4443基于单片机的牛肉电刺激嫩化仪电气系统设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计 ） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓 名 张 蕾 学 号 200940614105 年级专业及班 级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师姓 名 刘旭 红 指导教师职 称 副教 授 论文（设计）题 目 基于单片机的牛肉电刺激嫩化仪电气系统设 计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内 容 尚需解决的主要问 题 1. 电刺激嫩化技术的研究进展； 2. 课题的研究目标、内容及技术路线； 3. 系统框图及功能模块； 4. 系统设计原理。 1. 主要元器件选择； 2. 电刺激仪硬件电路设计； 3. 电刺激仪软件设计； 4. 电刺激仪参数测试。 指导教师意 见 签名： 年 月 日 检查小组意 见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写 。 湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 基于单片机的牛肉电刺激嫩化仪电气系统设计 N 生姓名 ： 张 蕾 学 号： 200940614105 年级专业及班级： 2009 级机械设计制造及其自动化(1)班 指导老师及职称： 刘旭红 副教授 学 院： 工学院 湖南长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已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在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 2 总体系统设计 3 电路图说明 3 体设计框图 3 处理器的选择 4 形电路的设计 4 全保护设计 5 刺激电路 5 示器及键盘的选择 6 统设计原理 6 变电路原理 6 制技术 6 3 制作及选材 7 片机 7 片机内部原理图 7 片机的主要特性 8 片机的引脚功能 8 形发生电路 11 全保护设计 12 流过压保护器单 12 电保护设计 13 刺激部分 15 示和键盘风格 15 示器选择 15 晶显示模块 16 片机模块 17 晶控制驱动器指令集 18 盘电路设计 19 4 软件系统设计 20 形相关参数计算 20 弦波 21 角波 21 齿波 21 统主流程图 21 形产生的程序 23 波产生的程序 23 角波产生的程序 23 弦波产生的程序 25 齿波产生的程序 26 5 效果 28 6 结论 28 参考文献 29 致谢 30 附录 30 湖南农业大学全日制普通本科 生 毕业论文（设计）开题报 告 学生姓 名 张 蕾 学 号 200940614105 年级专业及班 级 2009 级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师及职 称 刘旭红 副教 授 学 院 工学 院 20 年 月 日 毕业论文（设计）题 目 基于单片机的牛肉电刺激嫩化仪电气系统设 计 文献综述 牛肉是一种营养丰富又 深受大众喜爱的食品，无论西方还是东方，都十分喜爱牛肉， 它营养丰富 ， 有益于提高人们的体质。随着人民生活水平的提高，牛肉的消费量也逐年 增长，消费者 对牛肉的口感要求也越来越高。如今，经过嫩化了的牛肉受到消费者的普遍欢迎。我国的牛肉工业目前发展还比较落后，特别是宰后牛肉处理不足，致使我国的 牛肉普遍存在着口感差、不宜咀嚼等缺陷。这一问题如果不及时解决，势必将会影响我国牛肉工业的发展。 衡量牛肉嫩度的最主要的指标就是牛肉的剪切力值。肉的嫩度直接影响到肉制品的口感、营养、消化和风味等。嫩度是决定肉类品质的重 要指标，也是肉类最重要的感观特征，直接影响到消费者对肉类食品的选择和食用。决定肉的硬度的两个最主要因素是肌原纤维和结缔组织 (林志民等， 2006)。目前在肉类嫩化方面的研究较多，主要采用的嫩化方法有超声波嫩化、电刺激嫩化、机械嫩化、高压嫩化法、钙盐嫩化、多聚磷酸盐嫩化、酸碱嫩化、外源酶嫩化法等。电刺激方法简便易行、效率高、成本低，并且处理效果好而受到广泛青睐。国外从九十年代中期开始就开始研究电刺激。 1978年美国首次将电刺激技术应用于肉品工业 (et 2003)。目前，电刺激已经成为了处理牛肉的最有效手段之一。 近些年关于电刺激技术方面研究的文章较多，刺激的对象从牛肉已经扩展至羊肉和猪肉。但是，已有文献大多是基于单一波形，单一幅值的电刺激，对电刺激参数无统一选择。由于受到电刺激仪器的限制，对于不同波形电刺激效果的对比以及综合各项电刺激参数 (波形、电压、刺激频率、刺激时间 )对电刺激效果的影响还未见报道。同时，我国市场上的牛肉嫩化方面的仪器还比较少，大部分都是国外的机器。国外的仪器存在这各项参数不可调的缺点，由于牛的品种和生产环境不同，国外的电刺激参数不一定适合我国的牛肉电刺激。为此，要想 使我国肉类工业更好的发展，必须开发出自己的嫩化仪器。 参考文献： 1 . 焦安龙，刘熙牛肉嫩化技术研究一 (I)便携式电刺激仪的研制 J. 吉林，中国畜产与食 品， 1999. 2. 王家忠，李志远微机控制牛肉电刺激仪的研制 J河北：河北农业大学学报，2002. 3. 朱建康 其应用 D江朗威微系统有限公司 . 4. 欧阳帆，周有庆，彭红海 . 信号发生装置中两种电流放大电路的设计及比较 D南大学电子与信息工程学院， 5. 李华 . 列单片机管用接口技术 M. 北京 : 北京航空航天大学出版社， 1993. 6. 张虹 . 单片机原理及应用 M. 北京 : 中国电力出版社， 2009. 7. 赵明，许翏 . 工厂电气控制设备 M. 北京：机械工业出版社， 2012. 8 . 满永奎，韩安荣，吴成东 . 通用变频器及其应用 M. 北京：机械工业出版，1995. 9. 刘美俊，通用变频器通用技术 M. 福建：福建科学技术出版社， 2004. 宣三 . 开关电源的原理设计 M. 北京：电子工业出版社， 2005. 注 ：此表如不够填写，可另加页 。 研究方案 ： 研究目的： 本课题以宰后的牛肉为研究对象，设计出一种牛肉电刺激嫩化仪的电气系统。主控芯片使用美国 司的 单片机，由其控制产生不同波形，且电压、电流、频率时间在一定范围内连续可调。并且该电气系统要有安全保护设计，以防止人为的失误操作等原因对设备和人身造成不必要的损害。 研究内容： (1)通过阅读大量的文献，结合生产实际情况，确定设计目标及仪器的技术参数。 （ 2）仪器硬件的设计和软件调试，最后封装成成品。 （ 3）仪器在完成后的参数测试，确定仪器的各项指标是否满足设计的要求，并根据实际情况进行改进。 （ 4）不同波形电刺激对牛肉嫩化效果的影响，以仪器能产生的五种波形设计单因素试验，分析其对牛肉剪切力值的影响，确定较佳的电刺激波形。 （ 5）不同幅值电刺激对牛肉嫩化效果的影响，以幅值设计单因素试验，分析其对牛肉剪切力值的影响，确定较佳的幅值。 （ 6）最佳电刺激参数的确定，综合考虑电压、频率、刺激时间进行正交试验，获得最佳的电刺激处理参数。 进程计划 选题 接受任务 开题论证 毕业设计的调研、试验以及设计书初稿撰写 期考核 善与总结课题、提交正稿 预审 答辩与修改 论证小组意 见 组长签名 ： 20 年 月 日 专业委员会意 见 专业委员会主任签名 ： 20 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写 。 1 基于单片机的牛肉电刺激嫩化仪电气系统设计 学 生 ： 张 蕾 指导老师： 刘旭红 (湖南农业大学 工学院，长沙 410128) 摘 要 ： 根据我国国情和不同用户的需求， 设计出一台牛肉电刺激嫩化仪 ， 用以加工牛肉，使肉质变嫩，而不会像化学嫩化法那样产生附加物影响嫩化效果。我要做的是牛肉电刺激嫩化仪电气系统部分的设计，采用 为处理器，合成信号发生芯片 生不同的波形，用不同的电刺激 频率 处理牛肉，达到嫩化肉质的效果。本设计涉及 数据转换，保护电路，液晶显示和键盘操作部分等，能保证操 作人员和设备的安全。 关键词 ： 牛肉嫩度 ； 刺激嫩化仪 ； of of 10128, to of a a as I do of as a to of to of to of of of 2 1 前言 牛肉是深受大众喜爱的一种食品，营养丰富，味道极佳， 随着中国经济的飞速发展，人们生活水平的提高，每年所消耗的牛肉量大幅增加，面对这样的经济形势，如果牛肉口感不佳，势必会影响牛肉的销量，使行业经济受损。 我国的牛肉主产区一般集中于东北 、华北、西北和西南的一些省份，由于这些地区的气候 的原因（如干旱少雨、冬季寒冷），致使 这些地方的牛肉纤维粗，较 难消化。再加上 我国的牛肉工业目前发展 状况 还比较落后，特别是宰后牛肉处理工艺不够 先进，致使我国的牛肉普遍存在这口感差、不宜咀嚼等缺陷。这一问题如 不及时解决，势必将会影响我国牛肉工业的发展。 经过嫩化了的牛肉受到消费者的普遍欢迎， 肉的嫩度直接影响到肉制品的口感、营养、消化和风味等。嫩度是决定肉类品质的重要指标，也是肉类最重要的感观特征，直接影响到消费者对肉类食品的选择和食用。目前在肉类嫩化方面的研究较多， 主要采用的嫩化方法有超声波嫩化、电刺激嫩化、机械嫩化、高压嫩化法、钙盐嫩化、多聚磷酸盐嫩化、酸碱嫩化、外源酶嫩化法等。 与其他方法相比， 电刺激方法简便易行、效率高、成本低，并且处理效果好 ，不会产生类似于化学类嫩化处理所带来的附属物影响嫩化效果。 电刺激嫩化牛肉的原理可以概括为： 电刺激激发强烈的收缩，使肌原纤维断裂，肌原纤维间的结构松弛，可以容纳更多的水分，使肉的嫩度增加 ； 电刺激加快尸僵过程，电刺激促进糖原分解速度，使胴体 以下，可防止冷收缩，提高嫩度 ； 电刺激可以促进内源性蛋白酶的活性 。 我国对 肉类电刺激方面的研究比较晚， 在 1999年才开始陆续有人研究。由于现有电刺 激仪局限于体积大，各项参数不可调，工作不稳定等缺点，在实际生产中还未得到广泛应用 。 国外很早， 1951年美国就有了电刺激的研究。 我国牛肉屠宰及加工企业普遍存在生产工艺落后、生产效率低、生产中损耗大、在生产中忽略提高牛肉质地等等因素，企业效益 受到了影响 。 牛肉嫩化的工作如能良好的开展，牛肉的加工工艺和产品质量得到良好改进，势必也会提高我国同类企业的生产水平和经济效益 。 本次设计 一种 利用 合成信号发生芯片 同波形， 且电 压、频率和 时间在一定范围内连续可调的电源， 根据不同的需求，对牛肉进行电刺激处理，以达到嫩化牛肉的目的。 产生的波形分别为直流。方波、三角波、正弦波、锯齿波，各个波形的幅值可调，调节范围 0 110V，频率调节范围 0 450 3 激时间调节范围 0 999S。 2 总体系统设计 电路图说明 本设计主电路图包括 :单片机控制部分，保护电路部分，漏电保护部分，显示部分，模数变换，波形频率发生部分，强电部分，以及键盘输入部分。 单片机控制部分，采用 该单片机的特点是拥有完善的外部扩展总线 ，如并行总线（ B,以及 串行总线（ ,通过这些总线可以方便的扩展外围单元、外设接口等。其性价比比较高，经济实用。 保护电路，由互感线圈（降压比为 50： 1）、 隔离变压器（其降压比为 8： 1）、 整流部分和中断部分等组成，中断由 漏电 保护 部分，由芯片 口线圈作用到强电部分，当漏电达到或超过比较值的情况，由 显示部分 ， 由芯片 一种采用低功耗 它 有 8位的微处理器接口，通过 其 内部的 128 64位映射 现 128点 64点的平板显示。 模数转换部分，由于电刺激牛肉，采样数据经转换由单片机信号处理。 波形频率发生部分，由芯片 9851及外围电路实现 ， 先进工艺制成的单片集成电路芯片，电源电压范围宽、精度高、稳定度高，易于使用等优点，外部只需接入很少的原件即可工作，它可以同时产生方波、三角波和正弦波 等波形 。 强电部分，隔离变压器引进强电部分，经过整流器 ， 大电流器件 出电刺激电极。 键盘输 入部分， 按键 采用行列式 4 4的矩阵 键盘， 采用行列扫描的形势确定行 键盘 。行列式键盘 的基本结构由键盘开关矩阵、输出（行线）锁存器、输入（列线）缓冲器三部分组成，在组合方式的选择中，本系统利用 I/ 总体设计框图 首先由操作人员将电流波形、强度、刺激时间及占空比 等参数输入电脑（如不输入相关参数，设备将按默认值进行操作），随后将牛肉胴体经输送带输入设备处理室中，牛肉胴体进入嫩化仪处理室后，微电脑先通过位置传感器对胴体进行位置测试，并利用机械手调整胴体位置，然后微处理器根据操作者输入的 数据控制波形发生电路，产生相应的电流波形，经电流放大后，对胴体进行电刺激处理。 处理完毕后，机械手自动将牛 肉胴体送出处理室，另外，为了保证操作人员的人 4 身安全，本设备应配有专用的理室，将操作人员与电路隔离，并带有过电流、过电压、漏电多重保护电路，电脑自动监控，以最大程度上保证人身安全及设备安全。总体设计框图如图 1所示。 图 1 总体设计框图 of 微处理器的选择 1 本设计方案主要采用 具有如下优点： （ 1） 拥有完善的外部扩展总线，如并行总线（ B, 串行总线（ ,通过这些总线可以方便的扩展外围单元、外设接口等。 （ 2）设计中的单片机内部拥有 8 和 256字节的 由于该芯片可擦写，故可重复使用，如果更改程序内容，可将芯片拿下重写烧写，或直接进行在线烧写。 （ 3）该单片机完全与 51系列兼容，升级换代很方便。 波形发生电路的设计 波形发生电路采用合成芯片 产生波形由微控制器 根据操作人员指令控制，发出的电压波形稳定，频率误差在万分之一以下，同时设计有程控 A/，电压幅值在千分之一以下 2，能很好的保证电刺激的波形精度，保证处理质量，并且可以根据要求选择直流、方波、三角波，正弦波和锯齿波等波形以及波形的频率等参数，使设备能根据不同的畜肉提供不同的波形，以达到刺激嫩化牛肉的目的。所产生的几 5 种波形如图 2所示。 图 2 五 种波形图 of of 安全保护设置 首先牛肉电刺激嫩化仪拥有一间处理室， 操作人员只需要在外面的电子键盘上输入相关指令 ，把操作人员和电刺激处理电路部分完全隔离，处理室 要 还配有监控电路，如 果 有人将身体某部位留在隔离处理室中，强电电路不会进行工作，并发出声光报警。在电极电路上配有过电流、过电压、漏电互感线圈以及后续电子处理电路，对设备的电流电压及漏电情况进行不间断测量，测量的结果经微处理器处理后，将相关数据在显示屏上显示。当电极 的 电流 或电压超过设定值时，先由微处理器 进行参数调整， 当电极的电流或电压 超过危险值时自动切断电路，保护了设备的安全， 当 漏电电流超过30脑也会在 1时终止强电路工作，这样 即使 有人接触了强电电路部分也不会触电受伤。 刺激电路 电刺激电路 是 由变频电路和 电 流放大电路组成 的 ，由于按照我国 的 供电标准，生活及生产电压为 220V，而电刺激 嫩化仪要求能根据牛肉的不同改变电流电压值和电流值，本设计 采用了先进的电字变频整流技术 ,使设 电刺激嫩化仪 极输出电流能在微电脑的控制下进行无极调压，这样可以使设备的可靠性大大增强 3，由于没有了变压器， 这样就会使 设备的体积和重量大大减少，制作成本也 会 随之降低。 6 在电流放大电路方面，最大输出电流可在 1A 20全能提供电刺激所要求的大电流。 键盘的选择 设备将采用合 适的液晶显示器，点阵液晶显示模块的点阵像素连续 排列，行和列在排列 中均没有空隔，不仅可以显示字符，还可以显示连续的、完整的图形。键盘采用通用 4 4键盘，兼容性好，互换性强。 系统设计原理 整个系统的设计采用了 桥对直流电流进行逆变整形 4。主要设计原理是基于 波形 产生的核心为方波逆变电路和正弦波、三角波锯齿波逆变电路。直流电 的产生可以通过直流电源电路直接输出，方波是由单片机输出的 弦波、三角波、锯齿波的产生分别是通过单片机输出的 电整形。 D/过 D/ 55，则直流电源输出 0110样就达到了由单片机控制的任意电压的输出。 逆变电路原理 逆变电路部分采取 四个 组成。 时， U= 时， U=中， 压范围为 0 110V。结构原理 如图 3所示。 图 3 7 术，即脉冲宽度调制，简称脉宽调制 6，是微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，理论上，只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需 要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小和波形，也可改变输出频率 。 近些年来，随着电子技术的发展，出现了多种 中包括：相电压控制宽 机 电压控制 是受电力电子器件发展水平的制 是一种比较成熟的，目前使用较广泛的 面提到的采样控制理论中的一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同 7。 脉冲宽度按正弦规律变化而 且 和正弦波等效的 即 控制逆变电路中开关器件的通 断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。 3 制作与选材 美国 型计算机， 兼容 并且 有着优良的特性以及较高的性能价格比，是一种低功耗、低电压、高性能的 8位单片机 。 其 片内 有 8的 和 256字节 的随机存取数据存储器（ ，它采用了 有 术，这种存储器的全称 定义 为闪速可编程可擦除只读存储器 以前的程序存储器 相比，它 有许多优点，比如用户可自己写入，并根据需要灵活 的 修改程序。用电脑擦除而不是用紫外线擦除 ，不需要特殊的擦除 设 备，写入和擦除的速度非常快等 8。 它还有3个 16位可编程定时 /计数器中断 ， 32个双向 I/ 2个外部中断源，共 8个中断源 ， 2个串行中断，可编程 8 图 4 要特性 9 （ 1） 8031 （ 2） 8大于 1000次） （ 3） 256 （ 4） 可编程的 32根 I/ （ 5）具有 6个中断源、 5个中断矢量、 2级优先权的中断系统； （ 6）两个可编程 16位定时器； （ 7） 1个数据指针 （ 8） 1个可编程的全双工的串行通信口； （ 9）具有“待机”和“掉电”两种底功能工作方 式； （ 10）可编程的三级程序锁定位； （ 11）工作电源的电压为 5； （ 12）振荡器最高频率为 24 （ 13）编程频率 3程电流 1程电压 V。 脚功能 （ 1） （ 1 是一个 带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口 ， 输出 9 缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路 。 对端口写 “1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个 引脚 被外部信号拉 低时会输出一个电流 ( 程和程序校验期间，收低 8 位地址 9。 此外， 做定时器 /计数器 2 的外部技术输入口，2作为定时 /计数器 2的控制输入口。 （ 2） )：复位输入端。当振荡器工作时， 脚 出现两个 机器周期 以上高电平将使 单片机 复位。 （ 3） （ 10 是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对 写入 “1” 时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 将用上拉电阻输出电流（ 。 除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能还接收一些用于 速存储器编程 和程序校验的 控制信号。 具有以下特殊功能： 串行输入口 ； 串行输出口 ； 外部中断 0； 外部中断 1； 定时器 0的外部输入 ； 定时器 1的外部输入 ； 外部数据存储器写选通端 ； 外部数据存储器读选通端 。 （ 4） 18) : 振荡器反相放大器的输出端 。 （ 5） 19）： 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 （ 6） 20） ：接地。 （ 7） （ 21 ： 一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， 输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 辑门电路。对端口 “1” ，通过 内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口， 因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部 程序存储器 或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 令）时， 送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据 存储器 （如执行 令）时， 输出 储器的内容。 程 或校验时， 接收高位地址和一些 控制信号 。 10 （ 8） 29) :外部程序存储器读选通端。 （ 9） 0) : 当访问外部 程序存 储器 或数据存储器时， 地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下， 以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意 ：每当访问 外部数据存储器 时将跳过一个 冲。对 储器编程 期间，该 引脚 还用于输入编程脉冲 （ 。如有必要，可通过对 特殊功能寄存器 （ 区中的 8元的 置位，可禁止 作。该位置位后，只有一条 令才能将 活。此外，该 引脚 会被微弱拉高， 单片机 执行外部程序时， 应设置 止位无效。 当访问外部存储器时， 输出用于锁存地址的低 8为字节。在对 储器编程时，该引脚还用于输入编程脉冲 (10) 31) 访问外部程序存储器允许端，若从外部程序存储器的0000元中取指令，接地：若执行内部程序， （ 11） （ 32 是一个漏极开路型的双向 I/O 端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 入，对端口写“ 1”时，又可作高阻抗输入端用。在 程时， 接受指令字节 ：而在验证程序时，则输出指令字节。验证时要求外接上拉电阻。除此之外， 还有 第二功能 ， 在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路复用的低 8位地址 /数据总线（即 ,在次状态下， （ 12） 40）：电源。 图 5 11 波形发生电路设计 先进工艺制成的单片集成电路新片，电源电压范围广、稳定度高、精度高、易于用等优点。外部只需接入很少的原件即可工作， 可同时产生方波、三角波和正弦波。 （ 1） 允许最高输入时钟 180时提供可选择的片内 6倍频乘法器； （ 2） 内置高性能的 10 （ 3） 内含一个高速比较器 ； （ 4） 具有简单的控制接口，允许串 /并行异步输入控制字； （ 5） 采用 32 （ 6） 内部使用 5 （ 7） 工作电压 （ 8） 可以工作在掉电方式 ； （ 9） 采用极小的的 28脚贴片式封装。 10引脚排列，如图 5： 8位数据输入口，可给内部 寄 存器 装入 40位控制数据 ； 6倍参考时钟倍频器地 ； 6倍参考时钟倍频器电源 ； W 装入信号，上升沿有效 ； 率更新 控制信号 ，时钟上升沿确认输入数据有效 ； 部参考时钟输入 ； 脉冲系列可直接或间接地加到 6倍参考时钟倍乘器上。在直接方式中，输入频率即是系统时钟；在 6倍参考时钟倍乘器方式，系统时钟为倍乘器输出； 拟地 ； 拟电源 （ +5V）； 字地。 字电源 （ +5V） ； 过串联一个电 阻到地，设置 出满额时的电流 ； 部 比较器 负向输出端 ； 部 比较器 正向输出端 ； 部 比较器 负向输入端 ； 部 比较器 正向输入端 ； 路连接端 ； “ 互补 ” 部 出端 ； 12 位端。 低电平清除 加器和相位延迟器为 0 0相位，同时置数据输入为串行模式以及禁止 6倍参考时钟倍乘器工作。 图 6 所示： 图 7 安全保护设计 流过压保护器 正常工作时，由互感线圈转换过来的电流不会引起中断信号，电路正常工作。 当电流 电压超过设定值时，电流峰值会超过比较值，信号由单片机 89 13 图 8 过流过压保护电路 漏电保护设计 漏电保护专用集成电路 地漏电保护器（剩余电流动作断路器）的关键组成器件 11，在漏电保护器中主要起漏电信号放大、电平转换、延时输出驱动等作用。该集成电路包含差分放大，漏电检测、闩锁、稳压、恒流、抗干扰、输出驱动等电路。具有可重复延时功能，还具有开启低电压、温度特性好、适用温度范围宽、外围元件少、抗干扰和抗冲击能力强、工作可靠、功耗小等特点，在一种优良的漏电保护专用电路。 （ 1） 工作原理：当有漏电信号时，零序电流互感器（ 次级输出的漏电信号经限压、转换后作为 信号经放大后送到漏电检测电路的输入端。当经放大后的漏电信号达到规定值前，闩锁电路的输出一直保持低电平，漏电保护器不动作；当漏电电流大于规定值时，延时电路开始工作，这时漏电信号在小于设定的延时时间内消失，则不输出触发信号，可控硅不导电，漏电保护器不动作，并且延时电容上已经充上的电量会很快的被放掉，这样，在下一次漏电信号到来时，延时电容又从零开始充电，实现了可重复延时功能，保证了延时时间的准确性和延时保护的可靠性。延时电路开始工作后，漏电信号 在设定的延时时间（实际上是比设定的延时时间长 20存在，则输出触发信号（在触发信号结束时，延时电容放电），可控硅导通，脱扣线圈得电，漏电保护器动作，切断交流电源。若不需要可重复延时功能，则只要在 引脚外接一个小电容（ 即可。该漏电保护器专用电路的功能框图如图 9所示。 14 图 9 漏电保护电路功能框图 2） 注意事项： 电源电压 于一般直流电源。为防止电源电压超过 15选择 12V（或者小于 12V） 的齐纳二极管 12，为防止交流电源 电压的变化和随着温度的升高可能会导致 合理选择 电阻 。 据开启电压和所需动作漏电流值来选择该电阻。 准恒流对 荐使用高精度的电阻器 R=180精度为 2 ）。 图 10 漏电保护应用电路 0 15 抗干扰。外来干扰（比如模拟噪声）可能引起故障，为了提高抗干扰能力，设计印刷电路板应注意菜采用抗干扰设计，尤其注意 16脚 脚 8脚 3脚外接电容适当加大（ 2.2 对提高抗干 扰能力有益。 可控硅的选择。选择可靠性高的可控硅，防止因可控硅质量差而误动作。 第 4电容 C， 阈值电平 境温度确定后，充电电流(O=可据此选择各电容器值。 最好在交流电源输入端加接一个适合的压敏电阻。 电刺激部分 波形频率发生部分由芯片 9851及外围电路实现 13， 先进工艺制成的单片集成电路新片，电源电压范围广、稳定度高、精度高、易 于用等优点。外部只需接入很少的原件即可工作，可同时产生方波、三角波和正弦波 等波形 。调整强电部分，隔离变压器引进强电部分，经过整流器，大电流器件 出电刺激电极。能实现以下不同的波形和频率进行刺激牛肉。 图 11 电刺激电路 1 显示和键盘电路 显示器选择 液晶显示屏 它功耗低、体积小、无辐射的显示器件， 符式和点阵式三种 14。其中，段位式 能满足图形曲线和汉字 16 显示的要求；而点阵式 字，还可以显 示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏幕上下左右滚动、动画功能、分区开窗口、反转、闪烁等功能，用途十分广泛。为了简化液晶显示电路的设计和应用，生产厂家通常将液晶显示单元、显示控制器、显示内存和显示驱动电路等装配在一起，做成液晶显示模块 们选择点阵式液晶显示器。 本例中液晶显示模块选用图形液晶显示模块 内 一种采用低功耗 8位的微处理器接口， 通过内部的 12864位映射 15128点 64点大小的平板显示。该液晶显示模块使用 驱动器，同时使用 行 驱动器。 要提供电源就能产生驱动信号和各种同步信号，比较简单。 表 1 脚名称 引脚定义 /,2 数字地 逻辑电源 +5V 对比度调节 D/I 指令数据通道 R/W 读 /写选着 E 使能信号，高电平有效 8位数据线 复位信号 液晶驱动电源 A,K 背光正电源端，背光接地端 有 20个 引脚，其中 8位双向数据总线，它的方向是有控制引脚 R/W 来决定，高电平为读，此时数据出现在总线上，可以由 取；低电平为写，可以写入 8为数据。 电平有效。 D/I 是数据指令选择引脚，为高电平表示数据操作， 为 低电平表示写指令或读状态。 作原理 图中 电位器 作用是调节提供给驱动器的供压，从而调节液晶显示的对比度。A,K 引脚用于背光灯，本次简化处理，不使用此功能。 高电平 17 数据线 单片机的 口相连，控制线 D/I,R/W 和片选线 别于单片机 口的 6,5,1,0 引脚相连，使能线与 对于用户来说， 动芯片和 户使用时只需阅读驱动芯片的相关资料，设计驱动芯片和微处理器之间的接口电路，编写具体的驱动程序。 前面提到，行驱动芯片 16,只要提供电源就产生驱动信号和各种同步信号，列驱动芯片 直接与 8位微处理器相连。 部有 64 64=4096位显示4路列驱动输出； 1/64； 们相当于微控制器和内部的显示 处理器对液晶显示模块的操作通过后在进行液晶模块硬件调试中，务必注意正确的接线，特别是正负电源的接线不能接错，否则会烧坏电路上的芯片。为避免液晶快的损坏，在加液晶驱动电压 辑电压提前 50 图 12 液晶显示模块 of CDs 单片机模块 直接与液晶模块的 连； 的 0、 1、 3、 5、 6 引脚分别和液晶模块的 /,R/W,/D/I 相连，在单片机程序执行过程中，对他们做相应的控制。可以看出液晶控制器的存在使得单片机模块电路变得非常简单。给出单 18 片机的时钟和复位电路如图。 图 13 单片机的模块原理图 13 of 液晶控制驱动器指令集 液晶显示包括屏幕提示，键盘输入值显示以及行驶中状态信息的显示。本设计采用液晶模块 所用的控制驱动器是 2 片 1 片 单片机打交道的是 指令集比较简单，共 7指令。 表 2 显示开关指令 ， 示 的内容；当 0时， 闭显示。 表 3 显示起始行（ 设置命令 （ 0 63） 该指令设置了对应液晶屏最上一行的显示 行号，有规矩地改变起始行，可以使 19 表 4 页（ 置指令 （ 0 7） 显示 64行，分 8页，每页 8行。 表 5 列地址（ Y 置指令 （ 0 63） 设置页地址和列地址，就唯一确定了显示 的一个单元，这样 可以用读，写指令读出单元中的内容或向单元写进一个字节数据。 表 6 读状态指令 R/W D/I 0 0 0 0 0 0 该指令用来查询液晶显示模块内部控制器的状态。 10 10 1 0态；在 态时，除读状态指令外，其他指令均不对液晶显示模块产生作用，在对液晶显示模块操作之前要查询 态，以确定是否可以对液晶显示模块进行操作。 表 7 写数据指令 R/W D/I 1 写数据 表 8 读 数据指令 R/W D/I 1 读显示数据 读写数据指令每读写完之后，列地址就自动加 1。必须注意的是，进行读操作之前，必须有一
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