广州赛健药学与检验系实习报告-医学论文

CK CK 300300温控仪温控仪 键盘显示板测绘键盘显示板测绘 电路图电路图 框图框图 管脚图管脚图 原理图原理图 课程设计课程设计 CK 300温控仪 键盘显示板测绘 电路图 框图 管脚图 原理图 第一章 微电脑温控仪原理 1 1 工作原理说明及结构框图 CK 300型微电脑控温仪是采用微型计算机新技术而设计的一种温度自动控制 机 主机用8031作CPU 还包括有16位8段LED数码管显示器 16个键的键盘和11 个发光二极管的指示灯供用户操作和显示信息 这种控温仪采用测温电路 高精 度低温漂移放大器 滤波电路 A D转换系统 反馈控制 具有开关量和模拟量输 出 模拟输出信号电流4 20mA 本仪器在硬件和软件上采用多种抗干扰措施 因此 抗干扰能力特别强 在各种条件下都能正常工作 它现已被广泛应用与实际生产 发挥了巨大的经济 效益 图1 1 微电脑温控仪的硬件结构框图 该系统通过16个LED数码显示器 可实时显示程序运行段号 所以设定时间 目 标温度以及运行时间 现场温度一目了然 直观醒目 除此以外仪器具有体积小 重量轻 抗干扰能力强等特点 该系统以PT100铂热变电阻做传感器 精度高 0 2 控温范围宽 25 152 5 能定时输出开关信号去执行某种动作以及能提供所要求的温度工艺曲线的 转折点的开关量输出 这种性质就给使用者根据需要控制某种动作提供了方便 从而扩大了设备的功能 图1 2 温控仪的温度工艺曲线 1 2 功能电路图及原理详细说明 在这次毕业设计中 本人测绘的是键盘显示板 电路原理图见附录一 键盘显示板主要的用8279芯片控制的显示 8279芯片控制138P译码器 138P译码 器控制LED译码器显示温度 11个发光二极管指示灯 矩形的键盘16位的构成的 显示板 CK 300M型控温仪采用8279可编程键盘 显示器接口芯片 配合一个4 4的16键键盘 以及16只LED八段数码管实现了工艺流程及实时信息显示 8279采用外译码方式 外部译码器对扫描输出端SL0 SL3上的二进制计数进行译码 以产生对键盘或显示的扫描信号 8279的输出端 OUTA OUTB经反向驱动后接数码管的a dp 工艺流程指示灯由74LS164控制 状态信号由0831的P1 6串行输入 经74LS1 64并行输出控制11个发光二极管的亮灭 1 3 程序流程及分析介绍 标志单元说明 8279的性能 8279采用单 5V电源供电 40脚封装 DB0 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读 写操作 A0 缓冲器低位地址 当A0为高电平时 表示数据总线上为命令或状态 当为低电平时 表示数据总线上为命令或状态 当为低电平时 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 将缓立器读出 将数据从外部数据总线写入8279 的缓冲器 RL2 1 40 VCC 4 40 vcc RL3 2 39 RL 1 CLK 3 38 RL 0 IRQ 4 37 CNTL STB RL4 5 3 6 SHIFT RL5 6 35 SL 3 RL6 7 34 SL 2 RL7 8 33 SL 1 RESRT 9 32 SL 0 RD 10 31 OUT B0 WR 11 30 OUT B1 DB0 12 29 OUT B2 DB1 13 28 OUT B3 DB2 14 27 OUT A0 DB3 15 26 OUT A1 DB4 16 25 OUT A2 DB5 17 24 OUT A3 DB6 18 23 BD DB7 19 22 CS VSS 20 21 A0 图1 3 8279管脚图 1298 CK 300温控仪 键盘显示板测绘 电路图 框图 管脚图 原理图 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 则此线重又变为高电平 在传感器工作方式 中 每当探测到传感器信号变化时 中断线就变为高电平 SL0 SL3 扫描线 用来扫描按键开关 传感器阵列和显示数字 这些可被编程或被译码 RL0 RL7 回送线 经过按键或传感器开关与扫描线联接 这些回送线内部设置有上拉电路 使之保持为高电平 只有当一个按闭合时 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 按键位置和换位输入状态 一起被存贮起来 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 入状态一起被存贮起来 在选通输入方式中 作选通用 把数据存入FIFO RAM中 OUTA3 OUTA0及OUTB3 OUTB0 显示输出A口及B口 这两个口是16 4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 空格显示 此输出端信号用于在数字转换时将显示空格或者用显示空格命令 控制其显示空格字符 VCC 5V电源输入线 VSS 地线输入线 1 4 8279的编程方法 8279可按其功能分为 键盘功能块 显示功能块 控制功能块 与CPU接口功能块控 制功能块包括控制和定时寄存器 定时和控制 扫描计数器三部分 它主要用来控 制键盘和显示功能块工作 控制和定时寄存器 用于存贮来自CPU的编程命令 CP U对8279编程以确定键盘与显示器工作方式和其它工作条件时 先把命令控制数 据放到数据总线上 然后使A0 1 WR 0CS 0 并在WR上升沿把命令键存在控制 和定时寄存器中 并经译码 建立适当的功能 定时和控制 它含基本的定时计数器 第一个计数器是一个分频系数为2 31的前置定时器 分频系数可由程序预置 使内部频率为100KHz 从而能给出5 1ms 键盘扫描时间和10 3ms反跳时间 其它计数器将此基本频率分频后 提供适当的按 键扫描 行扫描 键盘阵列扫描 以及显示器扫描次数 扫描计数器 扫描计数器有两 种工作方式 在编码工作方式时 计数器提供一种二进制计数 通过管脚SL0 SL3输出后经外部译码才能提供给键盘和显示器的扫描作用 在译码工作方式时 扫描计数器对最低二位进行译码 SL0 SL3输出4选1的译码信号 作为显示器和键盘的译码扫描 键盘功能块包括 返回缓 冲器 键盘反跳及控制 8x8 FIFO传感器RAM FIFO 传感器RAM状态 1 5 返回缓冲器与键盘反跳及控制 8条返回线被返回缓冲器缓冲 在键盘工作方式中 这几条线被逐个检测 以找出该 行键中闭合的键 如果反跳电路测知某键闭合 则它等待10 3ms 然后重核此键是 否仍然闭合 如果仍闭合 那么该键在矩阵中的行列地址以及SHIFT和CNTL的状 态一起被送到FIFORAM中 其在FIFO RAM中的数据格式如下 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CNTL SHIFT SCAN RET URN 数据格式中 最高位CNTL 次高位为SHIFT状态 D5 D3来自扫描计数器 D2 D0来自返回计数器 扫描线计数器和回扫线计数器的值分别反映出被按下键的行 列的值 如果在传感器阵列中 返回线上的数据直接进入传感器RAM中相应于阵 列中正被扫中的那行 这样每个开关位置就直接反映为一个传感器RAM的位置 一个8x8 RAM 在键盘方式和选通方式中它是一个先入先出 FIFO 存贮器 每一条新的信 息顺次写入 然后又按写入顺序读出 在传感器阵列扫描方式时 存贮器作为传感 器RAM 这时RAM中的各行存着传感器阵列中相应行的状态 在键盘或选通方式中 FIFO状态跟踪FIFO中字符数量注意它是 满 还是 空 写入 或读出过多均被认作出错 当FIFO非空时 状态逻辑提供一个中断申请IRQ信号 在传感器阵列扫描方式中 若测知某一传感器变化时 IRQ则为有效高电平 FIFO状态字的低3位表示FIFO中 的字符数 F表示FIFORAM已满 O over mn 表示越限错误 即试图向已满的FIFO送另一字符 U Under done 表示取空错误 即试图读取已空的FIFO S F有两种含义 在传感器扫描方式 时 S F表示在传感器RAM中至少包含了一个传感器闭合指示 在特殊错误方式时 S F位是出错标志 用来指示是否发生了多路同时闭合错误 Du位表示由于 CLEAR DISPLAY或CLEAR ALL命令尚末完成其消除操作而使显示RAM尚不可用 CK 300温控仪 键盘显示板测绘 电路图 框图 管脚图 原理图 1 6 显示功能块模块 8279内部有16X8的显示RAM 通过显示寄存器和两个四位端口0UT A0 3 0UT BO 3来刷新显示 显示器可以是白炽灯 也可以是8段数码管 显示RAM可以是16X8的 形式 也可以构成两个16x4的RAM形式 显示RAM可由CPU进行读写 被读写的R AM字节地址由显示地址寄存器指示 显示地址寄存器保存当前CPU读或写的那个RAM地址 以及正显示着的那两个4 位半字节的地址 读写地址由CPU命令编程 也可置为每次读写后地址自动加1的 工作方式 在设置了正确的工作方式后 显示RAM可直接由CPU读出 半字节A和 半字节B地址自动由8279更新 以适应由CPU送入的数据 A和B半字节可独立送入 也可作为一个字送入 随CPU所设置的工作方式而定 1 7 I O 接口功能块 8279通过数据缓冲器与I O控制 使8279与CPU系统总线接口 I O控制部分用CS A 0 RD和WR四条线控制CPU与8279之间的数据交换 数据缓冲器是数据交换的双 向通道 控制信号与数据交换间的逻辑关系见下表 CS A0 WR RD 1 0 CPU从8279读状态 0 1 0 1 CPU向8279写状态 1 0 CPU从8279读数据 0 0 1 CPU向8279写数据 1 X X X 数据缓冲器输出呈三态 x为任意数 0或1 由前所述 8279可适应各种键盘和显示器的不同工作方式 这是由于8279内的各功 能块的工作是可程控的 用户可根据自己的要求 利用向8279写命令字的方法对82 79的工作方式等进行编程 从上表可见 只要同时使CS 0 WR 0A0 1 则可向8279写命令字 并在wR的上升沿把命令打入8279 对CPU而言 8279只有两个口地址 一个用于读写命令和状态 CS 0 A0 1 一个用 于读写数据 CS 0 A0 0 但用于编程命令字却有多种 在8279中用于区别各种不 同命令字的方法是命令字代码的高3位 D7 D6 D5 编码而低5位是命令字的真正 内容 1 8 138译码器的性能 译码器也称解码器 译码过程实际上是一种翻译过程 即编码的逆过程 译码器的 输入是n位二值代码 输出是m个表征代码原意的状态信号 或另一种代码 一般 情况下有m小于等于2的n次方 即译码器输入线比输出线要少 译码器按其功能 可分为三大类 1 变量译码器 将输入的二进制代码还原为原始输入信号 例如有两位二进制 代码 0 1 可经译码器还原为四个信号状态 0 0 0 1 1 0 1 1 2 代码变换译码器 用于将一个数据的不同代码之间的相互转换 例如二 十 进制译码器可将8421码转换为十个状态 3 显示译码器 将数字 文字或符号的代码还原成相应的数字 文字 符号并显 示出来的电路 74ls138为3线 8线变量译码器 图1 8 74ls138管脚图 74ls138功能表 由上表可见74ls138译码器输出低电平有效 为增加译码器功能 除三个输入端C B A 外 还设置了G1 G2A G2B 使译码器具有较强的抗干扰能力且便于扩展 当G1 0时 不管其他输入如何 电路输出均为 1 即无译码输出 只有当G1 1 且 G2A G2B 0时 译码器才处于允许工作状态 输出与输入二进制码相对 应 如 CBA 110 时 Y6输出低电平 1 9 164编译器 在单片机系统中 如果并行口的IO资源不够 而串行口又没有其他的作用 那么我们可以用74LS164来扩展并行IO口 节约单片机资源 74LS164是一个串 行输入并行输出的移位寄存器 并带有清除端 其中 Q0 Q7 并行输出端 A B串行输入端 MR 清除端 为0时 输出清零 CP 时钟输入端图1 9 74ls164管脚图 74ls164内部功能图 串行输入带锁存 时钟输入 串行输入带缓冲 异步清除 最高时钟频率可高达36Mhz 功耗 10mW bit 74系列工作温度 0 C to 70 C Vcc最高电压 7V 输入最高电压 7V 最大输出驱动能力 高电平 0 4mA 低电平 8mA CK 300温控仪 键盘显示板测绘 电路图 框图 管脚图 原理图 1 10 LED数码管 LED数码管是由发光二极管构成的 亦称半导体数码管 将条状发光二极管按照共阴极 负极 或共阳极 正极 的方法连接 组成 8 字 再把 发光二极管另一电极作笔段电极 就构成了LED数码管 若按规定使某些笔段上的 发光二极管就能显示从0 9的 系列数字 同荧光数码管 辉光数码管 NRT 相 比它具有 体积小 功耗低 耐震动 寿命长 亮度高 单色性好 发光响应的时间 短 能与TCMOS的一起实现功能 74ls138译码器输出低电平有效 为增加译码器功能 除三个输入端C B A 外 还设置了G1 G2A G2B 使译码器具有较强的抗干扰能力且便于扩展 当 G1 0时 不管其他输入如何 电路输出均为 1 即无译码输出 只有当G1 1 且 G2A G2B 0时 译码器才处于允许工作状态 输出与输入二进制码相对应 如 CBA 110 时 Y6输出低电平 第二章 调试与排故 在测绘完电路之后 各板进行了调试 首先是对电源进行调试 通过模拟平台接通电路 用数字万用表对各部件进行检 查 看其是否符合各项指标 交流滤波电路 电源开关 电源指示灯 应在工作状态 变压器 初级和各次级绕 组电压 电流 要符合所标定值 各路整流 滤波 稳压 应达到标定值 各路直流 输出与各板间连线是否正确 各路输出空载时电压 及带载时电压 电流 注意 检查电源时 应将负载断开 拨插机器中的任何板件时 均应先切断电源 在检查电源的过程中 出现了一些问题 有几处没有电压 后来针对性地进行了 检查 有几根线连接错了 我们对其进行了改正 电源正常了 电源正常后 插上主板 1 板 若主板 显示板正常 开机时应显示 P步 分GOOD 字样 键盘上各功能键 数字键 RES键均能正常工作 不应有按键 不灵 显示数码管正常 不应有缺段 常亮 常灭等现象 功能指示灯全部显示 电源指示灯亮 此时 显示板没有反应 对此我们检查了显示板 还是没有反应 又检查了底板 发现有几处线断了 焊接不牢固 接好之后 显示板终于有反应了 按 启动 键时 显示 BE步 分 按 检查 键时 显示 CH步 分 按 输入 键时 显示 IN步 分 但在按RES键时 主机不能复位 检查后发现连接复位的线断了 只好另接一根 之后可以复位了 插上开关量输入输出接口板 2 板 开机后 可通过执行本机自检程序来帮助检 查故障 使用方法如下 开机后 显 P步 分GOOD 字样 按 检查 键 显 CH步 分 然后按相应数字键 输入检查功能代码后 按 有效 键 则可执行相应的检 查功能 如输入功能代码9900后 显示为 CH步 分9900 按 有效 键 则显示 XX步 分XXX X XXX X为本机当前的采样的温度值 当改变检测器上的模拟电阻 的阻值时 数字应改变 通过此检查功能和对照热电阻 PT100 的分度值表 可以来调校本机的采样温度 调校完成后 按 停止 键 返回 P GOOD 状态 温度传感器PT100分度值表 阻值 温度 109 75 25 111 70 30 123 35 60 138 64 100 157 71 150 本机的自检功能共有9个 检查功能代码及功能分别为 9900 检A D采样 9901 检D A输出 9902 检8255接口 开关量的输入 输出 9903 检各功能指示灯 9904 检24C16 9905 检6264 9906 检8031内部RAM 9907 打印控温数据 9908 清外部RAM 6264 按照CK 300M3微电脑程序控温仪操作调试指导书进行调试 各项功能均能实现 其中发 现 复位键接触不良总是不能达到效果 模拟台的电阻调试不到位 底板线的电 路混乱 经过本组的讨论 实践之后才把电路的故障排除各种调试都可以进行 CK 300温控仪 键盘显示板测绘 电路图 框图 管脚图 原理图 第三章 总结与体会与建议 在这接近一个月的毕业实习中 通过对显示版电路图的绘制 硬件电路的调试和 软件的编程 学到了很多东西 电子课程设计是使我们将学习和实践相结合 丰富自己的知识 提高独立设计与 创新能力的一个环节 专业课程设计要求我们应用学科专业基础知识 进行一些 简单的设计 它对我们巩固基础知识 培养独立设计和编程能力有很大的帮助 本次毕业实习是在校内进行的 研究温控仪的工作原理 CK 300型温控仪就是各类智能产品中涉及到温度控制的一类 它可以它可分为几个 模块 主板 控制板 显示板 电源板和底板 在这次实习中 本人与另一位同学 主要负责对键盘显示板测绘 测绘阶段的工作繁琐 应认真仔细地测绘每一条电 路 而且还要想方设法研究连线的简单性 通过最少的线达到最好的效果 这对 后面的排故工作很有帮助 通过实习的过程 参阅许多资料书 了解了许多以前从没涉及过的方面 不仅增 加了阅历 更体会到学习过程的快乐 与他人的合作也感受到合作的魅力 虽然时间短暂 但不断的探索是更加有益的 经过一个月的校内实习学到的东西蛮多的 毕竟是毕业实习大家也比较重视 但 大家都还是喜欢到校外实习 大家认为在学校待的太久了 每次的试验都在学校 新鲜感都没了 校内的实习局限性大 就说后来老师带我们去TCL厂观摩中 全 组的人都去了 本人还问了其中的在那工作的几个女生 他们在那实习了2个月 了 而且学到的东西蛮多的说对以后的就业好大的帮助 学校要和更多的厂联系校外实习 给学生更好的毕业实习机会 参考文献 5 高传善等编 接口与通讯 复旦大学出版社 1989 1 涂时亮编 单片机微