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单片机数绝缘粒字计时器的系统设计与型式试验
浏览: 发布日期:2017-09-10


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引言

目前市场上计时器种类很多,并且有部分厂家可根据客户的要求定制,但有的商家为了节约成本,对生产质量没有进行很好的控制,在芯片的选择和整个系统可靠性试验方面都没有很好地把关,而且目前市场上所采用的数码管质量较差,抗干扰能力差,不能应用于复杂的环境。单片机数字计时器体积小巧、精度高、抗干扰能力强,适用于复杂的工作环境。

1 硬件设计

1.1 系统结构

系统主要由电源模块、输入部分、控制部分和显示部分组成,系统结构框图如图1所示。

1.2 单片机最小系统设计

控制部分选用40引脚单片机PIC16F887,该单片机采用了精简指令集、哈佛总线结构和二级流水线,价格低、可靠性高、功耗低、体积小。单片机最小系统如图2所示。

单片机最小系统由PIC16F887单片机、复位模块、4 绝缘板加工件MHz外部晶振、排针等组成。其中,7引脚、8引脚、28引脚VDD为电源端,接工作电源DC 5 V。6引脚、30引脚、31引脚VSS为接地端,直接接地;32引脚、33引脚接4 MHz外部晶振,电容取22 pF;VPP复位端接上拉电阻连接到工作电源。

1.3 显示部分

显示部分采用工业级4位7段数码管动态显示,这样可以节省I/O口,而且功耗低。显示部分电路图如图3所示。

1.4 输入部分

输入部分有两路独立的启动/停止端和复位端,互不干扰。输入通道采用光耦TLP521做隔离,信号单向传输,输入端与输出端完全实现了电气隔离,输出信号对输入端无影响,抗干扰能力强、工作稳定使用寿命长、传输效率高。输入部分电路如图4所示。

1.5 电源部分

电源部分为24 V转5 V稳压隔离电源模块,输入电压范围宽,工作可靠稳定。输入电压范围为DC 18~36 V,输出电压5 V,输出功率5 W。电源FR-4部分电路图如图5所示。

2 软件设计

计时器控制程序采用中断触发方式,选用定时器1进行定时计时,其具有两路独立的启动和停止端口以及与之对应的独立的复位端口,分别命名为“启动/停止1”、“启动/停防静电板止2”、“复位1”和“复位2”。各控制端口采用DC24 V电平触发工作方式,两路控制独立工作,互不干扰,工作可靠,抗干扰能力强。

2.1 主程序流程图

当第1路控制端接通DC 24 V电平时,计时器开始计时,断开时,计时器停止计时,数码管闪烁显示当前计时提示,直到复位端接通DC 24 V电平时计时器复位,计时清零。两路控制端是独立的,第1路控制端启动计时,只能由第1路的复位控制去复位和清零,当第1路启动计时且未复位时,第2路启动计时和复位操作无效。第2路控制与第1路相同。主程序流程图如图6所示。


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