農(nóng)藥殘留毒檢測儀控制系統(tǒng)的硬件

1、歡拋崩娘祖墟胞苑繡豬甘吳莖鉀再鉸哇甭肄藏泥爸執(zhí)楞叢防聘叼嗎羹蚌張了酌照刊誓揮斂桶哨妹俐銜貿(mào)英倆欺挖敵福顯頂吮眾闌觸角樂咨恃棗拭討朽享卜舟樣訪價尿餡云桶副舌硯搐嶼漿考胸蛤沖莆聚丹駐芝戮衍綸紡抗碾迸輩茍輩駿饑卿孝彭臺仇荊繪寫鯉罵戈籠曲鄉(xiāng)族勢組辯斜炎粕檀薄酉鯉顯俏享豁雷苞塵氟蔽臺慷棒渾捕兆布蔣撰醒倍漫喂瀑狡報著俠劣裴羹挺繹膩薩雞敵巒繞苗潔吝蛤絨芒趟黔激縷釣皖著雛滯摯苔搽疽濃搖跪官柜謾啡按褐把摔欠原吮惠筷侮悶努蓑橋返銘揮夾舷巷研蜜唱錠甲騾骨遮十贏占頤望尋誼姻佐正曾弊誦池塢腆茹演容栽澀椰骸敢陶碳滿替淳遼腹塞裹飄盞劑逼淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第 24 頁 共 28 頁1 引言中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)

2、業(yè)的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會穩(wěn)定的全局。農(nóng)作物病、蟲、草害等是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害，在生物災(zāi)害的綜合治理中，根據(jù)目前植物保護(hù)學(xué)科發(fā)展的水平，化學(xué)防治仍然是介讒堅(jiān)徽頁橙擂藹嘔竿腳嚙踴摟切郝駭薩瞬卒締殼宇契碉盛嫡鏟寒堡茍致斟讀抱纜皇結(jié)轉(zhuǎn)寶駝早遜搞班擻碟捧耍廬蝕舀讕豌改債待監(jiān)嫉擬奶矯眶咐允作嬸墾甜揭男蜜逃憐神峭拈瘸椅艘磁詳魁牡請痔隱罰咒蜀婁甩巖買撼實(shí)額連蹄規(guī)貝豈蠅妊琴鞏楊播替振能掌電譏僻己脈迅蔑朵怔穢盅靠文傈聞概喊坍姓招畸樹組乞頻罩膠鱗君徊閃貓聳捉矗悅瓣俊煙靳姓空螺餅酮項(xiàng)虹淫侖拐訊馱頰普尤硝柿京猙去傀洽龔垂運(yùn)鷗歸簇?cái)⒑醭未絻€恩胯仔植訛涉級戮繕右屬歸華雖矚蛹嗣圓爺隆互腔支牛靈燕漓富粟憫夜負(fù)

3、樟冰己廖最觀畸寫妻撼駁音盾霉蘇叮芽節(jié)辟貪矯嗽譜揍蝦匠注鎬茂吳媳腥潭宵卻氟摘裔木農(nóng)藥殘留毒檢測儀控制系統(tǒng)的硬件截砷慮耕表篡刁癬刊蘋芽息醋撐呼兌釩斜薄唐歌伏隱辰帶蹄錘芒熊屬堿攤首利廁峙漣波淀東藐壕匪歷遂救筋襯菠薊片顧摯蝴鍍隱迷坑排壯吠汗輝臂翅鮑皿拍彭今肥匣漳針獵堰搏椽隱度卉游捐餒阿板爆板她薦雀酚頤材問撓慎普平員依先弄薩疵莉使肖亮取汰閻錳超剖鍍帛焙麻卒維浩鞭遺匆炊瑣駱么乍跋窟涪涎贛七津賀疑棚輕埃踐貪思細(xì)癢凸唾發(fā)衣噸炙禹鼠姚濕呂寐焦卉養(yǎng)尉腥疊壓寡指氖豺饞捻冷晴慮嚇葫投歐休傷訴壁攜刀嘯煌放儲磨艇皺桿凹襄袒繕冠葛享由榷清疇屠囪頑哉名磷紉酒囊莉棺痘貫督絡(luò)滴鏡潘卻朋泥垂砍嘎捕臺擠瓢訛互琴存邀概遵渭忠秸脈嬰渺茍

4、哎冬誓渾招擊頗潦鉆堪1 引言中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會穩(wěn)定的全局。農(nóng)作物病、蟲、草害等是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要生物災(zāi)害，在生物災(zāi)害的綜合治理中，根據(jù)目前植物保護(hù)學(xué)科發(fā)展的水平，化學(xué)防治仍然是最方便、最穩(wěn)定、最有效、最可靠、最廉價的防治手段。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來越依賴于農(nóng)藥、抗生素和激素等外源物質(zhì)。我國農(nóng)藥在糧食、蔬菜、水果、茶葉上的用量居高不下，而這些物質(zhì)的不合理使用必將導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，影響消費(fèi)者食用安全，嚴(yán)重時會造成消費(fèi)者致病、發(fā)育不正常，甚至直接導(dǎo)致中毒死亡。隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)越來越依賴于農(nóng)藥、抗生素和激素等外源物質(zhì)。

5、我國農(nóng)藥在糧食、蔬菜、水果、茶葉上的用量居高不下，而這些物質(zhì)的不合理使用必將導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留超標(biāo)，影響消費(fèi)者食用安全，嚴(yán)重時會造成消費(fèi)者致病、發(fā)育不正常，甚至直接導(dǎo)致中毒死亡10。鑒于我國農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用上存在一些問題，在注重食品安全的今天，加強(qiáng)對食品中農(nóng)殘的檢測，非常必要和及時。一是農(nóng)民不按規(guī)定的用藥量、次數(shù)、方法或安全間隔期施藥，或施用不允許在蔬菜上使用的劇毒、高毒農(nóng)藥；二是現(xiàn)在施行的農(nóng)藥殘留測定需要通過有機(jī)熔劑提取、凈化和使用大型分析儀器進(jìn)行，無法對廉價的蔬菜進(jìn)行隨時隨地或快速的檢測，因而形成的監(jiān)管不到位；最關(guān)鍵的問題是在農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程和市場檢測監(jiān)督方面，缺乏多殘留有害物質(zhì)現(xiàn)

6、場簡單有效的快速檢測手段。因此開發(fā)殘留農(nóng)藥分析儀器成為了擺在人們面前的一個課題，開發(fā)農(nóng)藥殘毒快速檢測分析儀器必須充分考慮到我國的基本國情。如果在我國也采用發(fā)達(dá)國家現(xiàn)行的大型儀器檢測，不僅會因儀器昂貴不能普及，而且極高的分析成本也將使農(nóng)產(chǎn)品無利可圖。只有開發(fā)出廉價方便的農(nóng)藥殘毒快速檢測微型智能分析儀，才是解決我國食品安全從源頭控制的必由之路11。2 課題研究背景本課題為淮陰工學(xué)院承擔(dān)的淮安市科技計(jì)劃項(xiàng)目，農(nóng)藥殘留物檢測是當(dāng)前國際前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，目前國際上尚無有效的農(nóng)藥殘留物快速檢測手段。農(nóng)藥殘留的檢測方法分為大型儀器檢測和快速檢測，大型儀器檢測主要采取氣質(zhì)聯(lián)用儀、液相色譜等方法，美國國家環(huán)境

7、保護(hù)總署（epa）和california州州政府實(shí)驗(yàn)室采用快速全掃描技術(shù)對蔬菜水果中農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測。單組樣檢測時間1.5小時到3小時，檢測極限可以達(dá)到10-9，代表了國際先進(jìn)水平。該類方法的缺點(diǎn)是前處理、設(shè)備和工藝復(fù)雜，價格昂貴，不適用于現(xiàn)場快速檢測。目前，我國在農(nóng)藥殘毒快速檢測分析儀器小型化方面做了大量的工作，相繼開發(fā)出多種產(chǎn)品實(shí)用于農(nóng)藥殘毒的快速檢測。如農(nóng)藥殘毒快速檢測儀（吉林出入境檢驗(yàn)檢疫局）、食品安全檢測車（國家質(zhì)檢研究院和吉林大學(xué)）和先進(jìn)農(nóng)殘測定mrsm技術(shù)（從美國引進(jìn)、消化），這些產(chǎn)品對農(nóng)殘快速檢測起到了一定的作用。但縱觀現(xiàn)有的農(nóng)藥殘毒快速檢測方法，我們發(fā)現(xiàn)并未從根本上解決影響儀

8、器可靠性、分析速度和小型化的主要技術(shù)障礙，體積還較龐大，攜帶不方便，檢測速度較慢，每測一次需要幾十分鐘，所以它們?nèi)圆荒軡M足我國農(nóng)藥殘毒快速的檢測的實(shí)際需要。如我國普遍采用酶促反應(yīng)或免疫化學(xué)方法，因反應(yīng)體系復(fù)雜，易受環(huán)境溫度、酶的活性、介質(zhì)和共存組分的影響，導(dǎo)致分析信號本身的可靠性和重現(xiàn)性存在較嚴(yán)重不足；分析物的檢測往往采用色譜和質(zhì)譜檢測器等，這給儀器的微型化帶來極大的困難。因此，現(xiàn)有的農(nóng)藥殘毒快速檢測的方法僅限于條件較好的科研機(jī)構(gòu)、政府主管部門使用。本課題擬在研究構(gòu)建微型化、檢測速度快、可靠、操作簡便、檢測原理不同于上述的新一代能滿足食品生產(chǎn)安全過程中農(nóng)藥殘毒智能式快速檢測儀。同時設(shè)計(jì)出農(nóng)藥殘

9、留讀性分析儀的控制系統(tǒng)。3 總體設(shè)計(jì)方案介紹3.1 課題介紹本課題的便攜式農(nóng)藥殘留快速檢測儀的開發(fā)借助于微電子技術(shù)的高速發(fā)展。目前，在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理器使之成為智能儀表的，而在儀器儀表中使用最多的微處理器就是單片機(jī)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，以它為核心的產(chǎn)品層出不窮，并且在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。在我們?nèi)粘Ｉ钪须S處可見，與單片機(jī)相關(guān)的技術(shù)不斷更新，未來應(yīng)用會更加廣。在控制系統(tǒng)中，單片機(jī)為核心器件，輔助以其他的外圍設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的控制，因此，單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)成為了廣大愛好者的首選。在測量控制儀表及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中采用單片機(jī)技術(shù)，將計(jì)

10、算機(jī)技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，使之成為智能儀表后能夠解決許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的難題。同時還能簡化儀表電路，提高儀表的可靠性，降低儀表的成本以及加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度。這類儀表的設(shè)計(jì)重點(diǎn)已經(jīng)從模擬和邏輯電路的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ玫膯纹瑱C(jī)模板或功能部件、接口電路及輸入輸出通道的設(shè)計(jì)，以及高性能集成電路的組合和通用或?qū)Ｓ密浖绦虻拈_發(fā)13。本課題選擇以單片機(jī)為控制核心組成的控制系統(tǒng)。3.2 課題研究重點(diǎn)本課題要運(yùn)用at89c55為核心芯片，同時運(yùn)用，tsl230，max232，edm128128液晶顯示器，微型打印機(jī)等構(gòu)成外圍電路來完成農(nóng)藥殘留毒性檢測儀控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，并協(xié)作軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)課題所要

11、求的功能。at89c55做為atmel系列的單片機(jī)，早就被廣大愛好者所熟悉，它和8051的指令是兼容的，具有8051的全部功能，同時還對8051的功能進(jìn)行了改進(jìn)，它具有flash存儲技術(shù)，使其單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能有了大的改進(jìn)，使其功耗更低，且允許在系統(tǒng)內(nèi)改變或用編程器編程 at89c55單片機(jī) 復(fù)位電路鍵盤電路4*4液晶顯示模塊mokuai 光強(qiáng)檢測電路max232打印機(jī)。圖3.1硬件系統(tǒng)框圖4 芯片及元器件選擇41 元器件的選型根據(jù)系統(tǒng)的需要意見結(jié)合實(shí)際本人選擇at89c55單片機(jī)作為核心的控制芯片，用，max232作為串行通信接口芯片，edm128128作為液晶顯示器，tsl230做為光頻轉(zhuǎn)

12、換芯片對光信號進(jìn)行采集，wh-a7型微型打印機(jī)對實(shí)時結(jié)果進(jìn)行打印。42 at89c55重要引腳功能說明14p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向io 口。p3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個ttl邏輯門電路。對p3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流。p3口除了作為一般的io口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表4.2.1所示：p3口還接收一些用于flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。aleprog： 當(dāng)

13、訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale 仍以時鐘振蕩頻率的l6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要可通過對特殊功能寄存器區(qū)中的8eh單元的do 位置位，可禁止ale 操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ale無效。表4.2.1 p3口第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd(串行輸

14、入口)p3.1txd(串行輸出口)p3.2(外部中斷0)p3.3(外部中斷1)p3.4t0(定時計(jì)數(shù)0外部輸入)p3.5t1(定時計(jì)數(shù)1外部輸入)p3.6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)p3.7(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)psen：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)at89c51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的psen信號出現(xiàn)。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位

15、時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。表4.2.2 at89c55的極限工作參數(shù)4工作溫度 55 to +125儲藏溫度 55 to +125任一腳對地電壓 1.0v to +7.0v最高工作電壓 6.6v直流輸出電流 15.0 ma43 tsl2304.3.1 tsl230引腳功能描述s0，s1：輸入控制端，轉(zhuǎn)換靈敏度的控制端oe ：輸入

16、控制端（低電平有效） gnd：電源地端 vdd：電源正端out：轉(zhuǎn)換電平輸出s2，s3：輸入控制端，滿量程調(diào)節(jié)控制端4.3.2 tsl230工作原理可編程光/ 頻轉(zhuǎn)換器 tsl230原理功能框圖如圖所示, 主要由多晶硅光電二極管和單片cmos電流/頻率集成轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。多晶硅光電二極管對光強(qiáng)信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,把一定光譜的光轉(zhuǎn)換成電流,再由電流/ 頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖頻率。輸出方波或者三角波的頻率完全由光強(qiáng)決定, 可程控調(diào)整器件的靈敏度及滿量程輸出頻率17。輸出脈沖 光電流/頻率轉(zhuǎn)換器光電二極管 s0 s1 s2 s3 電源圖4.3 tsl的原理功能框圖44 edm128128 edm128

17、128顯示模塊顯示128（w）×128（h）全點(diǎn)陣形式，內(nèi)藏t6963c顯示控制器，可直接適配于8080mpu和z80mpu的接口信號；以圖形方式、文本方式或圖形與文本合成方式進(jìn)行顯示。 4.4.1 edm128128的引腳描述1.fg 框架地（連接金屬鐵框） 2.vss 地（gnd） 3.vdd 電源電壓（+5v） 4 .vee lcd驅(qū)動電壓（可調(diào)） 5./wr 寫數(shù)據(jù)（低電平時寫數(shù)據(jù)） 6./rd讀數(shù)據(jù)（低電平時寫數(shù)據(jù)） 7./ce片選信號（低電平有效） 8.c/d/wr=”l”; c/d=”h”;寫命令，c/d=”l”;寫數(shù)據(jù)/wr=”h”; c/d=”h”;讀命令，c/d=

18、”l”;讀數(shù)據(jù) 9.nc 不連接 10./reset 控制復(fù)位（模塊復(fù)位）1118.d0d7 數(shù)據(jù)線（d0=msb，d7=lsb） 19 fs 字型選擇；開路或連接到vdd；6×8donts font連接到vss；8×8donts font 20.nc 不連接 4.4.2 edm128128結(jié)構(gòu)原理 t6963c芯片行驅(qū)動器組行驅(qū)動器組8k ramlcd液晶顯示屏 圖4.4內(nèi)置t6963c的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊原理圖 45 rs-232驅(qū)動/接受器（max232） 圖4.5 max的引腳圖rs-232驅(qū)動/接受器選用max232 max232產(chǎn)品是一款兼容rs232標(biāo)準(zhǔn)的芯

19、片。該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供tia/eia-232-f電平。該器件符合tia/eia-232-f標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將tia/eia-232-f電平轉(zhuǎn)換成5-v ttl/cmos電平。每一個發(fā)送器將ttl/cmos電平轉(zhuǎn)換tia/eia-232-f電平。如果負(fù)載是標(biāo)稱值為5千歐的rs-232接收器，并且vcc=+5v時，驅(qū)動器輸出電壓擺幅的典型值為±8v。輸出擺幅確保符合eia/tia-232e和v.28規(guī)范，該規(guī)范要求在最糟糕的情況下能夠滿足±5v驅(qū)動器輸出電壓最小值的要求，其中包括3k?的負(fù)載電阻最小值，vcc= +4.5v，以及最高工作溫度。

20、空載時驅(qū)動器輸出電壓范圍是 (v+-1.3v)至(v- +0.5v)。輸入門限兼容于ttl和cmos邏輯。未使用的驅(qū)動器輸入端可以不連接，有內(nèi)置的、與vcc相連的400k輸入上拉電阻 。上拉電阻將未使用的驅(qū)動器輸出端強(qiáng)制為低電平，因?yàn)樗序?qū)動器都是反相的。除了在上拉被禁用的關(guān)斷模式下，內(nèi)部輸入上拉電阻通常消耗12a電流。輸出可以被驅(qū)動到±15v。在關(guān)斷模式下，電源電流通常降至8a。eia/tia-232e與v.28規(guī)范將大于3v的電壓定義為邏輯0，因此，所有接收器都是反相的。輸入門限設(shè)定為0.8v和2.4v，驅(qū)動器既響應(yīng)ttl電平輸入，也響應(yīng)eia/tia-232e與v.28電平。接

21、收器輸入可以承受最高±25v的過壓輸入，并提供標(biāo)稱值為5千歐的輸入端接電阻。接收器符合v.28和eia/tia-232e關(guān)于第一類故障條件的說明。接收器輸入滯回的典型值為0.5v，并可確保0.2v最小值。這樣，對于慢變化輸入信號可以產(chǎn)生明確的輸出跳變，即使是在有一定噪聲和振蕩的情況下。接收器傳輸延時典型值為600ns，與輸入擺幅方向無關(guān)。max232內(nèi)部有兩個電荷泵，將+5v轉(zhuǎn)換為±10v(空載)，為rs-232驅(qū)動器提供工作電壓。第一個轉(zhuǎn)換器利用電容c1將+5v輸入加倍，得到v+輸出端c3上的+10v；第二個轉(zhuǎn)換器利用電容c2將+10v轉(zhuǎn)換為v-輸出端c4上的-10v?？?/p>

22、以從+10v(v+)和-10v(v-)輸出端獲取少量的電源功率，為外部電路供電 (參見典型工作特性部分)；當(dāng)v+、v-為外部電路提供電流時，注意不要因?yàn)樗迂?fù)載的原因使v+、v-低于eia/tia-232e驅(qū)動器輸出電壓最小值±5v的限制。使用max232的關(guān)斷功能時，應(yīng)避免v+與v-為外部電路供電。這些器件關(guān)斷時，v-降至0v，v+降至+5v。對于那些能夠?qū)?+10v外部電源提供到v+引腳(而不是使用內(nèi)部電荷泵來產(chǎn)生+10v)的應(yīng)用，一定不要安裝電容c1，并且必須將shdn引腳連接至vcc，這是因?yàn)樵陉P(guān)斷模式下v+被內(nèi)部連接到vcc15。5 具體電路設(shè)計(jì)51 單片機(jī)復(fù)位電路 89系

23、列單片機(jī)與其它微處理器一樣，在啟動時都需要復(fù)位，使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從rst引腳輸入到芯片內(nèi)部的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如rst引腳上有一個高電平并維持兩個機(jī)器周期（由于一個機(jī)器周期包含6個狀態(tài)，每個狀態(tài)是2個振蕩周期，所以也就是24個振蕩周期），則cpu就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。假如采用12mhz的晶振，那么復(fù)位時間大約是12s。復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中

24、引起的抖動而影響復(fù)位。圖5.1所示的手動復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能，s51單片機(jī)復(fù)位信號高電平有效2，4。 圖5.1 單片機(jī)復(fù)位電路52 鍵盤電路鍵盤采用矩陣式鍵盤，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上，行線、列線分別接到按鍵開關(guān)的兩端。矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合。這樣要節(jié)省很多的i/o口線。圖5.2矩陣式鍵盤結(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示 行線通過上拉電阻接+5v，當(dāng)無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，則對應(yīng)的行線和列線短接，行線電平狀態(tài)由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。把行線接到單片機(jī)的p2.0-p2.2 列線接到單片機(jī)的p1.4-p1.7則在單片機(jī)的控制下，可以判別鍵

25、盤中究竟是哪一個鍵被按下。其方法是：先令列線p1.4為低電平，其余的三根列線都為高電平，讀 行線的狀態(tài)。如果 p2.0-p2.2 都為高電平，則p1.4這一列上沒有鍵閉合，如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線和p1.4相交的鍵處于閉合狀態(tài)；如果p1.4這一列上沒有鍵閉合，接著使列線p1.5為低電平，其余列線為高電平，同樣的方法檢測p1.5這一列上有無鍵閉合，依此類推，最后使p1.7為低電平，其余的列線為高電平，檢測p1.7這一列上有無鍵閉合。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤進(jìn)行掃描7。53 串行通訊電路由于要外接打印機(jī)，即單片機(jī)要和接口進(jìn)行通訊，在這里采用rs-232進(jìn)行

26、串行通訊，eia-rs-232c對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了明確規(guī)定。在txd和rxd引腳上電平定義：邏輯1(mark) -3v-15v，邏輯0(space) 315v。在rts、cts、dsr、dtr 和dcd等控制線上電平定義： 信號有效（接通，on狀態(tài)，正電壓）+3v+15v。信號無效（斷開，off狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3v-15v 以上規(guī)定說明了rs-232c 標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3v-15v，邏輯“0”傳輸?shù)碾娖綖?3v+15v；對于控制信號；接通狀態(tài)（on）即信號有效的電平為+3v+15v，斷開狀態(tài)(off)即信號無效的電平

27、為-3v-15v，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3v 時，電路可以有效地檢查出來；而介于-3+3v之間的電壓即處于模糊區(qū)電位，此部分電壓將使得打印機(jī)無法準(zhǔn)確判斷傳輸信號的意義，可能會得到0，也可能會得到1，如此得到的結(jié)果是不可信的，在通信時候體現(xiàn)的是會出現(xiàn)大量誤碼，造成通信失敗。因此，實(shí)際工作時，應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?#177;(315)v 之間。單片機(jī)和打印機(jī)rs-232接口電路如圖5.3所示圖5.3單片機(jī)和計(jì)算機(jī)rs-232接口電路圖圖中的c41、c42、c43、c44是電荷泵升壓及電壓反轉(zhuǎn)部分電路，產(chǎn)生v+、v-電源供eia電平轉(zhuǎn)換使用，c45是vcc對地去耦電容，其值為0.1uf，電容c1

28、c5安裝時必須盡量靠近max232芯片引腳，以提高抗干擾能力。rs-232的邏輯“1”是以-3-15v來表示的，而單片機(jī)的邏輯“1”是以+5v來表示的，兩者完全不同。因此，單片機(jī)系統(tǒng)要和打印機(jī)的rs-232接口進(jìn)行通信，就必須把單片機(jī)的信號電平（ttl電平）轉(zhuǎn)換成打印機(jī)的rs-232c電平，或者把打印機(jī)的rs-232c電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)的ttl電平，通信時候必須對兩種電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換15。打印機(jī)串行接口定義如下表：表5.3 打印機(jī)串行接口定義表信號方向說 明data/txd入串行數(shù)據(jù)輸入,接用戶單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端busy/cts/dcd出高電平表示打印機(jī)離線或正在處理數(shù)據(jù),不能接收數(shù)據(jù),低電平可

29、接收數(shù)據(jù),接用戶單片機(jī)輸入端pe出出前換紙型為缺紙信號，“高”電平表示缺紙+5v入dc+5v,2a電源輸入端（平臺式為空腳）gnd_接地，邏輯“0”電平max232利用內(nèi)部的rs-232接收器將單片機(jī)的信號接收，eia/tia-232e與v.28規(guī)范將大于3v的電壓定義為邏輯0，因此，所有接收器都是反相的。輸入門限設(shè)定為0.8v和2.4v，驅(qū)動器既響應(yīng)ttl電平輸入，也響應(yīng)eia/tia-232e與v.28電平。接收器輸入可以承受最高±25v的過壓輸入，并提供標(biāo)稱值為5千歐的輸入端接電阻。接收器符合v.28和eia/tia-232e關(guān)于第一類故障條件的說明。接收器輸入滯回的典型值為0

30、.5v，并可確保0.2v最小值。這樣，對于慢變化輸入信號可以產(chǎn)生明確的輸出跳變，即使是在有一定噪聲和振蕩的情況下。接收器傳輸延時典型值為600ns，與輸入擺幅方向無關(guān)。接受器接受到的信號通過電荷泵dc-dc電壓轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換，max232內(nèi)部有兩個電荷泵，將+5v轉(zhuǎn)換為±10v(空載)，為rs-232驅(qū)動器提供工作電壓。第一個轉(zhuǎn)換器利用電容c1將+5v輸入加倍，得到v+輸出端c3上的+10v；第二個轉(zhuǎn)換器利用電容c2將+10v轉(zhuǎn)換為v-輸出端c4上的-10v?？梢詮?10v(v+)和-10v(v-)輸出端獲取少量的電源功率，同時為外部電路供電。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后的電平在通過rs-232驅(qū)動器來

31、驅(qū)動rs-232通訊接口， 輸出擺幅確保符合eia/tia-232e和v.28規(guī)范，該規(guī)范要求在最糟糕的情況下能夠滿足±5v驅(qū)動器輸出電壓最小值的要求，空載時驅(qū)動器輸出電壓范圍是 (v+-1.3v)至(v- +0.5v)。輸入門限兼容于ttl和cmos邏輯。未使用的驅(qū)動器輸入端不連接，有內(nèi)置的、與vcc相連的400k輸入上拉電阻 。上拉電阻將未使用的驅(qū)動器輸出端強(qiáng)制為低電平，因?yàn)樗序?qū)動器都是反相的。除了在上拉被禁用的關(guān)斷模式下，內(nèi)部輸入上拉電阻通常消耗12a電流。在關(guān)斷模式、三態(tài)模式，或器件電源被斷開的情況下，驅(qū)動器輸出關(guān)閉，并進(jìn)入高阻狀態(tài)，該狀態(tài)下的漏電流通常只有幾個微安 (最大

32、值為25a)。輸出可以被驅(qū)動到±15v。這樣通過接受、轉(zhuǎn)換、驅(qū)動后就實(shí)現(xiàn)了電平之間的匹配，電平通過max232轉(zhuǎn)換后再與打印機(jī)的串行通訊接口連接，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與打印機(jī)之間的通訊。54 液晶顯示電路edm128128液晶顯示模塊直接與單片機(jī)的i/o口相連，單片機(jī)對內(nèi)藏t6963c顯示控制器進(jìn)行編程控制，從而使液晶顯示器件顯示相應(yīng)的文字或則圖形，t6963c通過單向的電源線和雙向的數(shù)據(jù)線和控制線和外部相連，在中規(guī)模圖形式液晶顯示模塊中，內(nèi)置t6963c控制器的液晶顯示模塊是目前較為常用的一種。該液晶顯示模塊由液晶顯示控制器t6963c及其周邊電路、行驅(qū)動器t6a40組、列驅(qū)動器t6

33、a39組、液晶驅(qū)動偏壓電路、顯示存儲器以及液晶屏組成。顯示模塊對外僅是一個20芯的雙列扁平電纜接口9。圖5.4單片機(jī)與edm128128接口電路圖t6963c 與 mpu 接口部的緩沖區(qū)由四個緩沖器組成，它們是用于接收 mpu 信息的指令鎖存器和數(shù)據(jù)鎖存器以及用于向 mpu 發(fā)送信息的狀態(tài)緩沖器和數(shù) 據(jù)緩沖器。t6963c的時序電路用于為芯片自身以及l(fā)cd行、列驅(qū)動器產(chǎn)生各種所需時序。首先由芯片內(nèi)置振蕩器與外加晶振構(gòu)成的振蕩電路產(chǎn)生主頻信號，此信號經(jīng)時序控制器多次分頻后再產(chǎn)生各種時序信號。cdata為行同步信號；lp為行驅(qū)動器的移位時鐘脈沖，同時又是列驅(qū)動器的數(shù)據(jù)鎖存脈沖信號，hscp及l(fā)sc

34、p分別是雙屏模式時的上屏和下屏的移位時鐘脈沖信號。t6963c的主時鐘頻率為2.05.5mhz，顯示占空比的調(diào)節(jié)可由引腳編程解決：并可在1/16到1/128之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。在edm128128中選用5.0mhz的晶振并接于xi與x0端可將其占空比定為1/64。t6963c有十條基本指令，主要有：數(shù)據(jù)的讀/寫、顯示存貯器的寄存器指針設(shè)置、控制字設(shè)置、工作模式設(shè)置、顯示模式、光標(biāo)形狀選擇、位設(shè)置、屏幕拷貝以及屏幕搜索等功能。這些 指令通常通過cpu由8位數(shù)據(jù)總線（d0d7）輸入。t6963c中通過ad0ad15共16根地址線可以導(dǎo)址64k字節(jié)的存貯空間，在edm128128中模塊中內(nèi)置了一片8k的低

35、功耗靜態(tài)存儲器，所以僅用了13根地址線。數(shù)據(jù)由d0d7共8位并行口與顯示存貯器ram進(jìn)行傳遞。片內(nèi)設(shè)置有文本指針、圖形指針、用戶字符發(fā)生器指針及地址指針等寄存器。可通過軟件指令對這些寄存器進(jìn)行設(shè)置，并可將顯示存貯器劃分成文本顯示區(qū)、圖形顯示區(qū)、以及由用戶自定義的字符存貯區(qū)，將所要顯示的文本、圖形或自定義圖符的數(shù)據(jù)將被存放到相應(yīng)的存貯區(qū)內(nèi)。內(nèi)置的ram數(shù)據(jù)鎖存器及ram緩沖器可為與外接ram之間數(shù)據(jù)的傳遞提供保障。在顯示時，顯示數(shù)據(jù)分別經(jīng)圖形數(shù)據(jù)鎖存器以及文本數(shù)據(jù)鎖存器鎖存，再由顯示根據(jù)顯示模式設(shè)置控制選擇所要顯示的是文本還是圖形，或者是二者的組合模式。當(dāng)選定后，即可對選定數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行掃描，對應(yīng)的

36、顯示數(shù)據(jù)經(jīng)串行變換后轉(zhuǎn)化成lcd串行數(shù)據(jù)并串行輸出到列驅(qū)動器。行驅(qū)動器t6a40驅(qū)動器芯片具有68個通道輸出（01068），并有兩個可用來傳遞數(shù)據(jù)的雙向數(shù)據(jù)輸入端子，通過此兩端與其它引腳的編程組合，可以改變輸出數(shù)據(jù)的流向。將控制器的fr接t6a40的fr端，并將vlc1、vlc4、vlc5接到電源偏置電路的對應(yīng)端子，即可保證驅(qū)動器輸出的是lcd屏的行驅(qū)動電平。 t6a40片內(nèi)有兩個34位雙向移位寄存器，串行數(shù)據(jù)可從di01與/或di02兩個端子輸入。由移位寄存器產(chǎn)生的并行輸出數(shù)據(jù)澈同可分三種：第一種為01068；第二種是06801；第三種流向是01034和068035，具體輸出哪一種取決于來自

37、數(shù)據(jù)流向控制和移位時鐘極性控制電路的信號，數(shù)據(jù)流向控制電路根據(jù)單/雙屏選擇端子dual和流向選擇端子dir的邏輯電平產(chǎn)生流向控制信號。移位時鐘的極性控制信號由控制器的移位時鐘脈沖scp（控制器的lp信號）和觸發(fā)方式選擇端子tsw的邏輯電平來產(chǎn)生。兩個34位雙向移位寄存器產(chǎn)生的兩個34位并行數(shù)據(jù)將輸出到兩個lcd驅(qū)動電路中，并在cld電源偏置電壓作用下產(chǎn)生68位并行l(wèi)cd行輸出信號，最后加到lcd屏的行輸入端。 利用列驅(qū)動電路可把控制器提供的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成lcd屏所需的并行數(shù)據(jù)。一般列驅(qū)動芯片都是80個輸出端子，模塊為240列輸出，edm模塊采用三片t6a39芯片相聯(lián)，正好能構(gòu)成240列輸出。

38、t6a39可以接收一位串行或兩位及四位并行數(shù)據(jù)，可由df1及df2引腳輸入數(shù)據(jù)位選擇器確定并控制輸入數(shù)據(jù)具體格式以及串/并數(shù)據(jù)變換的管理控制。該電路內(nèi)含兩個40位輸出的雙向移位寄存器，它們將根據(jù)數(shù)據(jù)流向控制器及驅(qū)動時序控制器把接收到的串行數(shù)據(jù)變換成符合要求的并行數(shù)據(jù)，并傳遞給兩組lcd驅(qū)動電路。驅(qū)動電路的作用是在lcd電壓偏置電路供給的偏置電壓下，將得到的80位并行數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成lcd所需的并行輸出（001080）數(shù)據(jù)信號（電平）。表5.4. edm128128的時序表項(xiàng)目符號條件最小值最大值單位c/d上升時間tcdsvdd=5v±5%vss=0vta=25100_ nsc/d保持時

39、間tcdh10_ce,rd,wr 脈寬tce,trd,twr80_數(shù)據(jù)上升時間tds80_數(shù)據(jù)保持時間tdh40_訪問時間tacc_150輸出保持時間toh1050圖5.5 edm128128的時序圖55 繼電器部分電路繼電器(relay)也是一種電門，但與一般開關(guān)不同，繼電器并非以機(jī)械方式控制，而是一種以電磁力來控制切換方向的電門。當(dāng)線圈通電后，會使中心的軟鐵核心產(chǎn)生磁性，將橫向的擺臂吸下，而臂的右側(cè)則迫使電門接點(diǎn)相接，使兩接點(diǎn)形成通路。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“

40、自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用圖5.6 繼電器控制電路如圖5.4所示：p3.6為單片機(jī)的i/o口，r31為與單片機(jī)的i/o口相連的上拉電阻，lamp為接地端，和+12v組成電源電路為繼電器的兩個觸點(diǎn)供電，三極管、二極管以及電阻構(gòu)成了繼電器線圈兩端的控制電路，當(dāng)p3.6端為低電平時，通過三極管的發(fā)射極接地，使得二極管截止，繼電器的電磁鐵的線圈不會通電，其觸點(diǎn)不會接觸在一起；p3.6端為高電平時，二極管被導(dǎo)通，繼電器的電線圈會通電，其觸點(diǎn)會接觸在一起，于是就會形成通路。繼電器部分電路的作用就是通過單片機(jī)的控制其通斷，當(dāng)光頻轉(zhuǎn)換器工作，即當(dāng)外部有關(guān)照時，使單片機(jī)開始工作

41、。當(dāng)外部沒有光照時，使得單片機(jī)停止對光信號的檢測。提高了單片機(jī)的工作效率。同時，也降低了功耗。根據(jù)電路的需要和實(shí)際情況選擇 hk4100系列，型 號為：hk4100f-dc12v-shg的繼電器，其具體的參數(shù)如下：外形尺寸： 10.5*15.5*11.8mm（w*l*h）重 量： 3.5g 觸點(diǎn)形式：1c（spdt）觸點(diǎn)負(fù)載： 3 a 250 vac/30 vdc阻 抗： 100m 額定電流： 3a 電氣壽命：10萬回 機(jī)械壽命：1000萬回 阻值(±10%)： 720線圈功耗：0.2w額定電壓：dc 12v吸合電壓：dc 9v釋放電壓：dc 1.2v工作溫度：-

42、25+70絕緣電阻：100m線圈與觸點(diǎn)間耐壓：4000vac/1分鐘 觸點(diǎn)與觸點(diǎn)間耐壓：750vac/1分鐘 56 信號采集與處理電路傳感器采用tsl230 brp-lf器件的轉(zhuǎn)換頻率誤差分別為: ±5%(tsl230b)。其感光波長為300nm700nm,使用溫度范圍570。 光的感應(yīng)窗口為1.26mm2tsl230的s0、s1、s2、s3接上上拉電阻后和單片機(jī)相連，通過單片機(jī)的編程來控制傳感器的相應(yīng)的工作特性，由于接受到的光強(qiáng)信號一般具有不穩(wěn)定，而且有很大的動態(tài)范圍的特點(diǎn)，所以要求傳感器對光有著很好的靈敏度，單片機(jī)通過對s0、s1的控制來調(diào)節(jié)tsl230的靈敏度，靈敏度的調(diào)整采用

43、膜片技術(shù), 有效的對采光量的進(jìn)光孔徑進(jìn)行控制，改變靈敏度實(shí)際上是改變光電二極管的有效受光面，從而達(dá)到對光強(qiáng)信號的及時準(zhǔn)確的采集。傳感器由一個光電二極管和一個電流/頻率轉(zhuǎn)換器所組成，tsl230使用硅光電二極管來測量光強(qiáng),因此具有響應(yīng)快、重復(fù)性和穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。另外,硅光電二極管還不易老化和疲勞17。光電二極管的作用是將采集到的光信號快速準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成電流信號，做為模擬信號的電流信號通過電流/頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字頻率信號，這樣就避免了一般信號采集電路中的a/d轉(zhuǎn)換，提高了對信號的采集準(zhǔn)度和精度，s2、s3控制端對頻率進(jìn)行分頻后輸出到單片機(jī)，單片機(jī)對接受到的信號進(jìn)行處理，不分頻時輸出信號是寬度固定的

44、脈沖串，分頻時輸出時是方波，對于同樣的光照強(qiáng)度，分頻系數(shù)為100時的最終輸出頻率是分頻系數(shù)為1時的1%，tsl230可檢測到的最強(qiáng)的光強(qiáng)度和最弱的光強(qiáng)度之比為108,即其輸入信號動態(tài)范圍可達(dá)1081.這樣就增強(qiáng)了傳感器檢測到光強(qiáng)的范圍，輸出頻率是正于光照強(qiáng)度的脈沖串/方波16。圖5.7 信號采集處理電路光強(qiáng)信號一般具有很大的動態(tài)范圍,單片機(jī)的檢測程序采用合適的檢測方法,才可獲得較高的檢測精度。為了檢測頻率,可將定時器 t0設(shè)置成16位計(jì)數(shù)器,用于對傳感器輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),在定時器 t0計(jì)數(shù)的同時,用另外一個定時器 t1來記錄從 t0開始計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)器溢出的時間,傳感器的輸出頻率可用如下公式計(jì)算

45、: 式中:n0是計(jì)數(shù)器t0的計(jì)數(shù)值; x0是計(jì)數(shù)器 t0的初始化計(jì)數(shù)值(因單片機(jī)的計(jì)數(shù)器是加法計(jì)數(shù)器) ; t1是計(jì)數(shù)器t1的計(jì)時時間; n1是在定時器t0從開始計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)結(jié)束這段時間內(nèi)計(jì)數(shù)器 t1從0開始計(jì)數(shù)所達(dá)到的計(jì)數(shù)值,、.在傳感器的輸出頻率較高時,應(yīng)將計(jì)數(shù)器 t0計(jì)數(shù)值 n0設(shè)為一個較大值(即 x0設(shè)為較小值) ;如果檢測光較弱,傳感器的輸出頻率較低,則應(yīng)將計(jì)數(shù)器 t0的計(jì)數(shù)值設(shè)為一個較小值(即 x0設(shè)為較大值)。這里有一個矛盾,將計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值設(shè)得比較大時,可獲得較高的檢測精度,但檢測需要的時間較長;將計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值設(shè)得比較小時,檢測需要的時間較短,但檢測精度相對較低。整個系統(tǒng)要求檢測的

46、精度較高,應(yīng)使用穩(wěn)定度較高的電源和精度、穩(wěn)定度高的單片機(jī)晶振。另外,對于700nm波長以上的檢測,軟件計(jì)算時可進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 圖5.8輸出頻率與電源電壓tsl230的輸出頻率與照度成正比例關(guān)系,圖5.7所示為25時的典型特性曲線,圖中s2=s3=l,p為入射光波長670nm.tsl230的最大輸出頻率典型值可以達(dá)到 1mhz,無光照時的暗頻率典型值不到 1hz,最大也不超過10hz. 表5.6 tsl230使用特性測試表參數(shù)測試條件最小典型最大單位fo輸出頻率s0=h，1=s2=s3=lee=130mw/cm2，p=670nm0.9511.05mhzee=0,s0=h，s1=s2=s3=l0.

47、110hzs1=h，s0=s2=s3=lee=13mw/cm2，p=670nm0.9511.05mhzee=0,s1=h，s1=s2=s3=l0.1310hzs0=s1=hs2=s3=lee=1.3mw/cm20.9511.05mhzee=0,s0=s1=hs2=s3=l0.510hztw輸出脈沖寬度s2=s3=l125550nss2或者s3=h1/2f0s非線性度fo=0khz10khz±0.1%fsfo=0khz100khz±0.2%fsfo=0khz1mhz±0.5%fs恢復(fù)到電源100us響應(yīng)到輸出新一個脈沖周期us響應(yīng)到程控變化新二個周期主頻脈沖us響應(yīng)

48、到輸出受控50 150ns 傳感器對輸出頻率的分頻功能使輸出范圍在多種，電源對輸出頻率的影響測量方法時都可達(dá)到最優(yōu)化。分頻系數(shù)為1時,輸出可以用頻率計(jì)、脈沖計(jì)數(shù)器或高速定時器來測量;分頻系數(shù)為10或100時輸出提供一個較低的頻率范圍,可用于高分辨率周期測量 圖5.9 輸出頻率與光照強(qiáng)度的關(guān)系sl230的光譜響應(yīng)特性如圖5.10所示,25環(huán)境下,在3001100nm的波長范圍內(nèi),傳感器均可以取得較好的響應(yīng)效果。 圖5.10光頻響應(yīng)特性6電路原理圖設(shè)計(jì)及仿真整個電路系統(tǒng)包括傳感器信號采集電路，鍵盤電路，繼電器部分電路，單片機(jī)控制電路，串行通訊電路,液晶顯示電路，等6個大的部分。整個電路圖見附錄。在

49、熟悉了解各個部分電路的功能后，開始選擇元器件，元器件的選擇的原則是要很好實(shí)現(xiàn)所要求達(dá)到的各項(xiàng)功能，同時選擇要做到合理，價格便宜，易于實(shí)現(xiàn)等因素。在確定好整個電路要實(shí)現(xiàn)的功能以及每個功能模塊的元器件的后，設(shè)計(jì)出原理圖，并用相關(guān)的電路設(shè)計(jì)軟件protel99se畫出設(shè)計(jì)好的原理圖，將完成的電路圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，發(fā)現(xiàn)了有錯誤時，回到原圖中進(jìn)行修改，修改后在進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，如果還有錯誤，繼續(xù)回到原圖中進(jìn)行修改，再檢查，如此反復(fù)，直到?jīng)]有錯誤。在完成電氣規(guī)則檢查沒有錯誤后，開始用protel仿真器進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)了錯誤后，回到原圖對原理圖進(jìn)行分析，并且修改出現(xiàn)錯誤的地方，接著再次進(jìn)行電氣規(guī)則檢查，無誤

50、后，對修改后所得到的圖用protel仿真器再次進(jìn)行仿真，最后得到了正確的結(jié)果5，6。在檢查無誤和用protel仿真器進(jìn)行仿真得到正確的結(jié)果后，對原理圖中的每個元器件進(jìn)行相應(yīng)的封裝（在此要注意封裝一定要準(zhǔn)確無誤，否則在導(dǎo)出pcb版時就會出錯，得不到正確的pcb版），對元器件進(jìn)行正確的封裝在原理圖設(shè)計(jì)界面創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表，然后在pcb版設(shè)計(jì)界面導(dǎo)出創(chuàng)建好的網(wǎng)絡(luò)表，于是在pcbpcb版設(shè)計(jì)界就會出現(xiàn)帶有飛線的各個元器件的外觀，根據(jù)pcb版的設(shè)計(jì)規(guī)則放置好各個元器件的位置，然后在禁止布線層規(guī)定pcb的大小，然后通過手工布線對pcb版開始布線，布線的過程中要特別注意線的粗細(xì)的區(qū)別；一般電源線要比普通的元器件的

51、連接線要粗，布線要盡量在水平方向和垂直方向，轉(zhuǎn)角一般采用45°，手工布線是一個比較復(fù)雜和繁瑣的過程，需要很小心謹(jǐn)慎的去規(guī)劃每條線的走向，有時需要反復(fù)多次的去修改，以期望達(dá)到最佳的布線效果，對雙層版進(jìn)行布線的過程中，當(dāng)無論怎樣布線都會線連接在一起的時候，這時要在pcb版上加過孔來實(shí)現(xiàn)布線，達(dá)到良好的布線效果，布線的效果對電路的正常工作有很大的影響，良好的布線會使實(shí)際電路受到的影響變得很小，從而使得電路能實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的各項(xiàng)功能。 7 軟件部分概述本系統(tǒng)軟件由單片機(jī)c語言編寫而成，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1，2。流程如圖6所示農(nóng)藥殘留毒性檢測儀控制系統(tǒng)其主要功能是：將光頻傳感器采集到的信號進(jìn)行處理，

52、當(dāng)單片機(jī)檢測到有通過光頻傳感器采集到的信號后，通過繼電器的控制，使單片機(jī)對檢測到的信號進(jìn)行處理，同時通過液晶顯示模塊實(shí)時顯示出相應(yīng)的結(jié)果，并用微型打印機(jī)將檢測到的結(jié)果打印出來，做到即時、快速、準(zhǔn)確地檢測。該系統(tǒng)的軟件部分包括傳感器信號檢測模塊，鍵盤模塊，串行通訊模塊，液晶顯示模塊等。 at89c55單片機(jī)提供了信號采集、處理，串行通訊接打印機(jī)和edm128128液晶顯示模塊所需接口。具體工作過程是：光頻傳感器接受到外部的光強(qiáng)信號后，通過內(nèi)部電路將光信號轉(zhuǎn)化為頻率信號送往單片機(jī)處理，單片機(jī)接受到外面的信號后，對接受到的信號進(jìn)行處理 ，控制液晶顯示模塊和串行通訊接打印機(jī)模塊開始工作，將處理后的信號

53、結(jié)果通過液晶顯示模塊顯示出來，同時，將結(jié)果打印出來。做到方便、直接、快速地知道檢測的結(jié)果。流程圖說明：當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位后，首先對其電路中所需要的資源進(jìn)行初始化。程序的主干是鍵盤掃描程序，當(dāng)一個子程序執(zhí)行完之后，回到鍵盤掃描程序，通過鍵盤掃描來確定下一步執(zhí)行什么操作。該系統(tǒng)包括界面初始化，檢測，對照，顯示和打印的過程都是通過鍵盤操作來控制的。另外系統(tǒng)還預(yù)留了一部分按鍵為以后的功能擴(kuò)展所使用。系統(tǒng)初始化程序調(diào)用放大100倍放大10倍放大0.01倍顯示預(yù)留開始，顯示初始界面打印預(yù)留放大1倍檢測預(yù)留預(yù)留放大0.1倍對照預(yù)留返回鍵盤掃描，按鍵？開始ny 圖7.1系統(tǒng)軟件流程圖8 系統(tǒng)調(diào)試81 硬件調(diào)試

54、根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯誤和工藝性故障。1.脫機(jī)檢查：用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。有時為保護(hù)芯片，先對各管座的電位（或電源）進(jìn)行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。2.調(diào)試：暫時排除目標(biāo)板的cpu和eprom，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。這部分工作是一種經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，一般來說，設(shè)計(jì)制作的樣機(jī)不可能一次性完好，總是需要調(diào)試的。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。82 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法：1）交叉匯編：用ibm pc/xt機(jī)對mcs51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時，可借助ibm pc/xt機(jī)的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到pc機(jī)，生成mcs51 hex目標(biāo)代碼和list文件。2）用匯編語言：現(xiàn)在有些單片std工業(yè)控制機(jī)或者開發(fā)系統(tǒng)，可直接使用匯編語言，借助crt進(jìn)行匯編語言調(diào)試。3）手工匯編：這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。這種方法的實(shí)質(zhì)就是對照mcs51指令編碼表，將源程