创新平台模块功能介绍

创新平台各模块功能介绍一 DCP-001 R-S电路使用2片74LS00芯片构成4路独立的RS触发电路。各电路都可外接输入信号或者由按键控制输入。当按键闭合时，输入直接接地为低电平，按键断开时，输入为高电平。因此，可由按键的断开、闭合，产生一系列脉冲信号。R-S触发器特性表：RSQ/Q功能说明00不定不定禁用0101置01010置111不变不变保持74LS00芯片的工作电压为5V，内含4个与非门。74LS00引脚封装图正常工作参数55二 DCP-002单片机89S51电路该模块的控制核心为单片机AT89S51, 该模块作为单片机最小系统，主要由时钟电路、复位电路、32K的片外RAM62256、地址锁存器、数据缓冲器、ISP下载口，可编程逻辑器件，RS232串口以及外部扩展接口等部分组成。该实验模块可以与其它多个功能模块构成一些复杂的系统。单片机最小系统时钟、复位、译码、RS232串口电路简介2.1 时钟源电路 单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，两个补偿电容C21、C22通常选择22pf左右的瓷片电容。可以根据情况选择6MHz、12MHz或24MHz等频率的石英晶体，在这里我们选择11.0592MHZ的晶振。 2.2 复位电路 单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如图中R2、C2和AN1。上电自动复位通过电容C2充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R2与+5V接通来实现。2.3 地址译码电路为了减少芯片的使用数量和降低PCB板布线的复杂度，本系统使用小规模可编程逻辑器件GAL代替74系列芯片实现译码电路。具体硬件见图2可编程逻辑器件。图2 可编程逻辑器件2.4 RS-232串行接口实验板上的串行接口是该功能模块与PC通信的通道，需调试的程序通过串行接口下载到该模块的单片机中，而该模块上程序的运行状态和部分结果也需通过串行接口上传到PC机。PC机上的串行接口是RS-232，RS-232包括了按位进行串行传输的电气和机械方面的规定。RS-232关于电气特性的要求规定，驱动器输出电压相对于信号地线在-5V-15V之间为逻辑1电平，表示传号状态；输出电压相对于信号地线在5V15V之间为逻辑0电平，表示空号状态。在接收端，逻辑1电平为-3V-15V，逻辑0电平为3V15V，即允许发送端到接收端有2V的电压降。这样的RS-232电平和TTL逻辑电路（单片机）产生的电平是不一样的，因此，PC机与单片机89S51之间必须经过一定的电路转换逻辑电平。图3给出了实验板上的RS232串行接口逻辑电平转换电路。图3 RS-232串行接口2.5 主要芯片介绍(1)SRAM62256。62256是8位32KB的SRAM，它的引脚排列如图4.14所示。62256各引脚功能说明如下：VCC、GND：芯片工作电源和电路地，VCC5V。A0A14：地址码输入端。I/O0I/O7：输入输出端口(输出时有三态)。CE：芯片片选控制输入，CE1时该片未被选中，输出为高阻；CE0时，该芯片被选中。同时，当62256的CE1时，芯片处于降耗保持状态，此时流过的电源电流为维持电流，只有微安(uA)数量级，且VCC可以由5V降至3V左右，内部存储的数据可保持而不丢失。因此，62256在掉电之后，如保持CE为高电平，并保持VCC3V，非常小的功耗就可以保持SRAM中所存储的数据。这使得很方便地用一个大于3V的电池作为掉电保持电路的电源成为可能。WE：写操作控制输入，低电平有效。当CE0、OE/RFSH1、WE0时，为写操作。OE/RFSH：读选通/刷新允许控制，当OE/RFSH1时，芯片内部电路自动刷新，当CE、WE1、OE/RFSH0时为读操作。根据引脚功能说明，62256工作方式及功能列表见表4.7。表4.7 62256的操作方式及功能说明（2）74LS373是八D锁存器(3S,锁存允许输入有回环特性) ，常应用在地址锁存及输出口的扩展中。简要说明:SN74LS373为常用的8d锁存器,常用作地址锁存和I/O输出。可以用74hc373代换. 74LS373是低功耗肖特基TTL8D锁存器，74HC373是高速CMOS器件，功能与74LS373相同，两者可以互换。74LS373内有8个相同的D型(三态同相)锁存器，由两个控制端(11脚G或EN；1脚OUT、CONT、OE)控制。当OE接地时，若G为高电平，74LS373接收由PPU输出的地址信号；如果G为低电平，则将地址信号锁存。工作原理：74LS373的输出端QO-Q7可直接与总线相连。当三态允许控制端OE为低电平时，Q0-Q7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，Q0-Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。74LS373引脚(管脚)图:74LS373内部逻辑图：74LS373真值表：2.6 DCP-002单片机89S51系统原理图三 DCP-003键盘及LED数字显示电路模块功能介绍该模块主要由通用可编程键盘和显示器的接口芯片8279和45矩阵键盘以及八位数码管所组成。完成数码管的静动态显示及阵列键盘实验。通用键盘显示电路采用Inter公司生产的通用可编程键盘和显示器的接口芯片8279。8279可以实现对键盘和显示器的自动扫面，识别闭合键的键号，完成显示器动态显示，可以节省CPU处理键盘和显示器的时间，提高CPU的工作效率，另外，8279与单片机的接口简单，显示稳定，工作可靠。所以使用8279的通用键盘显示电路可使系统设计简单化。专用I/O接口3.1 可编程键盘/显示接口8279 8279可用作单片机的可编程通用键盘与显示器接口，可以为64键的接触式按键阵列提供扫描接口，也可以用到诸如霍尔效应或铁氧体变形体的传感器阵列或一个选通的接口键盘键的按键可以是二键闭锁也可以是N键巡回，可以自动消除按键抖动，按键输入编码被选通送入8宇符的FIF0。先进先出缓冲器中。若送人的字符多于8个，将越限标志置1,按键输入时间CPU发出中断信号。显示部分能为发光二极管、白炽灯，七段显示器、液晶显示器等提供扫描显示接口。8279具有一个16X8的显示器RAM，它也可以组成两只16X4的RAM CPU可以读写RAM。无论是右端送入方式还是左端送入方式都能由8279实现，显示RAM有自动加1的功能，下边对8279作简单介绍。3.2 芯片引脚功能说明8279采用单一+5V电源供电，40脚封装，图5-21 8279的引脚排列图，下面对各引脚功能加说明：DBO-DB7:双向数据总线，用来传送8279与CPU之间的数据和命令。 CLK:时钟输入线，用以产生内部定时的时钟脉冲。 RESET：复位输入线8279复位后被置为字符显示左端输入，二键闭锁的触点回弹型式，程序时钟前置分频器被置为31,RESET信号为高电平有效。 CS:片选输入线，低电平有效，单片机在CS端为低时可以对8279进行读/写操作。 A0:缓冲器低位地址，当AO为高电平时，表示数据总线上为命令或状态,为低电平时，表示数据总线上为数据。 RD：读信号输入线，低电平有效，将缓冲器读出。数据送往外部总线 WR:写信号输入线，低电平有效，将数据从外部数据总线写入8279的缓冲器 IRQ:中断请求输出线，高电平有效，在键盘工作方式下，当FIFO/传感器RAM中有数据时，此中断线变为高电平。在FIFO/传感器RAM每次读出时，中断线就下降为低电平，若在RAM中还有信息，则此线重新又变为高电平，在传感器工作方式中，每当探测到传感信号变化时，中断线就变为高电平。 SLO-SL3:扫描线，用来扫描按键开关、传感器阵列和显示数字，这些线可被编码或被译码。 RLO-RL7:回送线，经过按键或传感器开关与扫描线联接，这些回送输入线内部设置有上拉电路，使之保持为高电平只有当一个按键闭合时，对应的返回线变为低电平,无按键闭合时，均保持高电平。 SHIFT:换位功能当有开关闭合时被拉为低电平、没有按下SHIFT开关时，SHIFT输入端保持高电平，在键盘扫描方式中按键一闭合，按键位置就和换位输入状态一起被存储起来。 CNTL/STB:当CNTL/STB开关闭合时将其拉到低电平，否则始终保持高电平，对于键盘输入方式，此线用作控制输入端，当键被按下时，按键位置就和控制输入状态一起被存储起来。在选通输入方式中，作选通用，把数据存入FIFO RAM中。 OUTA3-OUTAO及OUTB3-OUTBO：显示输出A口及B口，这两个口是16X4的显示器更新寄存器输出这些输出端输出的数据与扫描线(SL3-SLO)同步，供多路切换的数字显示。这两个端口可被独立控制，也可看成一个8位端口。BD：消隐输出线，低电平有效，当显示器切换，或使用显示消隐命令时，将显示器消隐。3.3 内部结构8279的内部结构方框图如图5-22所示，它主要由下列几部分组成：(1) 数据缓冲器 数据缓冲器是内部总线接到外部总线的双向缓冲器，用来传送8279和CPU之间的信息。(2) I/O控制 控制数据的输入输出操作，当CS为低电平时，选中8279芯片这时单片机可对8279进行读、写操作，若RD为低电平，则单片机读数据或状态信息，若WE为低电平，则单片机写入命令。读、写的内容由A0来决定，A0为高电平时为命令或状态,A0为低电平时为数据。(3) 控制逻辑 控制与定时寄存器用于寄存键盘及显示器的工作方式，锁存操作命令，通过译码产生相应的控制信号，使8279的各个部件完成一定的控制功能。定时控制含有一个可编程的5位计数器，对外部输入时钟信号进行分频，产生100kHz的内部定时信号。外部时钟输入信号的周期不小于500ns。(4) 扫描计数器 扫描计数器有两种工作方式。一种是编码方式，在这种方式下提供二进制计数，由外部对计数值进行译码，以便为键盘或显示提供扫描线(十六选一)。另一种是译码方式在这种方式下扫描计数器对最低两位进行译码并提供一个经过译码的扫描信号(四选一)在编码方式中，扫描线为输出高电平有效，在译码方式中扫描线为输出低电平有效。(5) 回送缓冲器回送缓冲器具有锁存功能，用来对8条回送线上的信息进行缓冲和锁存，在键盘方式中，这些回送线被逐个扫描，以寻找出在该行中被按下的键。若去抖动电路找到某一被按下的键，则等待10ms，以检查此键是否确实被按下。若键保持闭合，则该键在阵列中的地址加上SHIFT状态以及CONTROL一起被送入FIFO中。在扫描传感器阵列中，回送线的内容在每次按键扫描时被直接存储到传感器RAM (FIFO)的相应单元中去在选通输入方式中，回送线的内容在CNTL/STB信号的脉冲上升沿被送到先进先出缓冲器(FIFO)。(6) FIFO/传感器RAM本功能部件是双功能的8XSRAM。在键盘或选通输入方式中，它是一个先进先出缓冲器(FIFO)。每一条新的进入信息都被顺次写入相应的RAM,然后又按写入的顺序读出。FIFO状态则跟踪FIFO中的字符数目，并监视着FIFO是“满”还是“空”。写入或读出过多均被看作出错。当CS为低电平,A0为高电平时，可以用RD读取FIFO的状态。当FIFO非“空”时状态逻辑还提供一个IRQ信号。在扫描传感器阵列方式下，该存储器用作传感器RAM，传感器RAM的每一位代表传感器对应的状态，在这种方式中，若检测出某一位的变化，则IRQ信号即变为高电平。(7)显示地址寄存器与显示RAM显示器地址寄存器保存当前正由CPU读或写的那个字的地址，以及正在显示着的那两个4位半字节的地址。读/写地址由CPU编程设定，可以把它设定为读写后自动加1的工作方式，也可以设定为自动减1方式。在设置了正确的方式及地址后，显示器RAM可以直接由CPU读出。半字节A和半字节B地址自动由8279更新，以便与CPU输出值相对应。A和B半字节可以独立送人，也可作为一个字送人由CPU所设置的工作方式而定，数据送入显示器的方式可以是左端送入，也可以是右端送人。3.4 8279与单片机最小系统的连接及原理图ALE信号作为8279的时钟信号，从而与系统的时钟同步。8279的中断信号IRQ通过二号接线柱引出，实验时接到单片机的I/0口。读写信号和单片机的RD和WR相连，8279的数据线D0-D7与74AC245的A0-A7相连。8279与AT89s51的许多信号时兼容的，AT89S51的地址锁存信号ALE接8279的CLK,在内部分频后产生其内部时钟信号。8279的中断请求信号IRQ经一个反相器74HC04反相后通过金属二号接线柱引出。四 DCP-004 PID调节器PID调节器主要由集成芯片LM324、LM358以及一些元器件组成，能通过给定的输入信号对负载进行快速、准确而稳定的控制，并且能同时提供同相输出和反相输出。LM324是四运放集成电路，电路中分别构成加法器、比例调节器、微分调节器、积分调节器。它采用14脚双列直插塑料封装，LM324的引脚排列如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。 每一组运算放大器可有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，在电路中构成电压跟随器和反相器。LM358 的引脚封装形式如下图所示：五 DCP-005 信号叠加电路该电路主要是用于实现多路信号的加法和比例放大运算，并将叠加之后的信号以电压形式正向或反向输出。该电路板由三部分组成：输入级、中间级和、输出级。输入级有五个输入端，自上而下分别是两个电压输入端，一个电流输入端，一个参考接地点和两个继电器开关控制的电压输入端。电压输入端接入的10k电阻，将电压信号转变为电流信号，两个电压输入端最大输入信号分别是10V和5V；电流输入端，电阻R4分流保护作用；继电器开关控制的输入端输入的是从直流电压源VCC上分压得到的电压信号，同样通过电阻R6和R8转变为电流信号，两个二极管用作蓄流保护，避免继电器断开瞬间产生高压。各路信号最终都以电流信号的形式叠加，输入中间级进行信号放大。中间级是一个由集成运算放大器和电阻构成的反向放大电路，放大倍数在 0.5 到1.5之间，大小通过滑动变阻器RW3可调。输出级也是一个由集成运算放大器构成的反相放大电路，但放大倍数为1，仅对信号进行反相，不进行放大，另外在输出级运放之前还设有一个反相输出端，直接输出中间级的反相放大信号。六 DCP-006 功率输出电路功率输出电路由输入信号控制三极管，使三极管处在开关状态，进而控制继电器通断。即用小信号控制大功率器件，从而达到继电器隔离的作用。输入信号由IN端进入，输入信号的电压范围524V。DS1用于指示是否有信号流入。R10是三极管旁路电阻，在输入信号低电平时起分流作用，保护三极管。DV2二极管用于限制三极管c-e间电压，防止三极管被反向击穿。继电器由电磁线圈和一组转换开关组成，NO和NC分别为常开、常闭触点，电磁线圈通电后电磁铁吸合，开关状态互换。DS1用于指示是否有电源电压。R18保护发光二极管DS9。D10续流二极管，在三极管射级高电平时形成新的回路，使电磁线圈可以继续释放电流。IN信号低电平时，T1截止，集电极高电平，NO与NC触电维持原来状态。IN信号高电平时，T1导通，集电极低电平，电磁线圈通电，电磁铁吸合，NO与NC状态互换。七 DCP-007 模拟功率放大电路模拟功率放大电路主要由集成功率器件TDA2030构成。TDA2030功率集成电路具有转换速率高，失真小，输出功率大，外围电路简单等特点。TDA2030的电源电压为6V22V，静态电流为50mA（典型值）；1脚的输入阻抗为5M（典型值），当电压增益为26dB、RL=4时，输出功率Po=15W。频带宽为100KHz。源为14V、负载电阻为4时，输出功率达18W。有信号输入时，SW1、SW2均打开，SW3闭合与打开均可，无影响。无信号输入时，SW1、SW2均闭合，若SW3打开则反馈系数F1，作为电压跟随器。若SW3闭合则放大直流信号。为了提高电路稳定性，减小输出波形失真，功放级通过R4，R5，C3引入了深度交直流电压串联负反馈，如果接入C3，则直流反馈系数F1。对于交流信号而言，因为C3足够大，在通频带内可视为短路，所以交流反馈系数与C3无关。可见改变电阻R4、R5可以改变电路增益。电解电容C4、C6用作电源滤波，C5、C7为小电容，用于消除C4、C6等效电感量而可能引起的低频自激震荡。D1和D2为保护二极管，防止输出过压。R6、C5为输出端校正网络以补偿电感性负载，避免自激和过电压。八 DCP-008光电码盘检测8.1 概述光电码盘是用光电方法把被测角位移转换成以数字代码形式表示的电信号的转换部件，能产生脉冲信号表示转盘转动的方向和速度。光电码盘检测板用于对光电码盘产生的脉冲信号进行鉴相和计数，以及对一般的脉冲信号进行计数。计数方式和范围是八位二进制，并且可以输出鉴相信号，输入脉冲的反向信号和移相计数信号。8.2 主要技术指标实验板用到的主要芯片技术指标如下：1. 74LS74（D触发器）2. 74LS193（四位二进制计数器）3. 实验板主要指标：实验板接入的直流电压Vcc=5V输入电压低电平为0V，高电平为5V。输入最高频率1MHz输出电压最低高电平为2V，最高低电平为0.7V8.3 工作原理1） 光电码盘：光电码盘相当于一个传感器，用光电方法把被测角位移转换成以数字代码形式表示的电信号的转换部件，能产生脉冲信号表示转盘转动的方向和速度。 光电码盘的工作原理如下：在一个圆盘的边缘开有相等角距的缝隙（分成透明及不透明的部分），在开缝圆盘两侧分别安装光源和光敏元件。当圆盘随工作轴一起转动时，每转过一个缝隙就发生一次光线的明暗变化。经过光敏元件就产生一次电信号的变化，再经过施密特触发器整形放大，可以得到一定幅值和功率的电脉冲输出信号。脉冲数就等于转过的缝隙数。再将上述脉冲信号送到计数器中去进行计数，则计数码就能反映圆盘转过的角度。图2给出了光电编码器实际使用的鉴相与双向计数电路，3鉴相电路用1个D触发器和2个与非门组成，计数电路用3片74LS193组成。当光电编码器顺时针旋转时，通道A输出波形超前通道B输出波形90，D触发器输出Q(波形W1)为高电平，Q(波形W2)为低电平，上面与非门打开，计数脉冲通过(波形W3)，送至双向计数器74LS193的加脉冲输入端CU，进行加法计数；此时，下面与非门关闭，其输出为高电平(波形W4)。当光电编码器逆时针旋转时，通道A输出波形比通道B输出波形延迟90，D触发器输出Q(波形W1)为低电平，Q(波形W2)为高电平，上面与非门关闭，其输出为高电平(波形W3)；此时，下面与非门打开，计数脉冲通过(波形W4)，送至双向计数器74LS193的减脉冲输入端CD，进行减法计数。2）光电码盘检测板：实验板主要由施密特触发器，D触发器，八位二进制计数器，手动控制清零端，和发光二极管四部分构成。原理图如下：工作原理：首先，当光电码盘正向转动时，光电码盘传入A，B端连续的脉冲信号，A端即D触发器的D端，B端即CLK端，D输入的信号超前CLK的信号T/4周期，所以Q输出端一直输出的高电平，与D段输入的脉冲信号一起经过与非门，再传入八位二进制计数器，而 输出端输出的脉冲信号始终被与非门封锁，因此八位二进制计数器进行加法计数。当光电码盘反向转动时，光电码盘传入A，B端连续的脉冲信号，A端即D触发器的D端，B端即CLK端，D输入的信号落后CLK的信号T/4周期，经过所以Q输出端一直输出低电平通过与非门将D脉冲信号封锁，而 一直输出高电平，与D脉冲信号经过与非门， 有效的传入八位二进制计数器，因此八位二进制计数器进行减法计数。清零控制端通过继电器开关控制八位二进制计数器的清零端，按下开关后，施密特触发器输入低电平，输出高电平，开启计数器清零端，计数器清零。开关断开时，整流器输入高电平， 输出低电平，计数器不被清零。八个发光二极管用作标示八位二进制计数，当计数器输出端输出高电平时，发光二极管导通发光。但如图，二极管不能直接接入输出端，而必须让输出端连接一个三极管，再将二极管连在三极管的集电极，因为计数器的高电平输出电流只有0.4mA，必须经过三极管放大才能使发光二极管导通。8.4 使用说明将电路板接入5V的直流稳压电源，光电码盘发出的脉冲信号分别从A，B接入，注意正向转动时超前的脉冲信号应从A端接入。启动码盘，这时计数器开始计数，发光二极管以八位二进制方式依次显示，码盘正转一个齿轮位置，计数器加1，码盘反转一个齿轮位置，计数器减1。按下控制清零端开关，发光二极管全部熄灭，准备进行下一轮计数。附图：九 DCP-009 脉宽调制电路脉宽调制电路主要由集成芯片LM318、LM353和一些简单元器件组成，能对不同的直流电压输入量产生不同的占空比的方波，从而控制直流电机负载的转速与转向。该电路的产生的波形失真小，管耗小，效率高。9.1控制原理以直流电机负载为例，简要说明各个子电路的作用及工作原理。将经过处理的输入信号V1与电路内部产生的幅值为V2的三角波分别接入模拟比较器的同相端和反相端。当V1从-V2线性增加到V2的过程中，输出的方波信号的占空比由 0线性增加到1，由于LM318的转换速率非常高，这使得输出波形失真非常小。当驱动电机单向转动时，S6闭合，S5断开。此时，方波的低电平由于D7的存在相当于0电位，使得三极管Q5处于截止状态，输出为0；方波的高电平则使三极管Q5处于饱和状态，输出为电源电压，这可以等效为与占空比成正比的恒压输出。当驱动电机双向转动时，S6断开，S5闭合。此时Q3、Q4与Q5的工作原理相同，只是Q3以占空比为a的方波进行正电压输出，而Q4以占空比为1-a的方波进行负电压输出。当a0.5时，输出可等效为正电压输出；a2Vcc/3 时，S=0，R=1，触发器输出低电平；当VVcc/3时，S=1， R=0，触发器输出高电平；当Vcc/3V2Vcc/3时，S=0,R=0，触发器状态保持。 图2 集成定时器LM555内部结构示意图该电路可作为水位控制电路使用，当水位未达到下限值时，2、6脚电压由R1于R2、R3的分压所决定，合理选用电阻使该电平大于2Vcc/3，此时3脚输出低电平，T1管截止，继电器常闭触点闭合，使水池继续蓄水，当水位超过上限值时，由于水电阻的并联，2、6脚电压降低，当2、6脚电压小于Vcc/3时，3脚输出高电平，T1管导通，继电器常闭触点断开，水泵停止动作，使水位保持在规定水深范围内。VD1为续流二极管，C1、C2为滤波电容。13.3.2 接近开关 图3 接近开关原理图如图3所示，电路的第一级是一个变压器反馈式LC正弦振荡器，R6、R7与RW1为电路提供合适的静态工作点，C3与C4为旁路电容。该电路的振荡频率为f=1/4RC 。L2构成正反馈，维持电路震荡，L1上的电压经变压器耦合到L3上，并经VD2、VD3整流与C9滤波，使T3管导通，此时T3管接近饱和，Vce近似为0，所以T4管截至，继电器开关断开。当铁磁体接近感应头时，铁磁体感应产生涡流，由于涡流的祛磁作用，削弱了L1与L2之间的耦合，使反馈量不足以维持振荡，振荡电路停振，T3管截至，使得T4管基极点位由R9与RW2分压，T4管导通，继电器开关闭合。13.4 使用方法使用时Vcc接+12V直流稳压电源，GND接地。工作环境应无强烈电磁干扰。使用液位检测系统时，LOW与HIGH输入端口分别接入最低和最高水位控制。电磁继电器可接“常通（NC）” “常断（NO）”两种状态。NC状态，当水位低于最低水位时，开关闭合，高于最高水位时，开关断开。NO状态与之相反。使用接近开关电路时，电磁继电器有“常通（NC）” “常断（NO）”两种状态，当被测物体接近时，开关发生动作。NC状态时，当物体接近时，开关由接通转为断开，NO状态与之相反。13.5 应用实例Vcc6421.8735LM555RSTTHRTRIGGNDVCCDLSCOUTCVOLT1k10k1k1k1nF1nF100图4 液位控制电路应用实例图4为液位控制应用实例。Vcc接12V直流稳压电源。忽略水的电阻率，设置如图的一组参数。当水电阻不是很大时，该电路可以实现水位维持在上限水位与下限水位之间。若在实验中由于水的电阻率过大而使水位超过上限时继电器仍未动作，则可在水中溶解一些电解质以降低水的电阻率。十四 DCP-0017可控硅移相触发电路功能介绍在本试验中采用双向可控硅作为主电路，双向可控硅即相当于两个分并联的晶闸管串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制既可以控制交流输出电压，在每半个周期内通过对晶闸管开通相位的控制，可以方便地调节输出电压的有效值。由于TCA785自身的优良性能，决定了它可以方便地用于主电路为单个晶闸管或晶体管，单相半控桥、全控桥和三相半控桥、全控桥及其它主电路形式的电力电子设备中触发晶闸管或晶体管，进而实现用户需要的控温、调压、直流调速、交流调速及直流输电等目的。使用中应当注意TCA785的工作为负逻辑，即控制电压增加，输出脉冲的角增大，相当于晶闸管的导通角减小。温度控制在电力电子技术领域中有着广泛的应用，如晶闸管和晶体管等电力电子器件制造工艺中的扩散、烧结，晶闸管出厂寿命测试的热疲劳、高温阻断试验等，都需要精确的温度控制。应用TCA785输出的Q1及Q2脉冲分别在交流电源的正负半周来直接触发晶闸管.温度反馈应用温度传感器得到，故这种温控系统有较高的控温精度。14.1 晶闸管移相触发集成电路TCA785应用TCA785是德国西门子(Siemens)公司于1988年前后开发的第三代晶闸管单片移相触发集成电路，它是取代TCA780及TCA780D的更新换代产品，其引脚排列与TCA780、TCA780D和国产的KJ785完全相同，因此可以互换。目前，它在国内变流行业中已广泛应用。与原有的KJ系列或KC系列晶闸管移相触发电路相比，它对零点的识别更加可靠，输出脉冲的齐整度更好，而移相范围更宽，且由于它输出脉冲的宽度可人为自由调节，所以适用范围较广。14.2 TCA785芯片介绍 14.2.1 引脚排列、各引脚的功能及用法 TCA785是双列直插式的16引脚大规模集成电路。它的引脚排列如图1所示。 图1 TCA785的引脚排列(脚朝下) 各引脚的名称、功能及用法如下: 引脚16(VS)：电源端。使用中直接接用户为该集成电路工作提供的工作电源正端。 引脚1(OS)：接地端。应用中与直流电源VS、同步电压VSYNC及移相控制信号V11的地端相连接。 引脚4(Q1)和2(Q2)：输出脉冲1与2的非端。该两端可输出宽度变化的脉冲信号，其相位互差180，两路脉冲的宽度均受非脉冲宽度控制端引脚13(L)的控制。它们的高电平最高幅值为电源电压VS，允许最大负载电流为10mA。若该两端输出脉冲在系统中不用时，电路自身结构允许其开路。 引脚14(Q1)和15(Q2)：输出脉冲1和2端。该两端也可输出宽度变化的脉冲，相位同样互差180，脉冲宽度受它们的脉宽控制端引脚12(C12)的控制。两路脉冲输出高电平的最高幅值为VS。 引脚13(L)：非输出脉冲宽度控制端。该端允许施加电平的范围为-0.5VVS，当该端接地时，Q1、Q2为最宽脉冲输出，而当该端接电源电压VS时，Q1、Q2为最窄脉冲输出。 引脚12(C12)：输出Q1、Q2脉宽控制端。应用中，通过一电容接地，电容C12的电容量范围为1504700pF，当C12在1501000pF范围内变化时，Q1、Q2输出脉冲的宽度亦在变化，该两端输出窄脉冲的最窄宽度为100s，而输出宽脉冲的最宽宽度为2000s。引脚11(V11)：输出脉冲Q1、Q2或Q1、Q2移相控制直流电压输入端。应用中，通过输入电阻接用户控制电路输出，当TCA785工作于50Hz，且自身工作电源电压Vs为15V时，则该电阻的典型值为15k，移相控制电压V11的有效范围为0.2VVs-2V，当其在此范围内连续变化时，输出脉冲Q1、Q2及Q1，Q2的相位便在整个移相范围内变化，其触发脉冲出现的时刻为 ：trr=(V11R9C10)/(VREFK)式中 R9、C10、VREF 分别为连接到TCA785引脚9的电阻、引脚10的电容及引脚8输出的基准电压 ，K 常数为降低干扰，应用中引脚11通过0.1F的电容接地，通过2.2F的电容接正电源。 引脚10(C10)：外接锯齿波电容连接端。C10的实用范围为500pF1F。该电容的最小充电电流为10A。最大充电电流为1mA，它的大小受连接于引脚9的电阻R9控制，C11两端锯齿波的最高峰值为VS-2V，其典型后沿下降时间为80s。 引脚9(R9)：锯齿波电阻连接端。该端的电阻R9决定着C10的充电电流，其充电电流可按下式计算： I10=VREFK/R9连接于引脚9的电阻亦决定了引脚10锯齿波电压幅度的高低，锯齿波幅值为： V10=VREFKt/(R9C10) 电阻R9的应用范围为3300k。引脚8(VREF)：TCA785自身输出的高稳定基准电压端。负载能力为驱动10块CMOS集成电路，随着TCA785应用的工作电源电压VS及其输出脉冲频率的不同，VREF的变化范围为2.83.4V，当TCA785应用的工作电源电压为15V，输出脉冲频率为50Hz时，VREF的典型值为3.1V，如用户电路中不需要应用VREF，则该端可以开路。 引脚7(QZ)和3(QV)：TCA785输出的两个逻辑脉冲信号端。其高电平脉冲幅值最大为VS-2V，高电平最大负载能力为10mA。QZ为窄脉冲信号，它的频率为输出脉冲Q2与Q1或Q1与Q2的两倍，是Q1与Q2或Q1与Q2的或信号，QV为宽脉冲信号，它的宽度为移相控制角+180，它与Q1、Q2或Q1、Q2同步，频率与Q1、Q2或Q1、Q2相同，该两逻辑脉冲信号可用来提供给用户的控制电路作为同步信号或其它用途的信号，不用时可开路。 引脚6(I)：脉冲信号禁止端。该端的作用是封锁Q1、Q2及Q1、Q2的输出脉冲，该端通常通过阻值10k的电阻接地或接正电源，允许施加的电压范围为-0.5VVS，当该端通过电阻接地，且该端电压低于2.5V时，则封锁功能起作用，输出脉冲被封锁。而该端通过电阻接正电源，且该端电压高于4V时，则封锁功能不起作用。该端允许低电平最大灌电流为0.2mA，高电平最大拉电流为0.8mA。引脚5(VSYNC)：同步电压输入端。应用中需对地端接两个正反向并联的限幅二极管，该端吸取的电流为20200A，随着该端与同步电源之间所接的电阻阻值的不同，同步电压可以取不同的值，当所接电阻为200k时，同步电压可直接取220V。14.2.2 原理图如下：十五 DCP-0019压力变送器电路功能介绍该电路主要由差分放大电路、二阶低通滤波电路及反相电路组成。用于压力传感器测量和电子秤测量试验中。电位器RW1用于调节压力变送器的放大倍数。主要用于将微弱的传感器检测到的电信号进行行放大。15.1 差分放大电路原理图如下所示：该电路由四运放TL084，及电阻和电位器组成，该电路的电压增益为Av=Vo/V1-V2=-R4/R3(1+2R1/RW1)。15.2 低通滤波电路：下图是用运算放大器设计的二阶低通Butterworth滤波电路。二阶Butterworth低通滤波电路 在电路中若取R8=R9=R，C1=C2=C，则此滤波器的上限频率为：所以滤波器的上限频率约为12.5Hz。15.3 反相电路该电路信号从运放的反相输入端进入，构成1：1的反相电路，将差分输出的负的电压信号变为正的输出。十六 DCP-0020热电阻及半