浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（论文）
图3-25 6位LED数码显示器接口的电路
图3-25是使用8155作为6位LED数码显示器接口的电路，其中8155的A口为输出口（段控口），用以输出8位显示段码（包括小数点）。考虑到LED显示器的段电流为8mA左右，不能用8155的A口直接驱动，因此要加1级电流驱动。电流驱动即可以用反相的，也可以用相同的。反相电流驱动器经常使用7406；同相电流驱动器则采用7407或74LS244。（注意：使用OC门7406或7407时要加上拉电阻）
C口作为输出口（位控口），以PC0～PC5输出位控信号。由于位控信号控制的是LED显示器的公共端，驱动电流较大，8段全亮时需要40～60mA。因此必须在C口与LED的位控线之间增加电流驱动器以提高驱动能力，常用的有SN75452（反相）、7406（反相）或7407（同相）等。
3.10.2 键盘接口电路
对于8751或8051型单片机来说，如果不再外扩程序存储器的话，则可以利用P0～P2口中的任意两个口构成多打8*8的键盘，其中1个作为输出口，1个作为输入口，既可以采用扫描法，也可以采用线反转法。
如果单片机本身的口线已被占用的话，则可以通过外扩I/O接口芯片来构成键盘借口电路，较常用的是8155、8255A等接口芯片，图3-26是采用8155接口芯片构成2*6键盘的接口电路，其中B口为输入，作为行线；C口为输出，作为列线。
图3-26 采用8155接口芯片构成2*6键盘的接口电路
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浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（论文） 在本次的毕业设计中我们的显示与键盘的设计如图3-27。其中显示器5个按键10
个。
图3-27 显示与键盘的设计图
显示器可显示通道、温度、升降温速率、恒温时间这几项功能。10个按键盘分别为SET：恒温设置键；SETUP：升温速率设置键；SETDN；降温速率设置键；SETTM：恒温时设置键盘；CHN：通道选择键；SUM：增一键；RL：右移键，ENTER：回车键盘；DTS：显示键。
3.11 DAC7521数模转换接口
数模转换电路的主要任务是:将模糊自整定PID控制器输出的数字量转换成可控硅过零触发电路所需的模拟控制量。本系统采用的触发芯片TL494的触发电压需调至0～10V，移相范围0°～170°，故每度所需的移相电压
?UP?10V170??58.82?mV? （3-3） 控制0.1°所需移相电压增量为5.882 mV。这里采用12位DAC7521作为数模转换器，其满度输出10 V，输出电流经运放OP07变成电压，分辨率为
1LSB?10V212?2.44?mV? （3-4）
每个量化单位可控制的移相角设为x°，则0.10°/5.882°= x°/2.44，即 x?0.1??2.445.882?0.04? （3-5） 可见控制器的控制平滑度和精度，都有较大的余量。D/A转换器的接口逻辑如图3-28所示。
图3-28 数模转换接口电路
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浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（论文） DAC7521从8031的8位数据线上获取12位的数据必须分两次进行。为了防止D/A转换书输出会有“毛刺”现象，这里采用了两级缓冲器结构。
即8031先把低8位送入第一级缓冲器，然后再送高4位数据时，同时选通第二级的两片74LS373构成的第一级缓冲器，使12位数据同时出现在DAC7521的数据输出线上，进行D/A转换。D/A输出的电流经OP07反相后变为0—10V的电压信号。
3.12 隔离放大器的设计
3.13 可控硅调功控温
可控硅调功控温具有不冲击电网，对用电设备不产生干扰等优点，是一种应用广泛的控温方式。所谓调功控温就是在给定周期内控制可控硅的导通时间，从而改变加热功率，来实现温度调节。设采取(控制)周期为T,在T周期内工频交流电的半周波数为N，如全导通时额定加热功率为PH则实际的平均加热功率与T周期内实际导通的半周波数n成正比，[15]即
P?nPHN （3-12）
__3.13.1 过零触发调功器的组成
目前，采用可控硅进行功率调节的触发方式有两种:过零触发、移相触发。移相触发方式调功实际上是控制可控硅的导通角，达到调节功率的目的，此方式易造成电磁干扰且电路复杂。据文献专门介绍:采用移相触发的可控硅交流调功装置，往往在可控硅导通的瞬间使电网电压出现畸变，当控制角为90°时，产生的三次谐波电流为基波电流的50%五次谐波也可达基波的1/6。这些谐波分量引起电网电压波形畸变，功率因数下降，给其它用电设备和通讯系统的工作带来不良影响。为此，人们研究了各种避免电压瞬时大幅度下降和抑制高次谐波的方法，过零触发方式很好地解决了此类问题，它可把可控硅导通的起始点限制在电源电压过零点，从而大大降低了谐波分量。然而，传统的可控硅过零触发调功器由同步脉冲产生电路、检零电路、隔离电路组成，结构复杂，降低了可靠性，而且采用分立元件，器件的离散性和温漂严重影响调功器控制精度及使用寿命。
实现可控硅调功控温需解决3个技术关键:①获取工频交流电源的过零触发脉冲，作为触发双向可控硅的同步脉冲:②将控制算法得到的控制量变为可控硅在周期内的导通时间:③隔离工频交流电源强电对单片机系统和控制电路弱电的干扰。根据上述要求设计的可控硅调功控温电路如图3-30所示。该调功器主要由跟随器、PWM脉冲形成电路、光隔离/光耦合过零双向可控硅驱动器及电源四部分组成。[15]
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图3-30 可控硅调功原理图
3.13.2 主要电路介绍
(1)PWM脉冲形成及脉宽调制电路TL494是德克萨斯仪器公司研制的双端脉宽调制器，其功能框图与引脚如图3-31所示。
图3-31 TL494功能框图与引脚
TL494在开关电源中应用较多，在此，利用其脉宽调制功能构成脉冲形成及脉宽调制电路。将芯片的5,6脚分别接振荡器的电阻、电容，通过改变电阻、电容的大小，即可调节振荡器频率(为了保证振荡器的稳定性，应采用金属膜电阻和漏电流的电容)。振荡器产生的锯齿形振荡波被送到PWM比较器的反相输入端，脉冲调宽电压送到PWM比较器的同相输入端，通过PWM比较器进行比较，输出一定宽度的脉冲波。当调宽电压变化时，TL494输出的脉冲宽度也随之改变，从而改变开关管的导通时间，达到调节、稳定输出电压的目的。
脉宽调宽电压可由3脚直接送入的电压来控制，也可分别从两个误差放大器输入端送入，通过比较、放大经隔离二极管输出到PWM比较器的正相输入端，此时3脚应接RC网络，提高整个电路的稳定性。本设计将两个误差放大器的输入端和反馈接地，将3脚直接接控制电压，这时比较器A7输出为一定额率的脉冲信号，将13脚接地，则触发器不起作用，所以改变控制电压大小，即可改变10脚输出脉冲的宽度。
(2)光隔离/光耦合过零双向可控硅驱动器MOC3041新型器件MOC3041的使用使调功
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浙江工业大学浙西分校信息与电子工程系毕业设计（论文） 器电路变得非常简练，它集光电隔离、过零检测功能于一身，具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、无噪声等优点，图3-32为其构成的可控硅基本驱动电路。
图3-32 可控硅基本驱动电路
图中有关元件功能如下:
Rs,Cs为吸收电路，并接在功率可控硅的阳极和阴极之间，起保护作用。因为负载若为感性，可控硅通、断时会产生较大的反电动势，可能引起可控硅的损坏，在相关电路上并联吸收电路后，就能削弱高的瞬时电压，从而保护可控硅。一般Cs,Rs取值靠经验确定，暂无一套完整的计算方法。经验公式如下：
RS?10~50? （3-13） CS??2~4?I??10?3??F? ，
3.14 单片机开关稳压电源设计
单片机开关电源电路如图3-33,指标如下:
输入:AC150～270V.输出电压:DC±5V±20mV,0～3A,12V±30mV,0～0.3A;各路电源电压调整率:<10mV(150～270V).各路负载电流调整率:<20mV(空载到满载)。各路输出电压尖峰:≤20mV(满载)。开关频率:75kHz±5%;电源效率:≥60%;温升:约30℃。
图3-33 单片机开关电源电路原理图
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