LM35D系统整体硬件设计方案毕业设计

1 1 引言 当今社会是数字化的社会， 也 是数字集成电路广泛应用的社会 。而 数字集成电路本身 也 在不断地进行更新换代 ，不断的进步创新。 它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路 ， 发展到超大规模集成电路 （ 万门以上 ） 以及具有许多特定功能的专用集成电路 （ 。 并且在现代高新电子产品的设计和生产中， 数字集成电路 技术和现代电子设计技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个技术环节。前者的进步就表现在大规模集成电路加工技术，即半导体工艺技术的发展上；而后者的核心则是 子设计自动化）技术，它使得设计 者的工作仅限于软件的方式，即利用硬件描述语言（本文只涉及到 免了硬件电路在搭接时所出现的问题。 编程逻辑器件 发展 随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务 已经 不 再 由 某个大规模的生产厂商 来独 自 承担 了，更甚至于 系统设计师们 都 愿意自己设计专用集成电路 （ 芯片，而且希望 设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的 片，并且立即投入实际应用之中 。也就是这种现场可用的思想促成 了现场可编程逻辑器件（ 出现 ，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列 （ 和复杂可编程逻辑器件 （ 。 对于电子系统设计来说，在以前的很长一段时间里，设计某个电子控制系统大多数情况下是用指令少、功能单一的单片机，但是用其开发出来的硬件系统及其电路结构庞大而复杂、成本高、经常容易发生电路方面的故障，并且由于系统是针对某一个特定的功能而设计的，对今后系统的升级和功能扩展都非常困难。显然这样的单片机在某种程度上已经不能再满足设计要求了。而 片作为一种新兴的设计器件，在技术上与 单片机相比有很多优势，光说其 实现 的 工艺 就 有反熔丝技术、 术和 。实现了电可 擦 除、电可改写 和紫外线擦除 ，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性。这些 件的一个共同特点 ，就 是可以实现速度特性较好的逻辑功能， 可见用这种 需要增加少量的外围电路，并结合可控制它的丰富的指令集合，就可以获得功能强大的控制系统。又由于这种芯片内含有可下载程序固定接口和 此，开发出来的系统具有可升级性 (内部程序可擦除，进行重新烧写 )，用户可以根据需要对其进行功能扩展，既可以缩短系统开发周期，又可以减少开资。 利用 术（ 行电子系统设计的最终目标，是完成专用集成电路设计和实现，而在电子科技高速发展的当今，再加上上述 杂 可编程逻辑器件 /现场可编程门阵列 ）的各种优点，它以成为实现这一途径的主流器件。其特点是直接面向用户，具有极大的灵活性和通用性，使用方便，硬件测试和实现快捷，开发效率高，成本低，上市时间短，技术维护简单，工作可靠性能好。 例如 2 新 生产 的 列 这是一种基于 结构，集成配置芯片的 本质上它就是一种在内部集成了配置芯片的 由于配置时间极短，上电就可以工作，所以对用户来说，感觉不到配置过程，可以 与 传统的 样使用，加上容量和传统 以 它归作 还有像 是使用了同样的原理，将外部配置芯片集成到内部 ， 在使用方法上和 似，但是因为容量大，性能和传统 与 是 以 总之，由于以上的各种 突出优点， 片已成为大多数电子设计工程师进行电子设计的首选器件。 现系统控制 把以 片为核心，作为主控制器开发出来的各种测量及控制系统，作为家用电子产品的一个组成部分嵌入某个系统中，使其更具智能化、拥有更多功能，便于人们操作和使用，从而更具时代感，这也是家用电子产品的发展方向和趋势所在。有的家用电器领域要求增加显示、报警和自动诊断等功能。这就要求我们生产的产品具有自动控制系统。而所谓的自动控制功能的实现主要是由计算机来完成的，可用的方法主 要有两种：离线控制和在线控制。离线控制包括利用计算机实现对控制系统总体的分析、设计、仿真及建模等工作；在线控制就是以计算机代替常规的模拟或数字控制电路，使控制系统“软化”，让计算机位于其中，并成为控制系统、测试系统及信号处理系统的一个组成部分。这类控制由于需要有像计算机一样的智能控制系统身处其中，因此对控制系统有体积小、功耗低、价格低廉以及控制功能强大等要求，而为了满足这些要求，就应当使用可编程逻辑器件的具体芯片来实现。例如：本文所研究的课题就是利用 主控芯片，来 实现系统的整体功能的。 然而，由于 控制对象联系密切，所以设计一个系统，不但对 片的性能要求高，而且对设计者的要求也很高。他们不但要熟练掌握 且还要了解控制对象，懂得传感器技术，具有一定的控制理论知识等。还拿本文所研究的课题为例，除了利用 用到了传感器， A/实现完成了系统总体功能 检测室温显示，并实现报警。 2 系统原理和部分方案比较 一个完整的系统，必须经过系统整体原理分析和各部分的方案比较，选择最佳最优的实现方法，才能完 美而立于不败之地。 统原理概述 当今社会，随着现代测量、控制和自动化技术的发展，信息采集的方法越来越多，而在所有信息的采集途径中，用的最普遍、最基础的，就是传感器。如果把电子计算机比作人的“大脑” ,那么传感器则酷似人的“五官”（视觉、嗅觉、味觉、听觉和触觉）了。其重要性则可一目了然，不过对传感器的要求可要比人的五官的要求高得多，并且传感器的 3 种类也在日益增多，涉及到的范围也日益变广。如 6/37，它主要应用于环境控制系统、过热保护、工业过程控制、火 灾报警系统、电源系统监控以及仪器散热风扇的控制等。还有 理的温度测量控制器 主要应用于个人计算机及服务器的硬件及系统的温度监控、办公室设备、电子测试设备等。以及 此， 测量外界温度 的 方法 有 很多种 ，然而， 由于 热敏电阻 及其放大电路受到环境的影响，在不同的条件下会出现不同的测温偏差 ，而 6/37， 在相同条件下，由于测温精度、处理精度等多方面的因素，不同的通道也会出现不同的偏差，因此必须采用一种灵活的修正方式 ，这便用到了电压型的温度传感器 的线性好（ 10）， 宽量程（ 0， 精度高 （ + ），低成本，而且采集到的是电压型信号，易于处理，使得电路简单实用 3 。 如上所述，本课题的设计就是利用温度传感器 采集温度信号的，随后将采集到的微弱模拟电压信号经过放大器 （ ，将其转换为数字信号后， 再传给 里用到的型号是 即该系统的 核心 部件 ， 通过硬件描述语言（ 程进行信号处理，然后经过预先设置好的端口将数字信号传送给 74 经实验调试，用该方法对 0 范围的温度测量时，测量误差 为 +，可靠性好、抗干扰性能强 。 采用 为核心监控器对外界温度进行测量 ， 这样，既可以降低对温度传感器和放大电路的要求，从而降低成本，又可以针对不同外部环境或不同通道 对温度显示 的显示监控 设定进行灵活修改 ，实现系统的升级。 题总体要求 (1) 利用电压型温度传感器 为信息采集器件采集室温并产生 10的电压信号； (2) 利用 驱动后面电路； (3) 利 用 A/系统处理； (4) 将数字信号送入 (5) 时时显示转换后的室温，进行监控 ； (6) 温度超过警戒温度时，进行报警。 统各部分方案比较 号采集方案比较 在目前，信号采集有多种方法，而可用于本系统的温度的信号采集大致有三种方法，下面分别介绍各种方法的优缺点，讨论它们的可行性。 方案一：采用热敏电阻采集室内温度信号。用此方法可满足 40 的测量范围，但热敏电阻的精度、重复性及其可靠性都比较差，并且对于检测小于 1 的温度信号时， 4 误差大、不可靠，所以此方法不可取。 方案二：利用电流型温度传感器 集室内温度信号。 有较高精度和重复性（重复性优于 ），其良好的非线性可以保证优于 +的测量精度，利用其重复性较好的特点，通过 非线性补偿，可以达到 +测量精度。 电流型温度传感器 二端器件，它采用了一种独特的电路结构，利用最新的薄膜激光微调技术作最后的定标，因而具有很高的精度。且其灵敏度为 1，具有很宽的工作电源电压范围和很高的输入阻抗。作为一种高阻电流源，我们不需要考虑其传输线上的电压信号损失和噪声干扰的问题，因此特别适合做远距离测量或控制应用。出于同样的道理， 不必考虑选择开关或 但是，由于 号，所以在将数据传给 须先把电流信号转变成电压信号，在此期间不但造成了一定的信号损失，又影响了精度，这就要求我们在 A/样一来，用 集室温的电路就显得很复杂。而且，在高精度测温电路中，还必须考虑 此也放弃使用本方案。 方案三：采用电压型温度传感器 集温度信号。 精密集成电路温度传感器，它的输出电压与摄氏温度线性成比例， 比例关系是 10。并且， 来提供 的常用的室温精度， 就把信号损失减少到了最小。而又因为它的线性性极好，所以编程时很容易实现。因此，对于本课题来说，选用此方案。 拟信号数字化处理方案 由于整个系统主要是处理数字信号而进行工作的，所以当由传感器采集到模拟信号后，必须先进行模数转换才能够使整个系统运行工作。而对于模数转换器件的选择，本课题用的是 系统采用 数转换器 作为模拟信号数字化的器件，进行数字化处理，为系统提供数字信号量的。 号处理方案 本系统利用 行信号处理。 将经过 A/而根据已经编好的程序（程序见附录）处理温度的数字信息，进一步时时显示室内温度和报警，达到时时监控的目的。也就是说采用 示部分方案比较 方案一： 以前的 电子工程师们进行电子设计时，大部分都使用单片机 通过串口通信线，再加移位寄存器 74现 示功能，如图 2样一来，使得每一个 4得电路比较麻烦，并 且与单片机接口的编程程序不易实现 ， 所以本课题放弃使用次方案。 5 2 通过串口通信线 方案二： 近年来，国内外有许多基于串行总线方式的 些芯片与另一种功能更强、速度更快的控制芯片连接，可实现以往单片机不能实现的多种功能，并且具有占用 I/O 口线少，进行功能扩展方便，使用起来十分容易等特点，这就是用 因此本系统选用此方案。 在选用 选用 3个共阴极的 8段数码显示管（ 实现动态显示，用 4以实现温度显示的功能。 统报警方案设计 在设计开始时，想要的系统功能之一，是想让在室温达到并超过警戒温度时，系统可实现报警，给人以提示。在此，可用一个风鸣器和一个三极管放大电路来实现报警功能。具体的电路分析，详述见下文中。 3 系统整体硬件设计方案 统工作原理流程 根据课题设计要求可知，该系统需要利用电压型温度传 感器采集室内温度，产生10 的电压信号，随后，将该信号送入放大器进行放大，再把此放大后的信号送给A/D 转换器进行模数转换，之后由 片编程处理，即通过 片编程设定上下限报警温度，并显示转换后的室温。具体流程图如图 3 图 3统流程图 44制电路 A/D 转换电路 放大电路 传感器控制电路 译码驱动电路 显示电路 报警电路 6 在温度信号采集电路中采用方案三，使用线性成比例（ 10）的电压型温度传感器采集信号，之后 ，将微弱电压信号经过整个硬件与软件系统放大 100 倍后的电压信号使其显示就是室温。首先，使采集到的电压信号经过放大电路放大十倍后送入 A/D 转换器（ 。在此，将 于它为 8位转换器，其内部转换关系将输入信号扩大 50倍后，才将模拟信号转换为数字信号。之后，将转换后的数字信号传给 通过 00倍的信号缩小 5倍，即可将输入的微弱电压信号最终放大 100 倍，现在的电压值便是室温值。然后经过设置的 I/传送给 74 而实现整个系统的设计功能。 感器及放大电路 压型温度传感器 图 3一般传感器的工作原理方框图。 图 3感器原理框图 本系统的设计所用的传感器为 它 是 一种， 是精密集成电路温度传感器， 其 输出电压与摄氏温度线性成比例 （ ） ，如图 33。 U(V) 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 T( ) 图 3感器温度电压关系曲线 因而 优于用开尔文 作为 标准的线性温度传感器， 在 额定工作温度范围 内精度 为 3/4 。其 密封适合用 适合 用 塑料 其特性 如下： (1) 直接用摄氏温度校准 ， 线性 + 比例因数 ； (2) 在 +150 额定范围 内 保证 精度（在 +25 时）； (3) 适用于遥控设备 ， 因晶体片微调而低费用； 敏感元 件 转换元件 测量电路 辅助电源 非电量 电量 7 (4) 工作在 4 30V， 小于 60A 漏泄电流 ，有 较低自热，在静止空气中 ； (5) 只有 1/4 非线性值 ， 低阻抗输出， 1 V 20V，故可直接用温控电路的电源，但要加一个隔离二极管及平滑电容 C。 100 ，输出电压直接与 摄氏温度成比例，灵敏度为 10 。 将其 输出电压接 2读出 的 分辨率为 的温度读数。 例 如 ：室内温度是 那么其转换关系是 10 =287 （ 则 表上 的 读数 就 为 287 反映室内 温度 ： 。 集成温度传感器 成一个集成温度传感器，它的 外形与封装 如下图（见图 3 输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器，精度为 1。最大线性误差为 静态电流为 80器件如塑封三极管（ 该温度传感器最大的特点是使用时无需外围元件，也无需调试和较正（标定）。如下图所示（图 3 图 3图 3 3 8 在图 3 5 的电阻和 1滤除其他的杂质信号，使采集到的与 温度成比例（ 10）的电压信号更加稳定，之后再将温度信号经过放大器送给 大电路设计 图 3系统的放大电路部分 如图 3示，为系统的放大电路部分，电压型温度传感器 集到的室温为很微弱的模拟量。例如：若室温为 26，那么经 ，这样一个微弱的电压信号，既不利于处理又容易产生误差且不稳定。所以我们需要将此信号在整个硬件系统和软件系统中放大 100倍（如前所述），之后将其送入驱动电路，即可在 ，达到目的。如图所示，在放大电路中，取 1K 是为了好计算放大倍数， 20K 的滑动变阻器使这个 的微弱电压信号可以在 0此，将其放大 10 倍，因此需要将 至 10K。这样经放大器 大后从第 6 脚输出的电压信号就为放大十倍的 样就足以驱动后面的电路进行工作，达到系统设计的目的。 ，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，为提高系统的性能指标，对信号的处理 无不广泛的采用了数字计算机。但由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图象等），所以要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，首先就必须将这些模拟信号转变为数字信号，这样就需要一种能将模拟信号转化为数字信号的电路 模数转换器（ A/而为了将时间和幅值都连续的模拟信号转化为时间和幅值都离散的数字信号，一般要经过四个过程 5，如图 3 9 图 3模数转换流程 而在实际电路中，上述四个过程中有的是合并进行的。例如，取样和保持、量化和编码，往往都是在转化过程中同 时实现的。具体介绍如下： (1) 取样与保持 取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量（这里要注意的是取样以后信号依然是模拟量）。取样的过程示意图如图 3示。 图 3取样过程 图中的传输门受取样信号 S（ t）的控制，在 S（ t）的脉宽期间，传输门导通，输出信号 t）为输入信号 Vi(t)，即 Vo(t)=Vi(t)，而在（ ）期间，传输门关闭，输出信号 t） =0。可见，取样就是在一个固定的时间点上采集一个模拟信号的具体值，而要将取样得来的模拟信号转换为数字信号得经 过一段时间，所以有必要将取样电路每次取得的信号通过保持电路保持一段时间，以便给后续的量化编码提供一个稳定值，即使用保持电路使整个系统更加协调稳定。 (2) 量化与编码 数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。为了将模拟信号转化为数字量，在 A/必须将取样 某种近似方式归化到与之相应的离散电平上。这一转化过程称为数值量化，简称量化。量化后的数值最后还必须用某一个代码表示出来，这个过程就叫做编码。经编码 得到的代码就是 A/是表示模拟信号大小的数字信号量。 ， A/种性能优异的 A/期的 A/在一些采用 线的新型 A/大地丰富了 A/ A/般情况下，由于客观条件的影响，电路设计中 A/辨取 样 保 持 量 化 编 码 模拟信号 数字信号 Vo(t) Vi(t) (t) 10 率。假如，我们要测量一组电源电压，其电压的输出范围是 0 10V，如要求精确到 分辨率为 0=1%,那么在实际应用中我们选择分辨率为 1/256= 8位 A/然， A/辨率也就越高，但是成本也就随之愈高。因此在实际电路的设计中，选择 A/该在满足系统性能指标的前提下，追求最高的性能价格比。 目前，被广泛使用的 A/接口协议上分为串行和并行两种方式。串行接口的 A/，主要采用的协议有 2序设计较并行接口略显繁琐，典型的芯片有 543等等。并行接口的 A/行的有 本课题的设计使用的是 面就来介绍 A/D 转换芯片的硬件设计方法。 ，是 A/中 位 8通道 A/。它的主要技术指标是： 8位分辨率， 1/2换时间典型值为 100钟频率为 640电源电压为单电源 5V。其引脚中 位数字信号输出端 (即转换后的数字量 )， 6脚接的是放大器送出的温度信号量。 信号从 脚送入， 3通过 9脚（ 地与 4脚（ 内部电路提供时钟信号，以给 其正确工作。 如果从 量程 为 000 ，那么由于 0 11 以及经过放大器 传到 I+的电压信号为 10V，再经过下）放大 50倍 (此 50倍为数字量的 50倍 )： （ ） *256 ( 其中“ *”符号表示乘的意思， 电压，即 时可以更改）。如下图（图 3 A/ x （ 1000）（ 0100）（ 0110）（ 0111） t 图 3A/ 在硬件设计中，我们 将基准电压（ 至 10056/5 50倍，将其送入电路的信息处理部分 利用软件的方法将结果除以 5便可达到最终的放大目的，之后送入驱动电路使其显示出最大温度为100 。由于 A/，我们将最高温度设为 100 的话，可得它的测量精度为 100/256=。那么如果将最高温度设为 50 ，我们可得它的温度范围为0，测量精度为 50/256=。为了提高精度，我们将最高报 警温度设为 50 。 还如前面的例子，如果室温为 26 ，那么经放大电路放大后传到 I+的电压信号为 其代入上公式则可得 56/5 50倍的二进制数，将其送入系统的主控制器，我们再利用软件的方法将结果除以 5便可得送入驱动电路使其显示出的温度为 26 。在这个转换电路中， 是将模拟量转换为二进制的数字量，二是将此输入信号在放大电路放大 10倍后再放大 50倍。 与 作的流程图如图 3 经 后面编程控制，使其缩小 5倍，然后显示室温。 电平有效。 别为写、读端，将其与 端相连。 其为高电平时表示转换完成，之后，送中断信号给单片机，等待 见，在整个系统中， A/着至关重要的作用。它的设计好坏直接影响着整个系统的工作性能。 12 图 3统主控制器选择 述 集成电路的发展大大促进了 而使电路设计从传统的“自上而下”的设计方法转变为“自下而上”的设计方法。设计师们都希望自己设计的芯片能够反映自己的思想，并且能够及时的投入生产使用，这都有益于可编程逻辑器件（ 出现。 现在应用最广泛的 复杂可编程逻辑器件（ 7 9 。 可编程逻辑器件（ 发展历程大致经历了以下几个阶段： (1) 20世纪 70年代，熔丝编程的 (2) 20世纪 70年代末，对 (3) 20世纪 80年代初， 更灵活的 (4) 20世纪 80年代中期， 时生产出世界上第一块 且， 之 用电或紫外线擦除。 (5) 20世纪 80年代末， 出一系列具备系统可编 程能力的 实现更复杂的逻辑功能。 (6) 20 世纪 90 年代，可编程逻辑集成电路技术进入飞速发展时期，器件的可用逻辑门超过百万门，并出现了内嵌发展功能模块 (如加法器、乘法器、 据地址初始化 启动 S=0？ 数据区地址加一 8 个通道采集结束 读 A/D 转化结果到数据存储区 结束 是 是 否 否 13 等 )的 总的说来， 件是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户可通过对器件编程实现所需要的逻辑功能。并且它是一种用户可配置的逻辑器件，其成本比较底，使用灵活，设计周期短，而且可靠性高，风险小，因而很快得到普及应用，发展非成迅速。从 20 世纪 70 年代发展到现在， 经在各个方面的工艺上取得了突破和不断发展。经历了从 中 所于简单的 们结构简单，设计灵活 ，对开发软件的要求低，但是规模都很小，难以实现复杂的逻辑功能，所以随着技术的发展，种种弊端也暴露出来，因此， 向着高密度，高速度，低功耗以及结构体系更灵活、通用范围更广的方向发展。 复杂可编程逻辑器件（ 杂 称将集成度达到一定程度的 件叫做 ，是 20 世纪 80 年代末 司提出的在线可编程（ In 术以后，于 20 世纪 90 年代初出现的。它是在 用 增加了内部连线，对逻辑宏单元和 I/编程逻辑宏单元，可编程 I/型的器件有 列， 7000 和 9500 系列， 随着数字逻辑系统功能复杂化 程度的不断加大 ， 集成 芯片正朝着超大规模、高密度的方向发展。与此同时，人们发现 一 个超大规模的数字时序系统芯片在工作时从时间轴上来看，并不是每一瞬间系统的各个部分都 在工作，而系统是各个局部模块功能在时间链上的总成。同时还发现，基于 过存储于存储器中不同的目标系统数据的重新下载，来实现芯片逻辑功能的改变。正是基于这个称之为静态系统重构的技术，有人设想利用芯片的这种分时复用特性，用较小规模的 芯片来实现更大规模的数字时序系统。在研究过程中 人们却 发现常规的 能实现静态系统重构。因为该芯片功能的重新配置大约需要数毫秒到数十毫秒量级的时间；而在重新配置数据的过程中，旧的逻辑功能失去，新 的逻辑功能尚未建立，电路逻辑在时间轴上断裂，系统功能无法动态连接。要实现高速的动态重构，要求芯片功能的重新配置时间缩短到纳秒量级，这就需要对 部组成 结构进行革新 。 在早期的 结构相同的逻辑阵列组成宏单元模块。对一个逻辑阵列单元来说，输入项由专用的输入端和 I/自 I/通过 I/O 结构控制模块的反馈选择，也可以由 I/O 端直接输入，也可以是本单元输出的内部反馈。所有的输出项都经过缓冲器驱动，并输出其输入的原码及补码。可以看出，早期 是用 元。和 样， 实现擦除和再编程功能。在基本结构中，每个 14 或门有 8 个固定乘积项，也就是说逻辑阵列单元中的或门阵列是固定的、不可编程的，当遇到复杂的组合逻辑时，需要的乘积项可能超过 8 个，这就要用两个或多个逻辑单元来实现，致使器件的利用率不高。为此，目前的 要表现在以下两个方面： (1) 乘积项数目不同的逻辑阵列单元 对于复杂的逻辑器件来说，逻辑函数往往需要附加乘积项 。以便利用其他宏单元以提供以提供所需的逻辑资源，还可以利用其结构中具有的共享和并联扩展乘积项。达到尽可能的少占资源，并且尽可能的加快工作速度的目的。 (2) 具有两个或项输出的逻辑阵列单元 每个逻辑阵列单元可以共享相邻单元中的乘积项，也可以使本单元中的两个或项都可用于相邻的两个单元中，这样，既提高了器件内部各单元的利用率，又可实现更为复杂的逻辑功能。 ，根据器件的类型和功能的不同，可有各种不同的结构形式，但基本上每个模块都由输出极性转换电路、触发器和输出三态缓冲器三部分及于它们相关 的选择电路组成。各个生产厂家可以根据不同的用途和使用对象的不同进行选择生产，以求达到最佳的生产和使用目的。 主要生产厂家是 自都有自己的产品特点。 (1) 在我国有着较多的用户，该公司的 集程度、高性价比、低功耗等特点。主要型号有胶合（ 辑类的 价位的 、高速 密度的 后来又推出的 能更加优越。 在众多的产品系列中， 司推出的新型低成本 件 列的主要特点为：密度范围大，从 1万到 10万门（ 56,000到 257,000系统门）；配备锁相环（ 术，与 64 位、 66品系列从原 供系统速度超过 115以， (2) 985年首次推出 后不断的推出新的集程度更高、速度更快、价格更低的 主要的 中 络和计算机等产品中。该系列器件采用快闪存技术，比 术工艺的速度更快，功耗更低。目前， 司 单元数可达 288 个，系统时钟可达 200列器件支持 线规范和 界扫描测试功能，具有在系统 可编程（ 力。该系 15 列有 核电压分别为 5V、 就如前所说，其功耗很低。 (3) 20世纪 90年代以来， 将 产品主要有 程度在 1万门到 其 I/V、 用于高位的数字系统中，准确率很高。 其中 列器件又分为四个系列： 列、 列、可以满足复杂程度很高的逻辑功能设计。 根据以上所述，各个厂家生产的 能都很齐全，而在本系统的设计中，对 片的选择是选用了 司 列的为本人在平时的实践训练中用的多数都是此芯片，有较多的关于资料可以查询，对 大多性能都有了一定的了解，用起来可以得心应手，并且与其他的 片比起来， 一型号的优点也很多，功能也很强大，故选择该器件。 脚图见附录 2）是 一共有 208个管脚，其中 I/24个， 0个， 1个， 4个， 外还有时钟、数据输入、专用程序下载口等一共是 37个。在此芯片上有如此多的 I/目的就是为了方便用户可以任意定义信号的输入输出口，从而实现复杂的逻辑功能。这也是 复杂功能所在，更是 警电路 图 3报警电路 16 由于由 此，需要将其放大，才能带动蜂鸣器使其工作。 报警电路的输入引脚由 片输出端给，我们在系统中设的下限报警温度 为 10，上限报警温度为 30。在软件设计中，当由 0 50的范围，令1”，则可实现蜂鸣器报警，如图 3 码、驱动电路 图 3译码、驱动电路 如图 3码器 74中， 译码器的输入相接， C 为高位， A 为地位。对四个共阴极数码管实现位选。 在一个控制测试系统中，对共阴极 示器的控制采用“接地方式”，即通过控制 脚的电平高低来达到选通的目的，该引脚即通常所说的位选线。例如：我们想要让第三位数码管工作，那么需要使 就是使译码器输出中的 0，其他为 1。本系统中，我们采用动态显示方式，因此，需要不断的片选，而共阴极 示器的发光二极管负极接地，当发光二极管的正极为高电平时，发光二极管被点亮。这就需要用 如：要显示 0字形时，需要 个发光二极管“ a， b， c， d， e， f， g” 七个字段中的“ a， b， c， d， e， f” 亮，那么，就需要使 出中的 A、 B、 C、 D、 E、 F 为高电 17 平。这是 3 表 3示电路（ 码管的选择 在一个控制应用系统中，显示是人机通道的重要组成部分。目前广泛使用的显示器件主要有 极管显示器）、 晶显示器）和 空荧光管）等。 核心控制设备接口方便灵活，技术上易于实现，但只能显示阿拉伯数字和少数字符，通常用于对显示 要求不高的场合。 可以显示包括汉字在内的多种字符，甚至是复杂的图形和曲线，并且耗电极省，可广泛用于各种终端设备，如 机、触摸屏等等。本文主要介绍 式，及本系统的选择显示方式。 般的控制电路系统中经常采用的是八段显示器，即 个发光二极管，代表“ a， b， c， d，e， f， g”七个字段和一小数点“ 。再者 阴极 发光二极管的正极为高电平时，发光二极管被点亮。而共阳极 光二极管正极相连，当二极管的负极为低电平时，发光二极管被点亮。 在一个电子控制系统中，对共阴极 地方式”，即通过控制脚的电平高低来达到选通的目的，该引脚即通常所说的位选线。共阳极 种控制方式中，共阴极 能用在小尺寸的 于大尺寸 大屏幕计时器）一般使用共阳极方式。 D C B A G F E D C B A 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 18 接口上分又有并行和串行两种，这要视接口和驱动芯片而定。常用的并行 155、 8255 以及键盘和显示专用芯片 8279等。而与并行方式相比，串行方 式仅占用 。在静态显示方式中，多个 位并行口连接，公共端则根据 阴或共阳）连接到“ “ 上。假如有四位静态 么每个 位 I/以在同一时间内显示不同的字符。静态 功耗大，占用 ，成本也