（控制理论与控制工程专业论文）电磁阀检测仪的设计和应用.pdf

武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 随着汽车控制技术的发展，汽车电磁阀的应用数量和种类越来越多，对电磁阀质量要 求也越来越高。 在现代汽车上，汽车的油路、气路通断控制和汽车的制动，无处不见电磁阀的身影。 电磁阀性能的好坏直接关系汽车的操作性能，甚至关系到驾驶人的安全。因此，电磁阀的 质量检测就显得十分重要了。 目前，国内使用的电磁阀检测仪是一种手动检测台。这种检测台操作复杂，对检测人 员要求较高，需要检测人员时刻紧盯压力表，操作人员的劳动强度非常大，速度也较慢。 尤其在检测精度方面，效果不能使人满意。发达国家使用的电磁阀检测仪都是自主开发的 自动检测台，没有通用的产品。因此，研发具有我国自主知识产权的汽车电磁阀自动检测 平台，对于推动我国的汽车工业发展具有重要的意义。 电磁阀检测仪以单片机为控制核心，加上前向采样通道、控制模块、显示模块，严格 按照测试规范对电磁阀自动进行检测，电磁阀每种故障显示一目了然，保证了产品的质量。 经过几个月的努力，完成了电磁阀检测平台的开发和调试工作。目前，该电磁阀检测 仪已经安装到了电磁阀的检测生产线上。经过长时间的运行，证明电磁阀检测仪运行稳定， 达到了预期的效果。 关键词：电磁阀检测；过流保护；有源滤波 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fa u t o m o t i v ec o n t r o lt e c h n o l o g y , t h e r ea r em o r ea n dm o r es o l e n o i d v a l v e su s e di nv e h i c l e s a l s o ，t h eq u a l i t yo fs o l e n o i dv a l v e si sr e q u i r e dm o r ea n dm o r eh i g h e r i nm o d e r nv e h i c l e s ，s o l e n o i dv a l v e sa r ea p p l i e di ns om a n yp l a c e s ，s u c ha si nc o n t r o l l i n go i l ， g a sv a l v e so no ro f fa n dt h eb r a k e t h ec a p a b i l i t yo fs o l e n o i dv a l v e si sd i r e c t l yr e l a t e dt ov e h i c l e p e r f o r m a n c e ，o re v e nr e l a t e dt ot h es a f e t yo fd r i v e r s t h e r e f o r e , t h eq u a l i t yo f s o l e n o i dv a l v e si s v e r yi m p o r t a n t a tp r e s e n t ，t h ed o m e s t i cs o l e n o i dv a l v ed e t e c t o ri sam a n u a li n s p e c t i n gp l a t f o r m t h i s i n s p e c t i n gp l a t f o r me x i ts o m el i m i t a t i o n s ，s u c ha st h ec o m p l e x i t yo fo p e r a t i o n , t h eh i g h e r r e q u i r e m e n tt ot h ed e t e c t i o ns t a f f , n e e d i n gt h ed e t e c t i o ns t a f ff o c u so np r e s s u r eg a u g e a ta l lt i m e s ， t h ev e r yl a r g e rl a b o ri n t e n s i t ya n dt h es l o w e rs p e e dt ot h eo p e r a t o r , p a r t i c u l a r l yi nt h ed e t e c t i o n a c c u r a c yt h ee f f e c t sn o tt ob es a t i s f a c t o r ya n ds o0 1 1 i nt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t h es o l e n o i d v a l v ed e t e c t o r sa r ea l ls e l f - d e v e l o p e da u t o m a t i cd e t e c t i o np l a t f o r m ，b u tn o tg e n e r a l - p u r p o s e p r o d u c t t h e r e f o r e ，r e s e a r c ht h ea u t o m a t i c a l l yd e t e c t i n gp l a t f o r mo w n e dt oc h i n ai n t e l l e c t u a l p r o p e r t yr i g h t s ，w h i c hi sg r e a ts i g n i f i c a n tt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fc h i n aa u t o m o b i l e i n d u s t r y t h ec o n t r o l l i n gc o r eo ft h es o l e n o i dv a l v ed e t e c t o ri sam c u ，c o u p l e dw i t hf o r w a r ds a m p l e c h a n n e l ，c o n t r o lm o d u l e ，d i s p l a ym o d u l e ，w h i c ha u t o m a t i c a l l yd e t e c ts o l e n o i dv a l v es t r i c t l y a c c o r d i n gt ot h et e s t i n gn o r m s i tm a k e st h es o l e n o i dv a l v ef a i l u r e sb ec l e a ra tag l a n c e , a n d e n s u r e st h eq u a l i t yo ft h ep r o d u c t s a f t e ro u re f f o r t si ns e v e r a lm o n t h s ，t h ed e v e l o p m e n ta n dd e b u g g i n go ft h es o l e n o i dv a l v e d e t e c t i n gp l a t f o r mh a v eb e e nc o m p l e t e d n o w , t h es o l e n o i dv a l v ed e t e c t o rh a sb e e ni n s t a l l e do n t h ep r o d u c tl i n e a f t e ral o n gp e r i o do fo p e r a t i o n ，i ti sp r o v e dt h a tt h es o l e n o i dv a l v ed e t e c t o r r u n ss t a b l y , w h i c hr e a c h e st ot h ed e s i r e de f f e c t k e yw o r d s ：s o l e n o i dv a l v ed e t e c t ；o v e r c u r r e n tp r o t e c t i o n ；a c t i v ef i l t e r 武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：垦壶日期：堡! 墨兰：兰 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名：曼鱼 、二 指导教师签名：二霉丝一 日 期：塑2 ：生：量： 一 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 1 1 项目研究的背景和意义 第一章绪论 随着自动控制技术的发展，电磁阀的应用越来越广泛。从大型的工业生产线，到汽车 的油路、气路通断控制，无处不见电磁阀的身影。例如在大型的工业生产线中，电磁阀被 用来控制液体流量太小和气体流量大小 i 】。在汽牟t ，发动机的电喷系统，a b s 防抱死系 统等等，都需要用电磁阀柬控制。尤其在汽车上，电磁阀性能的好坏直接关系到汽车的操 作性能甚至关系到驾驶人和乘客的生命安全，一旦有不舍格的电磁阀安装到汽车上，有 可能造成极大的安全事故，事故所造成的后果也是无法估量的。因此，在出厂前就需要对 电磁阀进行性能上的检测，保证不台格的产品不出厂。 但直到日前，针对电磁阀的检测内容、检测方法及检测设备仍尚无完整的国家标准或 行业、企业标准可供参考。因此，研究开发电磁阀特性测试仪具有非常重要的意义。 12 国内外研究现状 目前，厂家使用的电磁阀检测仪是一种手动检测台如图ll 所示 图1 1 电磁睡手动检测台 此手动检测台有一个垂直气缸臂和一个水平气缸臂，用来压紧被检测电磁阎。其中承 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 平气缸臂由于行程较短，只有1 个控制开关。垂直气缸臂由于行程较长，所以垂直气缸上、 下各有1 个气缸，上面的气缸容量较大，用于垂直压紧电磁阀，下面的气缸容量较小，主 要用于缓冲垂直气缸臂下降时的冲力，以及抬起垂直气缸臂。当需要垂直压紧电磁阀时， 需要先打开下面的气缸，然后打开上面的气缸，这时由于下面的气缸有少量气体，会对垂 直气缸臂的下降产生缓冲作用，再关闭下面的气缸，垂直气缸就会压紧被检测电磁阀。 手动检测台还有一个通气开关，将被检测电磁阀装到检测台上压紧后，就可以打开通 气开关给电磁阀通气。这样，手动检测台上一共有4 个开关，需要检测人员严格按照测试 规范控制这4 个开关的通断，并用导线接通和断开被检测电磁阀，通过观察进气口和出气 口的2 块压力表以及电源电压表和电流表来判断电磁阔的好坏。 这种检测台操作复杂，对检测人员的要求比较高，而且需要检测人员时刻紧盯压力表， 检测人员的工作量很大，而且误差较大，速度也较慢。尤其是在检测精度方面，效果不能 使人满意。 国外发达国家厂家使用的电磁阀检测仪全都是自主开发的，而且各厂家仅限于自己厂 家使用，并没有对外出售。因此，有必要自主开发一款自动化的电磁阀检测仅提高检测 精度和检测效率。 1 _ 3 系统开发概述 我们在原有手动检测台的基础上，开发了此电磁阀检测仪如图1 2 所示，咀全自动 控制来代替手动控制开关。 圈1 0 自主开发的全自动电磁阿检滔仪 武汉科技大学硕士学位论文第3 页 此检测仪在核心单片机的控制下，严格按照测试规范，依次进行各个性能检测，检测 的过程中，对各种状态下的电压、电流和进出口压力进行显示。检测结束后，直接显示检 测结果，非常直观。 在检测的过程中，检测人员只需要将被检测电磁阀放到检测台上，按一下“开始检测 按钮，电磁阀检测仪就会自动将被检测电磁阀压紧，并开始检测，待检测完毕之后，又会 自动将被检测电磁阀松开，并且亮一个表示检测结果的指示灯，这样，检测人员就不用紧 盯检测仪，只需要在检测结束后关注亮什么指示灯，即可知道检测结果，降低了检测人员 的劳动强度。而且一位检测人员至少可以操作2 台检测仪甚至更多，大大提高了工作效率， 并且避免了人为因素所造成的错误检测。 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 2 1 电磁阀原理 第二章系统硬件设计 电磁阀由电磁部件和阀体组成。电磁部件由固定铁芯、动铁芯、线圈等部件组成；阀 体部分由滑阀芯、滑阀套、弹簧底座等组成【3 1 。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致 流体通过阀体或被切断，以达到开关或改变流体方向的目的【刖。得电时，线圈励磁，电磁 铁吸合，动铁芯上部带弹簧的密封块把排气口关闭，气流从进气口进入阀门，起到控制作 用；失电时，电磁力消失，动铁芯在弹簧力作用下离开固定铁芯向下移动，将排气口打开， 堵住进气口，阀门因失电而改变开关状态【5 】【6 1 。 2 2 系统设计要求 该电磁阀检测系统利用原有检测台的垂直气缸臂和水平气缸臂，将电磁阀固定在操作 台上，然后对电磁阀的进口通气，分别闭合、断开电磁阀，通过测量电磁阀进、出口两端 的压力来判断电磁阀是否合格。 电磁阀有以下1 1 种不合格状态：短路、断路、吸合电压高、通气慢、不通气、放气慢、 不放气、电磁阀漏气、阀体本身漏气、不回位和线圈搭铁。再加上一种合格状态，因此， 一共有1 2 种状态输出，可使用1 2 个l e d 来表示这1 2 种状态。并且还需要显示电磁阀的 通电电压和流过电磁阀的电流，以及进气口压力、出气口压力，我们可选择数码管来进行 显示。 同时，系统还要求记录一天内检测的产品合格的数量和不合格的数量，并显示合格率， 我们可以增加存储芯片c a t 2 4 w c 0 2 来记录合格和不合格数，并且用数码管进行显示。因 此，我们初步设计电磁阀检测仪操作面板如图2 1 所示。 其中，气源压力、电源、进气压力、计数、电流和出气压力是用4 位数码管来显示。 1 1 1 是故障指示灯，每个灯代表一种故障状态，用红色的发光二极管来显示，“合格是 合格指示灯，用绿色发光二极管来显示。右面九个圈代表按键，“复位 代表系统复位按 键，用来给系统复位；“开始 代表开始检测，“停止 代表在检测的过程中可以随时停止， “正品 用来显示已检测的正品数，“次品 显示已检测的次品数，“删除 用于清除历史 记录，“a 、“b 、“c 三个键备用，“a ”键一般被用作确认键，“b ”键被用作取消键； 当按下“删除键后，再按下“a ”键则确认删除，按下“b 键则取消删除，“c 键保 留，用于以后的功能扩展。 武汉科技大学硕士学位论文第5 页 2 3 系统硬件框图 图2 1电磁阀检测仪操作面板 由以上系统分析，我们可以确定系统由如下几部分组成：前向采样通道、采样信号和 检测结果显示、控制输出、数据存储和键盘输入等，系统框图如图2 2 所示。 j 数据l l 在储| 图2 2 系统硬件框图 其中，前向采样通道由压力传感器、低通滤波电路、模拟多路开关和a d 转换电路构 成，压力信号由压力传感器检测，压力传感器将压力信号转换成4 - - 2 0 m a 信号，我们还 需要在滤波电路中加一个精确电阻，将压力传感器的4 - - 2 0 m a 信号变换成在a d 转换器量 程范围之内的电压信号。 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 第三章前向采样通道 前向采样通道完成模拟量的采集，并转换成数字量送到单片机。系统的采样精度完全 取决于前向采样通道，因此，前向采样通道对于系统的重要性不言而喻。前向采样通道主 要由信号处理单元、模拟多路开关单元和a d 转换单元组成。下面，分别就各部分的功能、 组成、原理和电路作进一步的介绍。 3 1 信号处理单元 信号处理单元一般包括标度变换器和滤波电路吲【引。标度变换器即是我们的压力传感 器，负责将压力信号变换成电压或电流信号，供a d 转换器来采样。我们选用了4 - - 2 0 m h 信号输出的压力传感器，在电路板上加一个精确的5 0 0 欧姆的电阻，将4 2 0 m a 信号转换 成2 1 0 v 电压信号，方便a d 采样f 9 】。 信号在传输的过程中会有一些干扰，需要加滤波电路滤除无用信号，下面，我们主要 介绍一下有源滤波电路。 3 1 1 有源滤波电路 在实际的电子系统中，输入信号往往包含一些不需要的信号成份。必须设法将它衰减 到足够小的程度，或者把有用信号挑选出来，为此，可采用滤波器。滤波器是一种能使有 用频率信号通过，而同时抑制或大大衰减无用频率信号的电子装置。以往模拟滤波器主要 采用无源r 、l 和c 组成。6 0 年代以来，集成运放得到了迅速的发展，由它和r 、c 组成 的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电 压增益和输入阻抗均很高，输出阻抗又很低，构成有源滤波器后还具有一定的电压放大和 缓冲作用【l o 】。但是，集成运放的带宽有限，所以有源滤波器的最高工作频率受运放的限制。 3 1 2 有源滤波电路的分类 通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻 带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。理想滤波电路在通带内应具有零衰减的幅频响 应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减【l l 】。按照通带和阻带的相互位 置不同，滤波电路通常可分为以下几类： 1 ) 低通滤波电路。低通滤波电路的幅频响应曲线如图3 1 所示，其中舢表示低频增益， | a i 为增益的幅值。由图3 1 可知，低通滤波电路的功能是使从零到某一截止角频率c a ) h 的低频信号通过，而对于大于h 的所有频率则完全衰减，其带宽b w = h 。 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 i a l 0 h(1) 图3 1 低通滤波电路的幅频响应曲线 2 ) 高通滤波电路。高通滤波电路的幅频响应曲线如图3 2 所示，在0 ( - ) l 范围内的频 率为阻带，高于l 的频率为通带。理论上，它的带宽b w = o o ，但实际上，由于受有 源器件带宽的限制，高通滤波电路的带宽也是有限的。 0(o l 图3 2 高通滤波电路的幅频响应曲线 3 ) 带通滤波电路。带通滤波电路的幅频响应曲线如图3 3 所示，其中l 为低边截止角频 率，h 为高边截止角频率，o 为中心角频率。它有两个阻带：o ( i ) h ， 因此带宽b w = h 一l 。 0 l0 oh ( - ) 图3 3 带通滤波电路的幅频响应曲线 4 ) 带阻滤波电路。带阻滤波电路的幅频响应曲线如图3 4 所示，它有两个通带：o ( - ) l ，和一个阻带：( - ) h 、a c q u i r e b l d a t a jh i - 2 t 1 4 f 卜t 刊 图3 1 3 利用c s 信号控制转换和读操作的时序 选用那种模式，取决于系统中哪种模式比较容易控制，经过考虑，我们选择了将c s 口 和r c 都接单片机i o 口，在编程时可以选择两种模式中的任意一种，增加了系统编程的 灵活性。 3 3 4 a d 9 7 6 与单片机的连接 a d 9 7 6 与单片机连接如图3 1 4 所示。由于a d 9 7 6 是1 6 位的a d 转换器，精度要求较 高，所以在选用滤波电容时，我们都选用了钽电容。因为钽电容寿命长、耐高温、准确度 高、滤波性能极好，在钽电解电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所 在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积 性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。 在a d 9 7 6 与单片机的连接中，有一点要极其注意，那就是数字电源和模拟电源要分开 供电，否则极其容易受到干扰，使a d 9 7 6 的输出值不稳定，波动很大。在我们第一次的设 计中，数字电源和模拟电源是共用的，a d 采样值总是有2 0 3 0 的波动，这么大的波动是 不能接受的。经过查看资料和多次实验，最终我们发现问题出在数字电源和模拟电源共用 上，后来用2 台电源实验，采样值波动就非常小了。因此，在图中，有一个5 v c c 和一个 v c c ，其中v c c 代表数字电源，5 v c c 代表模拟电源。v c c 直接来自外部开关电源，5 v c c 是从+ 1 2 v 经过7 8 0 5 变换到+ 5 v 。 第1 6 页武汉科技大学硕士学位论文 6 c z l 1 0 4 3 u 1 9 v n g n d l r 口 r 杉4 a ( 4 c a p g p i d 2 d g n d v d l g b u s y r ，c b y 订三 d o d l d 2 d 3 d 4 d 5 d 6 所 c s d 0 d l d 2 d 3 阴 d 5 d 6 d 7 图3 1 4a d 9 7 6 与单片机连接图 前向采样通道对系统的采样精度起着极其重要的作用。系统前向采样通道设计的难点 在于如何选择适合系统功能的最佳芯片。同一种功能的芯片有几十种，但是要选择一款适 合系统功能的却不是很容易。因此要多查资料，挑选一款合适的芯片。例如a d 转换芯片， 从串行到并行的，从8 位到1 6 位的，从并行比较型到双积分型，性能各有差异，经过比 较并做实验，我们最终选择了并行1 6 位的逐次比较型a d 转换器a d 9 7 6 ，其良好的性能 使提高了系统的采样精度。 世= 一 箨 一 争州 武汉科技大学硕士学位论文第1 7 页 第四章系统输出通道 检测系统如何来控制系统动作，如何显示检测结果，就靠系统的输出通道。系统的输 出通道包括采样值显示单元、检测结果显示单元、控制输出单元和存储单元。下面，分别 介绍这几个单元的组成、原理和电路结构。 4 1 采样值显示单元 由于系统种所要显示的数据有6 个，每个数据4 位，如果直接用单片机的i o 口接数 码管显示，i o 口肯定不够用，而且如果直接用i o 口显示，需要不停地刷新i o 口，很占用 系统资源，因此，我们选择专用的数码管显示驱动芯片c h 4 5 2 来连接动态数码管。 c h 4 5 2 是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。c h 4 5 2 内置时钟振荡电路，可以动态 驱动8 位数码管或者6 4 位l e d ，具有b c d 译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功 能；同时还可以进行6 4 键的键盘扫描；c h 4 5 2 通过可以级联的4 线串行接口或者2 线串 行接口与单片机等交换数据；并且可以对单片机提供上电复位信号【 j 。 4 1 1c h 4 5 2 的特点 内置电流驱动级，段电流不小于1 5 m a ，字电流不小于8 0 m a 。 动态显示扫描控制，直接驱动8 位数码管、“位发光管l e d 或者6 4 级光柱。 可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者b c d 译码方式。 b c d 译码支持一个自定义的b c d 码，用于显示一个特殊字符。 数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环。 各数码管的数字独立闪烁控制，可选快慢两种闪烁速度。 任意段位寻址，独立控制各个l e d 或者各数码管的各个段的亮与灭。 6 4 级光柱译码，通过6 4 个l e d 组成的光柱显示光柱值。 扫描极限控制，支持l 到8 个数码管，只为有效数码管分配扫描时间。 可以选择字驱动输出极性，便于外部扩展驱动电压和电流。 内置6 4 键键盘控制器，基于8 8 矩阵键盘扫描。 内置按键状态输入的下拉电阻，内置去抖动电路。 键盘中断，可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。 提供按键释放标志位，可供查询按键按下与释放。 支持按键唤醒，处于低功耗节电状态中的c h 4 5 2 可以被部分按键唤醒。 同一芯片，可选高速的4 线串行接口或者经济的2 线串行接口。 4 线串行接口：支持多个芯片级联，时钟速度从o 到2 m h z ，兼容c h 4 5 1 芯片。 第1 8 页武汉科技大学硕士学位论文 4 线串行接口：d i n 和d c l k 信号线可以与其它接口电路共用，节约引脚。 2 线串行接口：支持两个c h 4 5 2 芯片并联( 由a d d r 引脚电平设定各自地址) 。 2 线串行接口：时钟速度从5 0 0 h z 到2 0 0 k h z ，兼容两线1 2 c 总线，节约引脚。 内置上电复位，可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。 内置时钟振荡电路，不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件，更抗干扰。 支持低功耗睡眠，节约电能，可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。 可选两种封装：s o p 2 8 、d i p 2 4 s ，引脚与c h 4 5 1 芯片兼容。 4 1 2c h 4 5 2 功能说明 单片机可以通过4 线串行接口或者2 线串行接口控制c h 4 5 2 芯片，c h 4 5 2 的数码管 显示驱动与键盘扫描控制之间相互独立，单片机可以通过操作命令分别启用、关闭、设定 这两个功能。c h 4 5 2 的4 线串行接口是由硬件实现的，单片机可以频繁地通过串行接口进 行高速操作，而绝对不会降低c h 4 5 2 的工作效率；但是2 线串行接口是由软件与硬件共同 实现的，所以不适合不间断地频繁操作【l 引。 c h 4 5 2 对数码管和发光管采用动态扫描驱动，顺序为d i g 0 至d i g 7 ，当其中一个引 脚吸入电流时，其它引脚则不吸入电流。c h 4 5 2 内部具有电流驱动级，可以直接驱动0 5 英寸至1 英寸的共阴数码管，段驱动引脚s e g 6 - - 一s e g 0 分别对应数码管的段g 段a ， 段驱动引脚s e g 7 对应数码管的小数点，字驱动引脚d i g 7 d i g 0 分别连接8 个数码管的 阴极；c h 4 5 2 也可以连接8 8 矩阵的发光二级管l e d 阵列或者6 4 个独立发光管或者6 4 级光柱；c h 4 5 2 可以改变字驱动输出极性以便直接驱动共阳数码管( 不译码方式) ，或者 通过外接反相驱动器支持共阳数码管，或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。 c h 4 5 2 支持扫描极限控制，并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为l 时，唯一的数码管d i g 0 将得到所有的动态驱动时间，从而等同于静态驱动；当扫描极限 设定为8 时，8 个数码管d i g 7 - - - ，d i g 0 各得到1 8 的动态驱动时间；当扫描极限设定为4 时，4 个数码管d i g 3 一d i g 0 各得到1 4 的动态驱动时间，此时各数码管的平均驱动电流 将比扫描极限为8 时增加一倍，所以降低扫描极限可以提高数码管的显示亮度。 c h 4 5 2 内部具有8 个8 位的数据寄存器，用于保存8 个字数据，分别对应于c h 4 5 2 所驱动的8 个数码管或者8 组每组8 个的发光二极管。c h 4 5 2 支持数据寄存器中的字数据 左移、右移、左循环、右循环，并且支持各数码管的独立闪烁控制，在字数据左右移动或 者左右循环移动的过程中，闪烁控制的属性不会随数据移动。 c h 4 5 2 支持任意段位寻址，可以用于独立控制6 4 个发光管l e d 中的任意一个或者数 码管中的特定段( 例如小数点) ，段位编址顺序与键盘编址一致，编址从0 0 h 到3 f h 。当 用“段位寻址置l 命令将某个地址的段位置1 后，该地址对应的发光管l e d 或者数码管 的段会点亮，该操作不影响任何其它l e d 或者数码管其它段的状态。 c h 4 5 2 支持6 4 级的光柱译码，用6 4 个发光管或者6 4 级光柱表示6 5 种状态，加载新 的光柱值后，编址小于指定光柱值的发光管会点亮，而大于或者等于指定光柱值的发光管 武汉科技大学硕士学位论文第1 9 页 会熄灭。 c h 4 5 2 默认情况下工作于不译码方式，此时8 个数据寄存器中字数据的位7 位o 分 别对应8 个数码管的小数点和段g 段a ，对于发光二极管阵列，则每个字数据的数据位 唯一地对应一个发光二级管。当数据位为l 时，对应的数据管的段或者发光管就会点亮； 当数据位为0 时，则对应的数据管的段或者发光管就会熄灭。例如，第三个数据寄存器的 位o 为l ，所以对应的第三个数码管的段a 点亮。通过设定，c h 4 5 2 还可以工作于b c d 译码方式，该方式主要应用于数码管驱动，单片机只要给出二进制数b c d 码，由c h 4 5 2 将 其译码后直接驱动数码管显示对应的字符。b c d 译码方式是指对数据寄存器中字数据的位 4 位o 进行b c d 译码，控制段驱动引脚s e g 6 - s e g 0 的输出，对应于数码管的段g 段 a ，同时用字数据的位7 控制段驱动引脚s e g 7 的输出，对应于数码管的小数点，字数据 的位6 和位5 不影响b c d 译码。如果需要在数码管上显示字符0 ，只要置入数据0 x x 0 0 0 0 0 b 或者0 0 h ；需要显示字符“0 ( 0 带小数点) ，只要置入数据l x x 0 0 0 0 0 b 或者8 0 h ；类似 地，数据l x x 0 1 0 0 0 b 或者8 8 h 对应于字符“8 ( 8 带小数点) ；数据0 x x l 0 0 1 1 b 或者1 3 h 对应于字符“= ；数据0 x x l l 0 1 0 b 或者1 a h 对应于字符“一( 小数点) ；数据0 x x l 0 0 0 0 b 或者1 0 h 对应于字符( 空格，数码管没有显示) ：数据0 x x l l l l 0 b 或者1 e h 对应于自定 义的特殊字符，由“自定义b c d 码 命令定义。 4 1 34 线串行接口 c h 4 5 2 具有硬件实现的高速4 线串行接口，包括4 个信号线：串行数据输入线d i n 、 串行数据时钟线d c l k 、串行数据加载线l o a d 、串行数据输出线d o u t 。其中，d i n 、 d c l k 、l o a d 是带上拉的输入信号线，默认是高电平；d o u t 在未启用键盘扫描功能时 作为串行数据输出线，在启用键盘扫描功能后作为键盘中断和数据输出线，默认是高电平。 d i n 用于提供串行数据，高电平表示位数据1 ，低电平表示位数