淀粉烘干设备的电控系统设计的毕业论文 下载本文

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图3-8 频率输出的555振荡电路

该振荡电路两个暂稳态的交替过程如下:首先电源Vs通过R4、R2 向C充电,经t充电时间后,Uc达到芯片内比较器的高触发电平,约0.67Vs,此时输出引脚3端由高电平突降为低电平,然后通过R2放电,经t放电时间后,Uc下降到比较器的低触发电平,约0.33Vs

此时输出,此时输出引脚3端又由低电平突降为高电平,如此翻来覆去,形成方波输出。其中,充放电时间为

t充电=C(R4+R2)Ln2 t放电=CR2 Ln2 因而,输出的方波频率为

f=1/(t放电+t充电)=1/[ C(R4+R2)Ln2]

可见,空气湿度通过555测量电路就转变为与之呈反比的频率信号,表3-2给出了其中的一组典型测试值。

表3-2 空气湿度与电压频率的典型值

湿度(RH%) 频率(HZ) 湿度(RH%) 频率(HZ) 0 7351 60 6600 10 7224 70 6468 20 7100 80 6300 30 6976 90 6168 40 6853 100 6033 50 6728 (3)多路检测信号的实现

本设计系统为八路的湿度信号采集,故采用CD4051组成多路分时的模拟量信号采集电路,其硬件接口如图3-9所示

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图3-9 八路分时的模拟量信号采集电路硬件接口

3.1.3 多路开关

多路开关,有称“多路模拟转换器”。多路开关通常有n个模拟量输入通道和一个公共的模拟输入端,并通过地址线上不同的地址信号把n个通道中任一通道输入的模拟信号输出,实现有n线到一线的接通功能。反之,当模拟信号有公共输出端输入时 ,作为信号分离器,实现了1线到n线的分离功能。因此,多路开关通常是一种具有双向能力的器件。

在本设计中,由于采用了温湿度双量控制,所以在信号采集中将有两个模拟量被提取,这时选用多路开关就是很必要的。

这里选用的是CD4051多路开关,它是一种单片、COMS、8通道开关。该芯片由DTL/TTL-COMS电平转换器,带有禁止端的8选1译码器输入,分别加上控制的8个COMS模拟开关TG组成[16]。CD4051的内部原理框图如图3-10所示。

图3-10 CD4051的内部原理框图

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图中功能如下:

通道线IN/OUT(4、2、5、1、12、15、14、13):该组引脚作为输入时,可实现8选1功能,作为输出时,可实现1分8功能。

XCOM(3):该引脚作为输出时,则为公共输出端;作为输入时,则为输入端。 A、B、C(11、10、9):地址引脚

INH(6):禁止输入引脚。若INH为高电平,则为禁止各通道和输出端OUT/IN接至;若INH为低电平,则允许各通道按表3-2关系和输出段OUT/IN接通。VDD(16)和VSS(8):VDD为正电源输入端,极限值为17V;VSS为负电源输入端,极限值为-17V。

VGG(7);电平转换器电源,通常接+5V或-5V。

CD4051作为8选1功能时,若A、B、C均为逻辑“0”(INH=0),则地址码00013经译码后使输出端OUT/IN和通道0接通。其它情况下,输出端OUT/IN输出端OUT/IN和各通道的接通关系如下

表 3-3 各通道的接通关系图

输入状态 接通通道 输入状态 接通通道 INH C B A INH C B A

0 0 0 0 0 0 1 0 1 5 0 0 0 1 1 0 1 1 0 6 0 0 1 0 2 0 1 1 1 7 0 0 1 1 3 1 X X X 均不显示 0 1 0 0 4

3.2 信号分析与处理

3.2.1 A/D转换 (1)A/D转换器的特点

为了把温度、湿度检测电路测出的模拟信号转换成数字量送CPU处理,本系统选用了双积分A/D转换器MC14433,它精度高,分辨率达1/1999。由于MC14433只有一路输入,而本系统检测的多路温度与湿度信号输入,故选用多路选择电子开关,可输入多路模拟量。

MC14433 A/D 转换器

由于双积分方法二次积分时间比较长,所以A/D转换速度慢,但精度可以做得比较高;对周期信号变化的干扰信号积分为零,抗干扰性能也比较好。

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目前,国内外双积分A/D转换器集成电路芯片很多,大部分是用于数字测量仪器上。常用的有3.5位双积分A/D装换器MC14433和4.5位双积分A/D转换器ICL7135 (2)MC14433A/D转换器件简介

MC14433是三位半双积分型的A/D转换器,具有精度高,抗干扰性能好的优点,其缺点是转换速率低,约1—10次/秒。在不要求高速转换的场合,例如,在低速数据采集系统中,被广泛采用。MC14433A/D转换器与国内产品5G14433完全相同,可以互换。

MC14433A/D转换器的被转换电压量程为199.9mV或1.999V。转换完的数据以BCD码的形式分四次送出。

Q0~Q3 DS1~DS4 多路选择开关锁存器个位十位百位千位极性判别溢出/OR过量程控制电路 时钟CMOS线性电路VR基准电压VAG模拟地VX被测电压DUEOCR1/C1R1C1C02C01实时显示转换周期

图3-11 MC14433A/D转换器的内部逻辑框图

图3-12 MC14433引脚图

MC14433 的框图(图3-11)和引脚(图3-12)功能说明 各引脚的功能如下:

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