四川理工学院本科毕业（设计）论文
图4-4 ULN2003A驱动电路
图4-5 ULN2003A方框图
ULN2003A内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，但独每个单元驱动电流最大可达350mA，9脚可以悬空。比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。
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输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下: ULN2003A的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。ULN2003A 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，使用于各类要求高速大功率驱动的系统。
4.4 RS485总线设计
PC机使用RS-485总线控制单片机串口通信。它与传统的RS-232接口标准相比，其在通信速率、传输距离、抗干扰能力有了很大的提高，本设计考虑到远距离控制，所以采用RS-485总线。该部分的设计有两部分：PC机RS-232/RS-485电平转换电路和RS-485通信接口电路。
4.4.1 RS-232/RS-485电平转换电路
PC机只配备了标准的RS-232串口，因此还必须加上RS-232和RS-485转换电路，才能实现通信。RS232C与RS485 转换电路设计选用SN75LBC184芯片。图4-6所示为SN75LBC184芯片逻辑功能图。
DED34RE26A7BR1
图4-6 SN75LBC184逻辑功能图
SN75LBC184 是美国TI公司生产的一种RS485接口芯片,可在总线上连接64 个收发器。其工作原理如图1所示。发送使能端DE为高电平,SN75LBC184作为发送器,数据从第4脚输入,第6、7脚输出,其中7脚输出信号的非;接收使能RE为高电平, SN75LBC184作为接收器,信号从6脚或7脚输入, 1脚输出 。
利用SN75LBC184设计的RS232C与RS485转换电路如图4-7所示。选用PC 机的COM2 接口,但COM2的9个端口只使用其中的RTS、RXD、TXD与GND四个端口, 以构
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成简易的四线通信线路。该电路使用了三片光电耦合器TLP521-1进行隔离, 这使PC机与SN75LBC184之间完全没有了电的联系,从而提高了工作的可靠性。当
VCC+5VSN75LBC184VCC6BRRE3301.8KRXD1234.7K44.7KDE7AT5RTS4.7K4.7KTXDRS232
图4-7 RS-232/RS-485电平转换电路
RS232的RTS端为逻辑电平1(-12V)时,光电耦合器的发光二极管不发光,光敏三极管不导通,输出端为TTL逻辑电平1(+5V),此时选中RS485的DE端允许RS485接收, 这样, RS232的TXD端就可以发送数据(工作逻辑与RTS端相似)。当RS232的RTS端为逻辑电平0(+12V)时,光电耦合器的发光二极管发光,光敏三极管导通,输出端为TTL逻辑电平0(0V) ,此时选中RS485的RE端允许RS485发送。当RS485的R端的输出为逻辑电平1时,光电耦合器发光二极管不发光,光敏三极管不导通,这样,在RS232输出停止时,其TXD电平为-12V,电容被充电到-12V以使其输出也变成-12V,即逻辑电平1;当其输出为逻辑电平0时,光电耦合器发光二极管发光,光敏三极管导通,这时,其输出为+ 5 V,也在RS232逻辑电平0的范围之内,即为逻辑电平0。
4.4.2 RS-485终端单片机接口电路
由于单片机的逻辑电平一般规定为TTL电平，所以单片机与SN75LBC184的连接电路就较简单一些，如图4-8所示。
AT89C52的P3.0、P3.1引脚分别与SN75LBC184的R、D引脚相连，这样，当单片机有关串行数据的操作包括数据输入和输出都能可以由这三个引脚完成。当然在上位机向下发送数据时，对于分布式系统当中的每个单片机系统的接受，应该遵从一定的数据传输协议，以便上位机发送的数据能有效地被分布，单片机系统
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能可靠的接受，同时单片机系统采集的现场数据同样也可以应该可靠的被上位机接收到。
+5VSN75LBC184RREAT89C521234P1.7P3.1P3.06ADE7BGND5T 图4-8 RS-485通信接口电路
4.5 键盘
键盘是由若干个按键组成的，是向系统提供操作人员的干预命令及数据的接口设备。在单片机应用系统中，为了控制系统的状态，以及向系统中输入数据时，键盘是不可缺少的输入设备，它是实现人机对话的纽带。
键盘按其结构形式可分为编码键盘和非编码键盘两种方式。编码键盘通过硬件的方法产生键码，它具有接口简单，响应速度快，但需要专用的硬件电路。非编码键盘是通过软件的方法产生键码，它不需专用的硬件电路，结构简单，成本低廉，但响应速度不如编码键盘。在本设计中，由于按键的数目少，单片机I/O口资源充裕，所以采用编码键盘。
键盘是由按键构成的，键的闭合与否通常用高、低电平来进行检测。键闭合时，该键为高电平；键断开时，该键为低电平。
键的闭合与断开都是利用其机械弹性，由于机械弹性的作用，键在闭合与断开的瞬间均有抖动过程，抖动的时间一般是5~10ms。为了使CPU对键的一次闭合仅做一次键处理，必须去抖动。去抖动有硬件的方法和软件的方法两种。软件去抖动就是检测到有键按下时，执行一个10~20ms的延时子程序后，再确认键是否仍然保持闭合状态。如仍闭合，则确认为此键按下，消除了抖动影响。
考虑该系统的复杂程度，决定选用独立式键盘。独立式键盘直接用I/口线连接。每个按键接一根输入线，占用一根I/O口线，各键的工作状态互不影响。独立式键盘的工作方式有查询式和中断式，本设计采用查询式，如图4-9所示。
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图4-9 独立式键盘24