流 5060mA。 電壓：查引腳排布圖，看一下每段的芯片數量是多少？當紅色時，使用 乘以每段的芯片串