电路控制系统范文

电路控制系统范文（精选11篇）

电路控制系统 第1篇

1 马达变频控制系统

通用变频器由变频电路和控制电路组成, 其基本构成如图1所示。这里讨论的是有直流中间环节的交-直-交变频器, 而不是没有直流中间环节的交-交变频器。其中, 给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分称为变频电路 (也称主电路) , 包括整流器、中间直流环节 (又称储能电路) 和逆变器等。电网侧的变流器为整流器, 它的作用是把工频电源变换成直流电源。负载侧的变流器为逆变器。与整流器的作用相反, 逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器最常见的结构形式是利用6个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。通过有规律地控制逆变器中主开关的导通和关断, 可以得到任意频率的三相交流输出波形。中间直流环节实际上是中间直流储能环节, 另一个作用是承担对整流电路输出进行滤波, 以减少电压或电流的波动。电压型变频器的直流中间电路的主要元器件是大容量电解电容, 而电流型变频器则主要由大容量电感器组成。

控制电路常由运算电路, 检测电路, 控制信号的输入、输出电路, 驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制, 对整流器的电压控制, 以及完成各种马达系统保护功能等。

2 变频电路 (主电路) 的保护

整流器前端的三相交流电源一般需经过电源保护网络引入。可供选择的有保险丝、PTC电阻、压敏电阻或者空气放电管等。它的作用是吸收交流电网浪涌过电压, 从而避免浪涌侵入。图2给出的是一个PWM电压型逆变电路。

其中Di1～Di6组成整流系统, Cs用于直流储能。逆变器部分包括有T1～T6搭成的3个桥路, 它们由系统控制电路输出的PWM波进行控制, 以此决定U、V、W三相的导通与关闭。实际情况下, 为了保证它们始终处于正确工作状态且不被损坏, 我们还必须增加相应的保护电路。

上电瞬间过流保护:当变频器刚上电时, 由于Cs的容量非常大, 因此瞬间充电电流很大。为了避免输入线路短路保护误触发, 同时避免大电流损坏三相整流电路的二极管, 通常串入一个起动电阻Rs来限制充电电流。充电完成后, 控制电路通过继电器Sw1的触点将电阻短路以提高后端驱动电压。

再生电压保护:电动机在工作频率下降过程中将处于再生制动状态, 拖动系统的功能会反馈到直流电路中, 使Cs上的直流电压不断升高。此时必须将再生到直流电路的电源消耗掉, 控制直流电压在允许的范围内。制动电阻Rp就是用来消耗这部分能量的。制动晶体管Tp由控制电路进行控制, 当检测到电压过高时便开启Tp, 以给Rp提供放电电路。过电压击穿二极管Zp的作用是在极端情况下钳制直流电压到一个最高值。

逆变电路续流保护:电动机的绕组是感性的, 电流中具有无功分量。D01～D06为无功电流返回直流电源时提供回路, 无功电流通过它们返回给直流电路。另外由于T1～T6在进行逆变的基本过程中同一桥臂的2个逆变管处于不停的交替导通和截止状态, 在转换的过程中也不时地需要D01～D06提供通路。

逆变电路缓冲保护:逆变管T1～T6在导通和关断瞬间, 上面电流和电压的变化率是非常大的, 有可能使晶体管受到损害。因此每个逆变管旁还应接入缓冲电路, 以减缓电压和电流的变化率。图2中给出的是一种典型的方法, 包括: (1) C1～C6:减小T1～T6在每次关断时的电压增长率; (2) R1～R6:T1～T6在由截止状态切换成导通状态的瞬间, C1～C6上储存的能量将向T1～T6放电。此放电电流的初始值很大, 并且将叠加在负载电流上, 有可能导致T1～T6的损坏。加入R1～R6则可以限制在逆变管接通瞬间C1～C6的放电电流。 (3) D1～D6:R1～R6的接入的同时也有一个缺点, 它会影响C1～C6在T1～T6关断时减小晶体管上电压增长率的效果。原因是晶体管两端的电压等于C1～C6的电压加上电阻上的电压。为了避免这种负作用, 可以在电阻上并上二极管D1～D6。此时电阻两端的电压最大也就是二极管的导通电压。此外由于二极管单向导通, 所以在T1～T6接通的过程中, C1～C6的放电电流仍然只能经过R1～R6。

3 控制电路的保护

由于主电路的非线性 (进行开关动作) , 变频器本身就是谐波干扰源, 而其周边控制和检测电路却是小能量、弱信号电路, 极易遭受其他装置产生的干扰, 造成变频器自身和周边设备无法正常工作。一般而言, 干扰源极易在变频电路和控制电路通信的电缆上产生干扰电势, 侵入控制与检测电路。因此, 变频器在安装使用时, 必须对控制电路采取抗干扰措施, 保护控制与检测可以正常运行, 同时保证对变频电路的有效控制。

(1) 抗静电干扰保护:静电无处不在, 它主要通过耦合干扰和感应干扰2种方式干扰电路工作。静电耦合干扰指控制电缆与周围电气电路的静电容耦合在电缆中产生的电势。当加大与干扰源电缆的距离, 达到导体直径40倍以上时, 干扰程度就不会太明显, 也可在两电缆间设置屏蔽导体, 再将屏蔽导体接地。静电感应干扰指周围电气电路产生的磁通变化在电缆中感应出的电势。其强度取决于干扰源电缆产生的磁通大小、控制电缆形成的闭环面积和干扰源电缆与控制电缆间的相对角度。所以要尽量减小各种信号环路面积, 尽量使用双绞线或者屏蔽线。此外, 对于接口处的芯片以及重要的端口, 在靠近芯片管脚的地方最好并接一个TVS二极管。它对于静电有非常好的抑制作用。

(2) 抗电磁干扰保护:电磁干扰指控制电缆成为天线, 由外来电磁波在电缆中产生电势。抗干扰措施同抗静电感应干扰措施基本相同。必要时将变频器放入金属箱 (比如铁箱或者铝箱等) 进行电磁屏蔽, 屏蔽用的金属箱最好接地。

(3) 抗电源噪声干扰保护:对于控制和检测回路中的关键器件 (比如传感器、模拟电路、数据采集电路等) , 需要使用经过滤波电路去除外部干扰后的电源。一般可以采用EMI电源滤波电路、共模扼流圈等。

(4) 抗接地干扰保护:接地干扰指信号接地点不统一, 存在地环路以及接地不良等情况。对于弱电系统来说, 任何不合理的接地均可诱发各种意想不到的干扰。首先, 一定要保证接地的质量, 可采用专门的接地铜线进行接地。其次, 应有一个统一的信号参考接地点。采用铺地和铺电源层的方法可有效减小地层和电源层电阻, 给系统提供良好的地电平。对于地环路问题带来的干扰, 则可通过光耦隔离、变压器隔离或者共模扼流圈等方法解决。

(5) 产品和人身安全保护:由于马达系统中存在三相交流电, 因此产品与人身安全对于控制与检测电路的设计相当重要。在爬电距离、电气间隙、过压过流保护等方面都严格执行相应的安全等级标准。

4 结语

在日常生活中, 我们更多关注于从系统的角度考虑变频马达控制系统的保护, 比如通过检测主电路的电压、电流或者其他物理参数, 对逆变器以及马达进行过流、过压、过载、失压、欠压、短路、断相、温度和漏电保护等。而此文从电路设计保护的角度出发, 详细阐述了变频马达控制系统电路设计过程中应该考虑的一般保护问题。一方面为具体电路设计提供了可供参考的解决思路, 另一方面也帮助读者更深入认识马达变频控制系统中的保护问题。只有把电路本身的保护跟系统级别的保护结合起来, 才能设计出更优的变频马达控制系统。

参考文献

[1]李爱文, 张承慧.现代逆变技术及其应用.北京:科学出版社

[2]张燕宾.变频调速应用电路 (1) —变频调速系统的主电路.电气时代, 2002 (3) :35～37

[3]梁南丁, 朱荣花.大功率变频装置主电路及器件的选择与应用.机电产品开发与创新, 2009 (3) :163～165

温度测量与控制电路 第2篇

题 目 学院（部） 专 业 班 级

学生姓名

学 号 月日至月 日 共周

指导教师（签字）

温度测量与控制电路广泛应用于生产生活中的各个方面，特别是在工业生产中，温度自动控制已经成为一个相当成熟的技术。本次课程设计给我们创造了良好的学习机会：一是查阅资料将自己所学的数字电子技术，模拟电子技术，以及传感器的相关知识综合运用，二是系统了解温度监测特别是工业上的温度控制的详细过程，为日后的学习和工作增长知识，积累经验。

在确定课设题目，经仔细分析问题后，实现温度的测量与控制方法很多，大致可以分为两大类型，一种是以单片机为主的软硬件结合方式，另一种是用简单芯片构成实现电路。由于单片机知识的匮乏，我们决定用后者实现。共同确定了总的电路结构，将设计分为三部分，陈涛负责温度传感部分，孙文涛负责温度显示和温度范围控制部分，张晓阳负责温度控制执行电路和声光报警部分。温度传感部分由热电偶构成的温度传感器，数字显示和设定控制部分由模数转换器AD574A、281024 CMOS EEPROM、锁存器74LS175等组成，声光报警和温控加热降温执行电路主要用时基芯片555构成的多谐振荡器和单稳态电路组成。在确定了单元电路的设计方案后，我们在总结出总体方案框图的基础上，应用Multisim11.0仿真软件画出了各单元模块电路图，最后汇总电路图。

由于缺少实践经验，并且知识有限，所以本次设计中难免存在缺点和错误，敬请老师批评指正。

设计者

6月20日

课题名称 ?????????????????????????????????????? 1 摘要 ???????????????????????????????????????? 1 关键词 ??????????????????????????????????????? 1 设计要求 ?????????????????????????????????????? 1 正文 ???????????????????????????????????????? 1

一、系统概述和总体方案论证与选择????????????????????????? 1

二、单元电路设计???????????????????????????第一文库网?????? 2

（一）温度传感模块?????????????????????????????? 3 （二）数字显示与温度范围控制模块??????????????????????? 3 1、方案的论证与选择???????????????????????????? 3

2、AD转换与解码 ????????????????????????????? 8

3、译码显示????????????????????????????????10

4、控制温度设定??????????????????????????????11

5、温度超限判断??????????????????????????????12

6、多路温度循环检测功能??????????????????????????13

7、方案的优点与缺点以及改进????????????????????????14

（三）声光报警????????????????????????????????15 （四）温度控制执行??????????????????????????????15

三、总体电路图 ??????????????????????????????????16

四、结束语 ????????????????????????????????????16

五、参考文献 ???????????????????????????????????17

六、元器件明细 ??????????????????????????????????17

七、收获体会 ???????????????????????????????????27

智能空调控制电路设计 第3篇

[关键字]单片机 串行通信 温度传感器 自动复位

随着科学技术的发展，微电脑智能控制技术的日趋成熟，其在家电产品中的应用也越来越广泛。为了使家电产品趋向高效、节能和智能化方向发展，淘汰老式空调的单调功能的控制电路，引入了智能化控制芯片，本电路（智能空调控制电路）的研制就能达到智能化控制的目的。本电路在执行机构（空调机）和被控参数（温度、时间等）之间建立一闭环控制。硬件电路上提供基于两种参数（时钟、温度）的控制方式。适当编制不同的软件，可灵活扩展空调机的工作方式。智能空调控制电路原理及分析：

智能空调控制电路（以下简称控制电路）为一89S51单片机的最小系统。其功能模块框图如下。下面将逐一介绍各功能模块电路。

1.主板电路。

（1）温度采样电路。这部分电路的重点组成部分是A/D转换器MC14433芯片。它把前级电路来的温度模拟信号转化成单片机能够识别的数字信号，供给单片机处理后，发出控制信号。传感器部分使用铂电阻温度传感器PT100。通过电桥电路将变化的电阻信号转换成供后级运放使用的差模输入信号。放大电路部分采用OP-07精密放大器组成的一个普通放大电路。具有失调小、漂移小的特点。传感器部分电路主要任务就是使MC14433的Vin与温度t成线性关系，提高控制精度。

（2）外部时钟电路。这部分电路核心是具有后备电池供电的MC146818低功耗高速CMOS集成芯片。MC146818有完备的时钟、闹钟及百年日历功能。可提供准确的当前时间供控制使用。其双向数据/地址总线直接接到89S51的P0口的8个引脚上。外接频率为32768Hz晶振。并配有独立的供电电路。在控制仪工作期间为电池充电，以确保断电时电池有足够的能量供时钟运行和使MC146818内部的数据不丢失。

（3）输出电路及报警电路。输出电路使用89S51的P1口作为I/O口。运用不同的算法，可实现开关量控制和脉宽调制输出，脉宽调制输出的控制信号可用来控制可连续改变的参量，开关量通过继电器输出。报警电路使用了一个音乐芯片。当89S51检测到一个非正常情况时，如传感器故障，使温度超限时，它会给P1.1脚一个高电平使喇叭发声，来提示用户处理。

2.面板部分。

（1）显示部分。显示电路部分接在89S51的串行口上。它的主要部分是CMOS型4096,由此决定它是静态显示。根据需要，显示元件可采用的是8段数码管和发光二极管，或者采用定制的码段液晶片、OLED显示等器件，来显示温度等必要的数据及运行状态信息。

（2）键盘输入及遥控输入。由于控制电路只采用了七个功能键，所以用一片74LS244将它与总线隔离开后，便可通过并口查询，方便地读取键盘值，然后作相应处理。加入遥控输入，通过软件解码来达到相应的控制功能。

3.硬件调试。自动复位电路：在89S51的实际应用中，当电源电压波动时，引起电压检测硬件电路上的INT0中断，从而使单片机处于节电工作状态下。但在电源恢复正常情况后，89C51不能借助外部定时中断恢复正常工作，进入“死机状态”。加入自动复位电路后，就可克服这种节电工作方式下的“假死机”情况。

经过多次的试验及调整，控制电路的软件调试成功，样机也能正常工作。

参考文献：

[1]MC146818数据手册[Z].

[2]MC14433数据手册[Z].

电路控制系统 第4篇

一、上海大众轿车电路图的特点

1. 按系统纵向排列电路图

上海大众轿车电路有其独特的特点, 采用“纵向排列式画法”, 即总线路采用纵向排列, 某一系统电路画在总线路的一个区域内。基本电路有条理地从左到右, 按电源、起动机、点火装置、指示灯和仪表、照明设备、报警闪光装置、信号灯、雾灯、双音喇叭、空调、刮水器和洗涤器的顺序编排。

2. 全车电路以中央接线盒为中心

中央接线盒贯穿整车电路图的上部区域。如图1所示。

汽车整个电气系统以中央接线盒为中心。部分继电器和熔断丝都安装在中央接线盒正面, 主线束从中央接线盒反面接插后通往各用电设备。图1上部的灰色区域表示汽车中央接线盒的继电器与熔断丝, 区域内部的水平线为接电源正极的导线。中央接线盒上标有线束和导线接插位置的代号及导线连接点的数字号、主要线束接插件的代号。

图1中继电器J59以分数形式标明继电器插脚与中央接线盒插孔的配合。例如, 继电器J59有4个插脚, 在图纸上标有11/86、12/87、13/30、14/85, 其中分子上的11、12、13、14是指板上的4个插孔;分母85、30、87、86是指继电器上的4个插脚。分子与分母对应, 且工艺上已保证它们不会插错。

中央接线盒上的插头与线束插座有对应的字母标记。中央接线盒的背面是各种形式的组合插头, 用带圆圈的数字表示连接点的位置。

3. 中央接线盒内的成型铜片用电路图上方的4条横线来表示

3条为电源线, 1条为搭铁钱。全车电气线路正极电源分为三路, 即线路图上部的水平线:

(1) 30-常火线, 与蓄电池直接相连, 停车或发动机熄火时也有电, 电压为蓄电池电压。

(2) 15-小容量用电设备的电源正极, 受点火开关控制;

(3) X-大容量用电设备的电源正极。只有在发动机运转时, 由其供电的用电设备接通方能使用。

(4) 31-中央接线盒内搭铁线。

4. 断线带号法避免电路交叉

在线路的断开处标上要连接的线路号, 如图1所示, 在线路的断线处方框内有198, 其线路图下端标号6, 只要在线路图下端找到标号为198, 则其上部断线处必标有6, 说明在两标号 (即6与198) 为断线连接处。通过此种标注方法, 上、下段电路就有机地联在一起了。

5. 导线颜色采用直观表达法

在总线路图上, 车上的导线用什么颜色, 线路图上就印什么颜色, 一看便知。

导线颜色也有一定规律:红色大多为控制火线, 棕色为搭铁线, 白黄色线用来控制灯, 蓝线大多用于指示灯或传感器, 全绿、红黑或绿黑多用于脉冲式的用电器。

6. 电路图底部横线标明电器的搭铁方式和部位

线路图下部的水平线为搭铁线, 导线搭铁端标注有带圈的数字代号, 如图1中的 (2) 和 (5) , 各代号的接地部位见电路图下面的图注。在车上, 不是所有电器都直接与金属车体相连接而搭铁的, 有的通过接地插座, 有的则通过其它电器或电子设备再接地联接。

7. 电气线路图中文字符号的含义

电气线路图中文字符号的含义如表1所示。

8. 电路图中的电器元件符号含义

电路图中的电器元件符号含义, 电路图中的电器元件符号含义如表2所示。

二、部分系统电路分析示例

上海大众轿车的部分系统电路的结构与工作原理有许多相似之处, 下面以SANTANA3000为例对起动系统、充电系统、点火系统电路进行分析。

1. 起动电路

如图2所示:由蓄电池A、点火开关、起动机B组成。当起动开关旋至起动挡时, “30”号线与点火开关接通, 起动机“50”端有电, 电磁线圈通电, 产生电磁吸力, 接通起动机主电路, 电流经蓄电池正极16号黑色蓄电池接线起动机“30”端起动机B“5”端搭铁蓄电池负极。

2. 充电电路

如图2所示:由蓄电池A、点火开关、硅整流发电机C、电压调节器C1等组成。接通点火开关, 蓄电池给硅整流发电机经“D+”端子提供励磁电流。硅整流发电机工作后, 当发电机输出电压高于蓄电池电动势时, 发电机通过“B+”端子向蓄电池充电。

3. 点火系统电路

桑塔纳3000发动机的点火系统为无分电器同时点火。即2个气缸的火花塞共用一个点火线圈。如图3所示, 点火开关接通至“点火”或“起动”挡时, 通过熔断丝, 由1.5黑/黄导线将电流分别送至点火线圈N152的“2”端子, 发动机控制单元J220接收到凸轮轴位置传感器G40以及发动机转速传感器G28送至的活塞上止点信号和曲轴转角信号后, 由T80线束的“78”和“71”端子分别向点火线圈组件的“3”端子和“1”端子发出点火指令, 使火花塞Q点火。

其中G40为凸轮轴位置传感器, 桑塔纳3000采用霍尔式凸轮轴位置传感器, 它向发动机输出活塞上止点信号。该传感器的3个引脚, 其中1为电源端 (5V) , 它与T80/62端相连, 2号端与T80/76相连, 它向发动机输入活塞上止点信号, 3端为搭铁。

电路教学系统及网站建设 第5篇

关键词：电路；网络教学；网站建设

《电路》是高校电学类专业必修的非常重要的专业基础课程，经过长时间的发展，已经形成了较为成熟的基础理论、分析方法和实验技能。该课程教学中涉及大量的电力符号、电路原理和定量，给学生的学习带来了极大的困难。随着电气自动化、电子通讯、信息技术的发展及广泛应用，电路理论也发生了重大变革，在电气越来越受重视的今天，传统的教学方法已经无法满足教学的需要，采用新方法提高《电路》教学效果是当下面临的主要问题。

1 电路教学系统设计

1.1 教学设计 电路教学系统设计的最终目的是服务于人，因此在对网络课程进行开发设计时，要充分考虑教师的教学策略和学生的学习策略。

1.1.1 教学策略设计。网络教学系统设计目的之一是为学习者提供在任何时候、任何地点都能学习的环境，因此在电路教学系统设计过程中，应采用演示实验、仿真技术等教学策略，为学生创设可靠、有效的学习环境。

1.1.2 学习策略设计。网络教学课程设计的重点是对学习策略进行科学设计。学习策略不同，所获得的学习效果也具有差异性，对于学生来说，自主学习策略、协助学习或案例学习策略显然更能体现网络教学的优点。在设计教学系统时，应将界面设计尽量简洁化，便于学习者操作。

1.2 电路教学系统设计原则 电路教学系统在设计过程中，应遵循以下几项原则：开放性、个性化、灵活性、共享性、可交互性、便利性、可评价性等。具体来说应从以下几方面入手：首先，教学目标设计应注重整体性、灵活性和可操作性，将电路课程中的各章节知识点以不同的形式进行展现，以完成教学目标。其次，教学内容设计应注重科学性、系统性和先进性，增加学生的知识面，提高学生的学习兴趣；对不同的知识内容进行划分时，尽量保持不同模块之间的独立性。最后，学习评价设计时应遵循客观性、整体性、指导性和科学性的原则，使学习评价更具有指导意义，提升电路课程的教学水平。

1.3 网络课程学习系统设计 网络课程开发的首要任务是对教学对象、教学内容、教学目标进行分析，制定合理的教学大纲和教学计划。在制定教学大纲时，应对课程性质和目的进行说明，对教学内容中各知识点的关联性进行说明，对所需要的教学方法、教学环境进行说明。

2 网站建设

2.1 网站模块及功能 管理员管理模块，网站涉及的用户可分为一般用户、学生、教师和管理员四类，管理员可对各个用户的申请进行审核；教师工作模块，教师用户登录该模式界面后，可对各管理模块进行调整、修改或更新。如公告发布、作业批改、网上答疑、讲义上传等；学生学习模块由目录导航和信息展现两部分组成，通过导航，学生可获取相关的学习内容，完成学习任务；公共信息模块，可为用户提供学科动态、知识拓展、教研论文或热点新闻等内容，丰富学生的学习面，节省查找信息的时间。

2.2 开发平台和工具

2.2.1 网站开发工具。网页编辑器采用由Macromedia公司推出的Dream Weaver网页编辑器，该产品具有所见即所得的特点，且带有站点管理功能，为用户设计和管理多个站点提供了极大的便利。Dream Weaver的功能较为齐全，如表格控制、站点管理、多媒体插件等，使用该工具编辑网页的效率较高，而且对HTML语言的相关知识需求不高。

2.2.2 网络开发工具。在动态网络开发技术中，应用较为广泛的是由微软公司推出的服务器端脚本环境（ASP），该技术可向页面嵌入动态元素，这对于WEB功能的扩展、动态交互和数据库的读写是十分方便的，而且该技术对客户端的要求较低，降低了环境成本，减少了后期的维护工作。ASP技术不足之处是稳定性较差、可支持的数据库较为单一，更新速度慢，因此在实际应用过程中，可与HTML网页、ActiveX元件组合使用提高网站的交互能力；并建立专门的管理员客户端，对网站内容进行修改或更新。

2.3 网站素材准备 网站素材需要用到文字、图形、图像、动画和视频等多种媒体形式，因此需要耗费的人力、时间较多。文字素材需要用录入和编辑功能，可使用Microsoft Word 2003；图形素材可使抽象内容直观化、形象化，还能起到美化界面的作用，图形可用画图工具完成；图像素材是反映真实情景的图片或者录像，可由网络获得；动画素材需要用到专业的制作软件，如常用的Flash工具。

2.4 动态网站的设计和制作 动态网站是指具有交互性的网站，既能根据用户的需要进行改变或响应，还可自动更新的网站；另外，网站还能根据用户的特点，显现不同的内容，当不同时间、不同用户访问同一网址时，可显示不同的内容。目前，已经实现以上功能的几大模块有登录模块、教案上传模块和网站调查模块。

2.5 网站评价

2.5.1 课程发布、运行及调试。网络课程只有经过运行、调试后才能供学生浏览学习。课程完成后，插入超链接集成就可通过服务器发布到网站上去，由于制作中技术失误或运行环境的差异性，课程发布到网站上可能会出现多种错误，如链接失效、内容中有瑕疵、文件不显示、交互部分功能出现异常等，在对各项功能进行检查、调试，确认无误后进行上传。

2.5.2 网站评价。学习系统开发的重要步骤是能够展示运行系统的评价内容，网站经过试行评价，才能检验其有效性。参与网站评价的人员应该由教学专家、网站开发人员、学生及教师，以确保评价的全面性。本次电路教学系统网站评价，可利用“在线学习的认证标准”进行评价，该标准从可用性、教学性和技术性三方面对教学网站进行客观评价。

3 總结

利用网络资源进行电路课程教学，对于提高教学资源利用率，丰富教学形式，改善教学效果具有十分重要的意义，在对电路课程教学系统和网站进行设计和建设时，应利用多种简洁、实用的工具对其进行设计，以实现动态、交互式现代网络教学。

参考文献：

[1]宋卫菊.电路教学系统设计及网站建设[D].南京师范大学，2007.

[2]陆鑫，罗克露.自主性网上教学系统的研究与设计[J].现代教育技，2006，16（1）：47-49.

恒温控制电路的分析 第6篇

图1是一个小功率液体电热恒温控制电路, 温度传感器由热敏电阻代替, 温度调节范围根据实际需要确定。此电路主要用于对液体加热时的恒温控制。运放A1~A3工作电压为±12v。

1 电路分解

本电路是由测温电路、温度信号放大电路、恒温预置电路、继电器驱动和显示电路五部分组成。

2 单元电路的工作原理分析

(1) 测温电桥电路。测温电桥电路由R1、R2、R3、R4组成, 其中R4是热敏电阻, 作为温度传感器。当温度在设定值范围时, VA=VB, 电桥平衡, 输出信号为零, 液体处于保温状态;当液体温度低于设定的温度值时, 点A电位VA下降, 电桥失去平衡, 电桥输出信号不为零, 因此, 液体处于加热状态。

(2) 温度信号放大电路。温度信号放大电路由R5、R6、R7、R8和运放A1组成, 测温电桥的输出端A、B分别接到A1的反向输入端和同相输入端, 作为差动放大电路的输入信号。

当电桥无信号输出时, 即VA=VB, 运放A1的输入信号为0, 其输出信号u01=0, 液体的温度在设定值范围内;当电桥有信号输出时, 即VA<VB, 运放A1的输入端加入差值信号, 经过放大后, 送到恒温预置电路, 使液体处于加热状态。

(3) 恒温预置电路。恒温预置电路由R9、R10和运放A2组成, 运放A2是一个电压器, 其输入信号是温度变化信号 (u01) , 加在A2的反相输入端, A2的同相输入端是温度预置值的设定端, 调节可变电阻R10的阻值, 进行预置值的设定, 预置使用VC表示。

当u01<VC (预置值) 时, A2的输出u02为高电平;当u01>VC时, A2的输出u02为低电平。

(4) 继电器驱动电路。继电器驱动电路由运放A3、晶体管T和电阻R11、R12、R13、继电器线圈KT组成。A3也是一个电压比较器, 其输入信号是u02, 加到A3的反相输入端, 与A3的同相端基准电压VD进行比较。

当u02>VD时, 电压比较器A3输出低电平, 晶体管T处于截止状态, 继电器不工作, 液体处于保温状态;当u02<VD时, 电压比较器A3输出高电平, 晶体管T处于导通状态, 继电器线圈通电, 其常开触点KT3闭合, 加热器与交流电压220v接通, 液体处于加热状态。

(5) 显示电路。显示电路由发光二极管D1、D2和电阻R14、R15组成。当液体处于保温状态时, 晶体管T截止, 继电器KT不工作, 工作指示灯绿灯亮 (D1) , 当液体处于加热状态时, 继电器常开触点KT2闭合, 工作指示灯红灯亮 (D2) 。

3 各部分电路的预置值和比较电位值的确定

(1) 测温电桥电路。点B的电位VB=6v, 即保温状态时, 点A的电位VA=6v;加热状态时, VA低于VB的电位。

(2) 温度信号放大器。u01=5 (VA-VB) =5 (6-VA) 。

(3) 恒温预置电路。VC是温度预置值, 当液体加热时, 电压比较器A2反相端的电压要高于VC, 所以R10要可变电阻, 根据实际温度变化范围来调节R10的阻值, 保证实现液体的恒温控制。

(4) 继电器驱动电路。VD=6v, 保证u02为高电平时, 使电压比较器A3的输出为低电平。

4 整体电路的功能分析

在图1中, 当液体的温度在设定值范围时, 电桥平衡, VA=VB=6v, 运放A1的输出u01=0v, 使u01<VC, 电压比较器A2的输出u02为高电平, 使u02>VD (VD=6v) , 电压比较器A3的输出u03为低电平, 晶体管T截止, 继电器KT线圈断电, 其常开触点KT2、KT3断开, 保温指示灯D1亮, 液体处于保温状态。

当液体的温度低于设定值时, 测温电桥电路的点A电位VA下降, 即VA<VB, 其差值经过运放A1进行放大, 使u01>VC, 电压比较器A2输出u02为低电平, 使u02<VD, 电压比较器A3输出u03为高电平, 晶体管T导通, 继电器线圈KT通电, 其常开触点KT2、KT3闭合, 常闭触点KT1断开, 电热丝与220v电源接通, 液体处于加热状态, 此时加热指示灯D2亮。

参考文献

[1]杨清花.一种简易的温度控制设计与应用[J].甘肃冶金, 2007 (08) :82-83.

[2]清华大学电子学教研组编, 阎石主编.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社, 2006.

高速数字电路系统概述 第7篇

高速数字电路通常是指由于信号的高速变化而使得数字电路中的模拟特性如导线的电感、电容等发生作用的电路。一般认为, 工作频率超过50MHz的电路是高速电路。还有一种定义方法是根据信号边沿变化的速度来定义。信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高, 是信号快速变化的上升沿与下降沿 (或称信号的跳变) 引发了传输的非预期结果。因此, 通常约定如果线传播延时大于驱动端数字信号上升时间的1/2, 则认为此类电路是高速电路, 并产生传输线效应。

高速信号的定义也可以由信号的上升沿速度决定, 设Tr为信号上升时间, Tpd为信号线传播延时, 定义为:当Tr≥4Tpd, 为安全区域;当2Tpd≤Tr≤4Tpd, 信号落在不确定区域;当Tr≤2TPd, 信号落在问题区域。

对于落在不确定区域及问题区域的信号, 会出现信号质量的突变。一般认为, 上升时间小于4倍信号传输延迟时间的信号可视为高速信号, 设计时应采用高速数字电路的设计方法。

2 时间和频率

在低频时, 普通互连线可有效地将两电路短路。而在高频时情况则不同。在高频时, 仅有宽而平的导体能短路两个电路。相同的一根导线在低频情况下能有效地短路电路, 而在高频时这根导线会产生太大的电感以至于它不能用来使电路短路。我们可以用它作为高频电感线圈而不能作为高频短路电路。一个10-12Hz的正弦波需要30C联]年完成一个周期。在10-12Hz时, 晶体管-晶体管逻辑门电路 (TTL) 的正弦波在一天变化少于l V的百万分之一。这是一个非常低的频率, 但也不是全为0。如果把频率大幅度提高, 时间周期会变得非常短, 某些电气参数将会发生变化。例如, 在1KHz时, 一段短的接地导线经测量得到的电阻是0.01Ω, 而由于趋肤效应, 在1GHz时其电阻增加到了1.0Ω。不仅如此, 还得到了50Ω的感抗。

为了从频谱角度分析问题, 引入转折频率 (记为几动的概念。对于任何数字信号, 转折频率与其数字边沿的上升 (和下降) 时间有关, 而与它的时钟速率无关。

上式中, Fknee为转折频率, 数字脉冲的大部分能量集中在该频率以下。Tr为脉冲上升时间。上升时间越短, 转折频率越高;上升时间越长, 转折频率越低。

任何数字信号的时域特性主要由Fknee频率以下的信号频谱决定, 根据这一原理, 我们可以定性地推导出数字电路的两个重要特性:任何在Fknee频率以内 (包括Fknee频率) 具有一个平坦频率响应的电路, 可以允许一个数字信号凡乎无失真地通过。数字电路在Fknee频率以上的频率特性对于它如何处理数字信号几乎没有影响。

3 时间和距离

电信号在导线和印刷电路板走线中的传播速度取决于其周围的介质。传播延迟的大小以皮秒瑛寸印s方对为单位, 它是传播速度的倒数。导线的传播延迟与其周围介质的介电常数的平方根成比例增加。导线的时间延迟仅指信号传播过整个线长所用的时间总量。下列公式表明了传播速度、传播延迟、时间延迟和介电常数之何的关系:

其中, v为传播速度, c为光速, εt为介电常数, x为传输线长度, PD为传播延迟, TD为信号在传输线上传播x长度的时间。

布线的几何结构决定了其电场是驻留在电路板内还是进入空气中。当电场停留在电路板中时, 实际的介电常数增大, 因而信号传播较慢。当一个电路走线的环绕电场被封闭在电路板内两个地平面间时, 其环绕电场完全驻留在电路板内。对于典型的FR-4印刷电路板材料, 形成的实际介电常数为4.5。当电路走线位于印刷电路板的外表层时 (外层走线) , 它的电场一部分存在于空气中而另一部分存在于FR-4基板材料中, 由此形成的介电常数一般在2.8和4.5之间。因此, 印刷电路板外层走线的传播速度比内层走线快。

4 四种类型的电抗

有四个电路概念将高速数字电路与低速数字电路区分开来, 它们是电容、电感、互容和互感。这四个概念是描述和理解数字电路元件在高速电路中的特性的基础。

在高速数字电路中通常使用阶跃响应来研究电容和电感。通过观察阶跃响应并运用以下三个经验法则, 可描述出被测设备的特征:电阻器显示的是一个平坦的阶跃响应。在计时起点, 输出电压上升到一个固定值并保持不变。电容器显示的是一个上升的阶跃响应。在计时起点, 阶跃响应从零开始, 但随后上升为一个满幅值的输出。电感器显示的是一个下降的阶跃响应。在计时起点, 输出立即升至满幅值, 随后逐渐衰减到零。阶跃响应作为时间的一个函数, 我们可以根据其是否保持为常数, 上升还是下降, 就可以描述任何一个电路元件的特性, 并且分别将这些元件划分为电阻性的、电容性的或电感性的。电抗的效应 (电容和电感) 可以进一步细分为普通的和相互的两种类型。普通类型的电容和电感描述的是独立电路元件似端器件) 的特性。互容和互感的概念描述的是一个电路元件对另一个电路元件的影响。在数字电路中, 互容和互感通常会引起不必要的串扰, 我们应该尽量使其最小化。

5 高速数字电路的信号完整性定义

信号完整性 (Signal Integrity, 简称SI) 是指在信号线上的信号质量。差的信号完整性不是由单一因素导致的, 而是板级设计中多种因素共同引起的。主要的信号完整性问题包括反射、振铃、地弹、串扰等。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射, 负载会将一部分电压反射回源端。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素均会导致此类反射。

信号的振铃和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起, 振铃属于欠阻尼状态而环绕振荡属于过阻尼状态。在电路中有大的电流涌动时会引起地弹, 如大量芯片的输出同时开启时, 将有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过, 芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声, 这样会在真正的地平面上产生电压的波动和变化, 这个噪声会影响其它元器件的动作。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。串扰是两条信号线之间的祸合, 信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。容性祸合引发祸合电流, 而感性祸合引发祸合电压。PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

6 特性阻抗

传输线的特性阻抗与定义为线上任意点电压波和电流波的比率, 即V/I=Z0。图1所示为一条传输线的二种表示法。图1a所示为用RLCG*单元建模的长度为dz的传输线微分段, 并且用一个阻抗为Z0的器件终结。RLCG单元的特性阻抗被定义为电压V和电流I的比率, 如图1a所示。假定负载而完全等于RLCG单元的特性阻抗, 图1a所示可以用图4b所示的无限长传输线表示。图1a中的终端岛简单表示了组成整个传输线模型的无限个阻抗为Z0的附加RLCG片段。从电压源看过去, 图1a和b是没有区别的。利用这个简化就可以导出无限长传输线的特性阻抗。

为了导出传输线的特征阻抗, 必须分析图2.4a, 假定线的特征阻抗等于终端阻抗Z0, 求解图4a的等效电路的输入阻抗得到等式:

其中, R为每单位长度欧姆, L为每单位长度亨利, G为每单位长度西门子, C为每单位长度法拉, 而ω为每秒弧度。

摘要：随着微电子技术的快速发展, 高速数字电路器件不断涌现, 在如今的电子设计领域, 高速数字电路设计已逐渐成为主流。当系统工作在如此高的速度时, 将产生传输线效应和信号的完整性问题。合理设计电路, 消除或者减小以上影响信号完整性的因素, 提高高速数字信号的信号质量, 是目前高速数字电路设计工程师所面临的主要问题。

关键词：高速数字电路,阻抗,频率

参考文献

[1]陈飞.PCB高速数字设计中的阻抗控制IJ].电子产品世界.2003, 4

[2]郝志松, 阂洁, 陈晖.高速数字电路的传输线效应分析[J].无线电通信技术.2005, (5)

电路控制系统 第8篇

一、电气控制系统的功能要求

1. 现地手动控制功能

Ⅰ.油泵的起、停操作;Ⅱ.闸门的升、降、停操作;Ⅲ.进行闸门开度预置;Ⅳ.闸门双缸同步纠偏;Ⅴ.闸门沉降的自动回升复位。

2. 与集中控制要求的接口功能

Ⅰ.数据采集功能 (有记忆功能) 包括:闸门开度、操作状态、故障信号、液压压力信号及油泵电动机电流及电压等;Ⅱ.成组控制、液位控制、单机控制、同步纠偏控制;Ⅲ.远方控制功能;Ⅳ.油泵主、备运行方式的转换及轮流启动;Ⅴ.与系统数据通讯功能。

二、直流控制电源

液压闸门启闭机进行自动和手动控制的控制回路采用DC24V直流电源, 为了保证直流电源的可靠性, 闸门启闭机控制柜内有两路DC24V直流电源。一路取自交流220V, 经空气开关QF4送至AC/DC开关电源变换器AS1, 变换出DC24V直流电源;另一路交流电源来自闸站的直流后备UPS电源系统, 经空气开关QF5送至AC/DC开关电源变换器AS2, 变换出第二路DC24V直流电源。这两路DC24V分别经VD1、VD2后并联为控制回路供电。当一路开关电源发生故障时由另一路开关电源供电, 实现无扰动切换。当输出端出现异常时, 自动切断24V输出;当输出端恢复正常时, 重新开启输入电源开关, 即可输出稳定的DC24V电源。DC24V直流电源经保险管FU7为弧形闸门启闭机操作柜PLC供电;经保险管FU8为操作柜操作回路供电;经保险管FU9为电磁阀回路供电。

在DC24V直流控制电源供电回路中, 最易损坏的是三路供电回路中的保险管FU7、FU8、FU9, 所以当操作柜面板上的DC24V状态指示灯HL1亮而操作回路没有DC24V直流电源时, 应重点检查这三个保险管以及101、201、301三条DC24V供电母线的接头端子有无松动。

三、油泵控制操作回路

油泵控制主回路由三相交流电经过空气开关QF1、交流接触器KM1两级开关给油泵电机供电。交流接触器KM1是在二次回路或自动化控制回路的控制下, 达到一定条件自动投入, 不需要人工操作。当KM1线圈得电时, 接触器会自动吸合, 启动油泵电机工作。

以1#油泵手动控制方式为例。交流接触器KM1的二次控制回路电路电源母线201经系统压力继电器KC1的保护触点1、9脚, 由202线接入油箱油位继电器KC2的保护触点1、9脚, 送入二次控制回路。在交流接触器KM1的二次控制回路中接入的开关按钮或继电器保护触点有: (1) 油泵工作方式控制开关SA1端子1、2脚; (2) 油泵停止按钮SB2端子1、2脚; (3) 油泵启动按钮SB1端子3、4脚; (4) 1#电机热保护继电器FR1端子95NC、96NC; (5) 1#/2#电机启动互锁保护继电器KA2的触点2、10脚; (6) 1#电机启动继电器KA1的线圈端子13、14脚;

在供电正常的情况下, 如果交流接触器KM1二次控制回路中的开关端子、继电器保护触点接触良好, 那么按下1#油泵启动按钮SB1, 1#电机启动继电器KA1线圈得电, KA1的6、10脚吸合, 给1#电机供电的交流接触器KM1也会正常吸合, 1#油泵就会得电运转。如果1#油泵不能正常启动, 就要依次检查上述回路中的开关端子、继电器触点, 尤其是主令控制按钮, 要重点检查。为防止由于电机频繁启动或过载过流的情况, 油泵电机启动回路中还接有热继电器FR1。当电机过载后, FR1的触点就会断开, 三相交流供电回路断开, 油泵电机停止运转。在维修检查中也要注意FR1的触点是否连接正常。

四、弧形闸门开启电路

以1#闸门手动控制方式为例。弧形闸门启闭机操作电路电源母线201经系统压力继电器KC1的保护触点1、9脚, 由202线接入油箱油位继电器KC2的保护触点1、9脚, 送入操作回路。在闸门开启电路中接入的开关按钮或继电器保护触点有: (1) 工作方式控制开关SA5端子7、8脚; (2) 超差保护继电器KC14的保护触点1、9脚; (3) 闸门操作停止按钮SB13端子3、4脚; (4) 闸门开启按钮SB11端子3、4脚; (5) 闸门全开保护继电器KC12的触点2、10脚; (6) 闸门开启/关闭互锁保护继电器KA19的触点2、10脚; (7) 闸门开启继电器KA18的线圈端子13、14脚;

如果弧形闸门启闭机供电正常, 操作面板各状态指示灯正常而闸门不能正常启闭操作, 依次检查这些开关的端子或继电器的触点即可, 看是哪一个端子或者触点接触不好, 就能排除故障。尤其是位于面板上的各个主令控制按钮, 要重点检查。

五、弧形闸门关闭电路

以1#闸门手动控制方式为例。弧形闸门启闭机操作电路电源母线201经系统压力继电器KC1的保护触点1、9脚, 由202线接入油箱油位继电器KC2的保护触点1、9脚, 送入操作回路。在闸门关闭电路中接入的开关按钮或继电器保护触点有: (1) 工作方式控制开关SA5端子7、8脚; (2) 超差保护继电器KC14的保护触点1、9脚; (3) 闸门开启/关闭 (操作) 停止按钮SB13端子571、572脚; (4) 闸门关闭按钮SB12端子3、4脚; (5) 闸门全关保护继电器KC13的触点2、10脚; (6) 闸门开启/关闭互锁保护继电器KA18的触点2、10脚; (7) 闸门关闭继电器KA19的线圈端子13、14脚;

如果弧形闸门启闭机供电正常, 操作面板各状态指示灯正常而闸门不能正常启闭操作, 依次检查这些开关的端子或继电器的触点即可, 看是哪一对端子或者触点接触不好, 就能排除故障。尤其是位于面板上的各个主令控制按钮, 要重点检查。

电路控制系统 第9篇

关键词：智能,考核,电气控制

随着社会发展,现代职业教育模式也随之改变,传统的讲授方式已经不能满足现在职业教育的要求。以维修电工职业教育为例,传统教育是以教师讲授,学生实训的模式进行学习。但在现代社会转型期,国家对职业教育模式赋予了新的教学方式,即项目导向式一体化教学模式为主导的方式。尤其在对学生技能考核方式的改变,要求避免传统考核模式下造成的人为因素,使考核公平化、标准化。在这种情况下就需要一种可以进行客观的评价考核平台,这一点在很多学科已经体现,例如驾照考试、英语等级考试等,基本是利用计算机进行网络化考核方式,其实对于维修电工、电气控制考核也可以利用这种方式。

1 系统原理及组成

近些年,教育类实训仪器设备层出不穷,基于网络化考核系统也趋于成熟。在维修电工技能培训实训中已经出现了基于网络化的考核系统与仪器设备。这种系统是以网络传输纽带,将系统中管理、执行、设备三部分进行集散式控制(如图1所示)。管理部分是系统的主脑,可将仪器设备部分信息通过执行层收集、处理,并对仪器设备、执行部分进行控制处理。仪器设备部分是与实训操作者进行人机交换的接口,是实训者的主要操作判断界面。执行部分是对仪器设备进行控制和接受设备传输的信息,是仪器设备与管理部分连接的纽带。

如果将整个系统细化,智能电气控制电路考核系统三大部件组成,分别是上位机(计算机)、答题器、电气控制电路盘。通过网络连接可由一台或多台上位机控制多台答题器,而每台答题器可以控制一台电气控制电路盘,如图2所示。实践证明,网线式网络在使用中经常出现连接不稳问题,且网线在布线时受到环境影响严重,进行网络修复时费时费力,故本系统采用无线网络。本系统不仅网络接口不受路由端口数量影响,而且由上位机连接也更为灵活,可以实现移动式控制,方便以后移动终端的介入。教师在上位机上设置故障点,形成试卷形式,并通过无线网络系统发送到答题器上,通过答题器控制电气控制电路盘产生故障现象。答题器与电气控制电路盘采用继电器控制连接,可以利用单片机组成答题器运算核心,通过端口控制小型继电器对电气控制电路中某个点进行通断控制,模拟电气控制电路故障点。学生通过检测将判断出故障结果,并将结果输入答题器,答题器具有故障点自动恢复功能,如果故障排除将给予提示及消除故障数量。当学生答完试题并按交卷按钮后,上位机会统计正确量进行评分。

本装置可以实现电气控制电路实训与考核教学中。通过对电气控制电路盘的扩展可以模拟各种机床电路实训与考核。并可以在维修电工电气控制技能培训与考核中使用。通过实践操作可加强学生对电气控制电路的理解,增强学生实际的动手能力,培养学生在实际工作中对电气控制电路故障排除方式方法的技能。并且可以做到在考核过程中科学、合理、公正等人为考核无法达到的标准,可以作为各类职业院校与鉴定机构使用的理想设备。

2 系统特点

本系统采用三相四线交流电源,并且设备外壳可靠接地。每台实训考核装置上单独设置保护装置,避免学生误操作引起的设备损坏与人身安全。

电气控制线路元件采用知名品牌,保证使用的可靠性与稳定性。并都装在电路盘上方便观察与更换。并可以通过重新布局与设计,便于对不同功能电气控制电路进行扩展开发新的实训内容。为了避免学生在实训过程中出现触电现象,在电气控制器件上层覆盖一层亚克力透明板,板上留有测量孔,便于学生测试与排除故障。实训用电机采用低功率小型电机,减小带载量,并保护学生不被伤害。对于无须测量的导线与端子放置在电路盘的后侧,以免学生触碰。

答题器采用单片机控制系统,其与上位机通过无线通信,减少网线连接时故障率。每个答题器内部可以控制30个小型继电器,模拟设备故障点的出现,故障点可以是断路式,也可以是短路式,基本满足故障数量需要。由于单片机控制,对单片可以通过窜口修改内部程序,达到答题器适用性高,通用性强等特点。

所有故障点控制全部由上位机完成,并通过无线网络传输,可以自行对学生答题结果进行统计、记录、成绩输出。它具有智能化程度高、公正度高、综合程度高、实用性强等特点。

3 软件

考试系统软件安装简单,使用方便快捷。主要由试题编辑、设备编辑、考核评分几部分组成。试卷编辑主要是对电气控制电路盘上可能出现的故障点进行编辑,以电气控制电路盘上各个接线点为标记,两个接线点可以标注一根线的方法定义故障点。在答题时只要在答题器上输入故障线路两端接线点值就可以完成故障点排除,如果故障点排除正确,软件恢复故障点。设备编辑主要是为了使整个系统具有通用型,强制定义设备型号,保证在对不同电气控制线路故障排除时能正常使用。例如,该考试系统可以进行铣床控制线路故障实训与镗床控制线路故障实训。考核评分是利用软件进行对故障排除过程进行打分,并可将成绩以班级形式体现,最终打印提交。

总体来说,先对软件进行初始化,教师可以通过上位机进行故障点设置,即试题编辑。然后通过无线网络将试题分发给各个答题器,并开始计时考试。学生进行故障排查,并将结果通过答题器解答。如果故障点排除正确,该故障点被排除,给定分数,否则将对出现错误提示及扣分。直到所有故障点排除或时间到时结束答题并提交所有答题器信息。最后上位机将答题器传输来的信息进行综合评分,并汇总给出所有学生成绩。软件运行方式如图3所示。

4 结束语

基于单片机的外部扩展电路控制 第10篇

【摘 要】为了扩展单片机的存储资源及串口，采用基于单片机 （AT89S52-24PI）外部存储器的扩展及基于单片机控制的多通道串口扩展电路设计及具体实现方法。并以双端口存储器 IDT70V261S25PFI和串行通讯控制器TL16C754BPN及以C51系列单片机软件开发环境Keil μVision4为例实现单片机的外部电路控制。实验结果表明，该方案接口简单、使用方便、稳定可靠。

【关键词】单片机；存储器；串行通讯；Keil μVision4

【中图分类号】 TN45【文献标识码】 A【文章编号】1672-5158（2013）07-0055-02

Expansion of the circuit control based on MCU external

XU Jie-jing，YAO Bo，LI Bin-yu

（Shanxi Huanghe Group Ltd.，Xiˇ？an 710043，China）

【Abstract】In order to storage resources and serial port expansion chip，based on MCU （AT89S52-24PI） external memory expansion and based on multichannel serial MCU control circuit design and realization method of expansion.And with the dual port memory IDT70V261S25PFI and serial communication controller TL16C754BPN and C51 series single-chip microcomputer software development environment Keil μ Vision4 for example the realization of the external circuit of the single chip control.The experimental results show that， this scheme has simple interface， easy to use，stable and reliable。

【Key words】MCU；Memory；Serial communication； Keil μVision4

引言

目前，应用单片机的产品已经渗透到我们生活的各个领域，因此单片机的学习、开发与应用是社会发展的必然需求。但单片机的资源及接口又非常的有限，所以更加突出了单片机外部扩展技术的重要性。在需要大量数据缓冲的单片机应用系统中，需要在外部扩展数据存储器；单片机通常提供一个串行通道，当单片机系统需要更多的串行通讯通道时，需通过外部串行通讯控制器进行扩展。本文主要介绍基于单片机 （AT89S52-24PI）外部存储器的扩展及基于单片机控制的多通道串口扩展电路设计及控制方法的具体实现。

1 概述

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。

AT89S52为ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器。主要功能列举如下：拥有灵巧的8位CPU和系统可编程Flash；晶片内部具有时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHZ）；内部程序存储器（ROM）为8KB；内部数据存储器（RAM）为256字节；32个可编程I/0口线；8个中断向量源；三个16位定时器/计数器；三级加密程序存储器；全双工UART串行通道。

2 硬件实现方法

2.1 总体设计思路

单片机的P0口作为数据线接到双端口存储器 IDT70V261S25PFI和串行通讯控制器TL16C754BPN的数据口，同时接到FPGA与单片机的ALE译出双端口低8位地址；P2口作为高8位地址线输出到双端口存储器IDT70V261S25PFI高8位地址口和串行通讯控制器TL16C754BPN的3位地址口；FPGA通过地址译码译出双端口存储器的片选和串行通讯控制器的4路片选信号；单片机的读写信号接到双端口存储器和串行通讯控制器的读写。原理框图如下图所示： AT89S52来组成外存储器扩展电路，除了本文介绍的外存储芯片外，其它的外存储芯片（EEPROM、RAM等）的使用方法类似。单片机系统扩展首先要构建系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储芯片或I/O接口芯片。如下图所示：

通过地址空间分配和外部地址锁存器。常用的存储器地址分配有两种方法，线选法和译码法。线选法直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片的片选信号；译码法是对高位地址进行译码，译码输出作为存储器芯片的片选信号。常用的外部地址锁存器芯片有74LS373和74LS573。外部地址锁存器应用如下图所示：

3 系统软件设计

本文采用的软件开发平台，旨在提高开发人员的生产力，实现更快，更有效的程序开发。μVision4引入了灵活的窗口管理系统，能够拖放到视图内的任何地方，支持多显示器窗口，增加了很多大众化的功能。

51单片机软件开发平台，keil C51μVision集成开发环境是德国Keil公司针对51系列单片机推出的基于32位windows环境，以51系列单片为开发目标，以高效率的C语言为基础的集成开发平台。Keil c51从最初的5. 20版本一直发展到最新的v7.20版本。主要包括：C51交叉编译器，A51宏汇编器，BL51连接定位器等工具和windows集成编译环境μVision，以及单片机软件仿真器Dscope51.是一个非常优秀的51单片机开发平台，对C高级语言的编译支持几乎达到了完美的程度，当然它也同时支持A51宏汇编。同时它内嵌的仿真调试软件可以让用户采用模拟仿真和实时在线仿真两种方式对目标系统进行开发。软件仿真时，除了可以模拟单片机的I/O口、定时器、中断外，甚至可以仿真单片机的串行通信。

软件设计上对于外部存储器的扩展没有什么特别的设置，只需对片选选中地址空间进行读写操作即可；对于多串口扩展需要对片选选中地址空间进行操作， 在工作软件初始化部分，应调用初始化通讯控制器函数对串行通讯控制器中的四路串行通讯口全部进行初始化。程序代码以下为例说明：

void COMMInitA（void） //软件初始化函数

{XBYTE[CSA+LCR]=0x80；/*置波特率分频系数设置允许位*/

/*设置波特率分频系数为1，外部晶振24MHz，波特率为1.5MBPS；

外部晶振22.1184MHz，波特率为1.3824MBPS*/

XBYTE[CSA+DLL]=0x01；

XBYTE[CSA+DLM]=0x00；

/*清除波特率分频设置允许位，设置串口数据格式设置为1位起始位、8位数据位、1位停止位、奇偶校验为奇校验*/

XBYTE[CSA+LCR]=0x1b； //奇校验

/*允许接收数据完成中断*/

XBYTE[CSA+IER]=0x05；

/*中断总允许*/

XBYTE[CSA+MCR]=0x00；

/*允许使用并清空FIFO，设置接收FIFO门限为60字节*/

XBYTE[CSA+FCR]=0x61； }

在发送数据时应首先形成发送数据并存储在发送数据缓冲区中，然后调用数据发送函数完成数据发送功能，程序代码以下为例说明：

void ZD_SEND（void）

{ tmp=0； for（j=2；j<6；j++） //计算校验和，从第2个字节开始{ tmp=tmp+zd_txd[j]； } tmp=tmp+zd_txd[0]； zd_txd[1]=tmp； for（j=0；j<6；j++）

{ XBYTE[CSA]=zd_txd[j]；//发送6个字节} }

在数据接收完成中断服务程序中调用数据接收函数，根据数据接收状态将已接收到的数据存储在接收缓冲区中，程序代码以下为例说明：

void ZD_REC（void）

{ for（j=0；j<15；j++）//串口接收数据，15个字节

{ tmp=XBYTE[CSA+LSR]； if（（tmp & 0x01）==0x01） buf_rxd[j]=XBYTE[CSA]； }

j=0； while（（（XBYTE[CSA+LSR] & 0x01）==0x01） && （j<64））

{ j++； tmp=XBYTE[CSA]； } COMMInitA（）； //接收结束

tmp=0； for（j=2；j<15；j++） //计算校验和，从第2个字节开始{ tmp=tmp+buf_rxd[j]； } tmp=tmp+buf_rxd[0]；

if（（buf_rxd[1]==tmp）&&（buf_rxd[0]==0x0f）） //校验正确，接收缓冲区数据转到工作数据区 { for（j=0；j<15；j++） { zd_rxd[j]=buf_rxd[j]； } bit_gzgzled=0x0； } else bit_gzgzled=0x1； }

为了保持数据通讯过程的持续稳定，同时避免不可预见冲突对数据通讯过程的干扰引起的工作异常，在必要的时刻需要对数据通讯控制器的FIFO 进行定期复位并清空数据区。

4 结束语

本文介绍了基于51系列单片机进行外围扩展电路的具体实现方法，既解决了单片机的存储器容量过小及串行通讯通道不足的限制，又提供了一种具有良好的通用性、规范性的单片机外围扩展存储器及多通道串行通讯的实施方案，为51系列单片机提供了更多更广的应用空间。

参考文献

[1] 张文德，等.单片机微机原理应用与实验[M].上海 复旦大学出版社，1996

[2] 江志红.51单片机技术与应用开发案例精选[M].清华大学出版社.2008.20-70

[3] 李学军.如何用MCS-51单片机扩展串口进行通讯[J].宁夏机械， 2003，（2）

汽车尾灯控制电路设计 第11篇

在《数字电子技术》课程实践教学中, 汽车尾灯控制电路是《数字电子技术》实训课题之一, 学生自己动手安装并调试该电路, 加深学生对数字电路相关知识点的理解, 进一步熟悉集成电路。

1 汽车尾灯控制电路功能介绍

汽车在上路行驶时, 很多时候需要利用灯光与其他司机交流, 出发“超车”、“左转弯”、“右转弯”、“靠边停车”等信息。

2 电路设计要求

汽车尾灯左右两侧各有3个指示灯 (用发光二极管模拟) , 汽车正常行驶时指示灯全灭;右转弯时右侧3个指示灯按右循环顺序点亮;左转弯时左侧3个指示灯按左循环顺序点亮;临时刹车时所有指示灯同时闪烁。

3 电路设计任务

(1) 汽车尾灯控制电路方框图由脉冲产生电路、显示驱动电路、译码电路 (38译码器) 、计数电路 (三进制计数器) 、开关控制电路5个模块如图1所示连接。

(2) 尾灯与汽车运行状态如表1所示 (0表示开关闭合, 1表示开关断开) 。

(3) 指示灯与各给定条件 (S1、S2、CP) 、三进制计数器输出 (Q1、Q0) 对应关系如表2所示。

由于汽车左、右转弯时对应3个指示灯循环点亮, 将6个指示灯连到译码器输出端, 通过改变译码器的输入, 使译码器顺序输出低电平, 灯循环点亮。每次都是3个灯亮, 意味着汽车左转弯或是右转弯时译码器的输入始终在3种状态之间循环, 因此可考虑设计一个三进制计数器, 其输出端连到译码器的输入端, 从而控制尾灯按要求点亮。

汽车在每种运行状态下, 各指示灯与各给定条件 (S1、S2、CP) 、三进制计数器输出 (Q1、Q0) 的关系如表3所示 (表中0表示灯灭, 1表示灯亮状态) 。

4 单元电路

4.1 三进制计数器设计

计数器采用JK触发器来构成, 由于是三进制计数器, 输出有两位, 选用一片双J-K触发器74LS76, 设计为加法计数。

状态方程与J-K触发器的特性方程相比较, 可得J-K触发器的驱动方程:

4.2 尾灯电路设计

汽车尾灯电路译码电路由74LS138译码器和6个与非门构成, 显示驱动电路由6个LED发光二极管和6个非门构成。74LS138的3个输入端A2、A1、A0分别接S1、Q1、Q0, Q1, Q0是三进制加法计数器的输出。

当使能信号G=1, 6个与非门的公共输入端A=1时, 若S1=0, 计数器的输出依次为00、01、10, 74S138的依次输出有效低电平“0”, 非门G0~G2的输出端也依次为低电平, 对应LED指示灯D0D1D2按顺序点亮, 示意汽车右转弯;若S1=1, 计数器的输出依次为00、01、10, 则74LS138对应的输出端珚Y4、珚Y5、珚Y6依次输出有效低电平“0”, 非门G4~G6的输出端依次为低电平, 对应LED指示灯D4D5D6按顺序点亮, 示意汽车左转弯。

当G=0, A=1时, 74LS138的输出端全为“1”, 6个与非门输出全为“0”, 6个非门输出全为“1”, 指示灯全灭;当G=0, A=CP时, 74LS138的输出端全为“1”, 6个与非门输出全为“CP”, 6个非门输出全为“CP”, 指示灯随CP闪烁。

4.3 开关控制电路

74LS138使能端为G, 显示驱动电路的使能端为A, 根据前面所述, G、A与给定条件 (S1、S2、CP) 的对应关系如表4、表5所示。

逻辑表达式为:

依然可以实现G=0时, 指示灯随CP闪烁, 因此A的表达式可改为A=S1S2CP。

5 汽车尾灯总体电路

总体电路如图2所示, CP为1Hz频率的脉冲信号 (可由555构成多谐振荡器来实现) , 双J-K触发器74LS76构成三进制加法计数器, CP为计数器提供时钟脉冲, 同时也是开关控制电路中三输入与非门74LS10的一个输入信号。

双J-K触发器构成的三进制加法计数器依次输出00、01、10的循环信号, 74LS138“3”脚为低电平时, 依次输出有效低电平“0”;74LS138“3”脚为高电平时, 依次输出有效低电平“0”。

74LS138的6个输出端信号送至6个与非门, 通过尾灯电路实现发光二极管左循环或右循环点亮, 示意汽车左转或右转。

6 电路的安装与调试

在实际操作时指导学生将原理框图上的功能分成单元, 边安装边调试, 每个单元电路调试成功后再完成整机调试。首先根据电路图认真检查电路接线是否正确, 包括错线、少线、多线和短路, 在用万用表测量通断情况时尽可能直接测量元器件引脚, 因为引脚处接触不良较多;其次确认连线无误后通电观察, 电路如有异常应马上断电并查找原因, 如无异常, 按要求测量各元器件引脚的测量参数, 保证元件正常工作;再进行单元电路调试, 检查每个单元电路能否正常工作;最后整机联调, 将各个单元电路调好后连在一起, 进行观察和测量。在连接LED时, 应该将对应的LED从左至右排列, 这样就可以直观地观察到尾灯左循环或右循环的现象。

摘要：以数字逻辑电路为基础, 介绍了由门电路、译码器、触发器构成的汽车尾灯控制电路工作原理及设计思路, 加深学生对数字电路有关知识点的理解。

关键词：汽车尾灯控制电路,计数器,尾灯显示电路,开关控制电路,时钟脉冲

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京:高等教育出版社, 2006.