使用CD4060与KD5603系统方案论证与比较.docx

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1、一系统方案论证与比较方案一：使用CD4060与KD5603作为主控制器这是一例变色广告灯自动控制电路，它采用了两种控制方式:光控方式，白天自动关闭，夜晚自动开启;时间控制方式，夜晚自动开启后，通过定时控制使其在预定的时间自动关闭，以节约电能。在广告灯开启后，通过控制电路使两种彩色的广告灯光交替循环显示，增强广告效果。电路在灯光显示的同时还伴有广告语言，介绍广告要说明的内容，是一种功能较完善的广告灯控制器。变色广告灯控制器的电路组成如图6-45所示。电路工作原理分析变色广告灯控制器电路由光控电路、时间控制电路、语言电路、彩灯循环控制电路和电源电路组成。光控电路是本电路的主控电路，它通过为其余控制

2、电路接通工作电源的方式控制着整个工作电路的开启时间。光控电路主要由光敏电阻RG和由VTl、VT2组成的直接桐合式晶体管放大电路组成。白天，RG受光的照射阻值变小，VTl的基极得到较大的偏置电压而导通，VT2则因VTl的导通而截止。IC21C4因无工作电源而停止工作。夜晚来临时，光照减弱，RG阻值升高，VTl截止，VT2因VTI的截止而导通，12V电源经VT2向IC2IC4提供工作电源，使其进入工作状态。时间控制电路的作用是：当夜晚来临后使电路投入工作，夜深人静时停止工作，以避免不必要的电源消耗。时间控制电路由一只14级二进制计数/分频电路CD4060组成。该电路通过外接R4、C7组成一个RC振

3、荡器，其振荡周期T=2.2R4C7二1.IsO经内部14级分频（分频系数为16384）后，控制时间约为5小时（1.IX16384=18022s,18022/3600比5小时）。当VT2导通后，电源通过C6、R3形成的复位脉冲使CD4060复位，随后电路工作，产生脉冲并分频。在接通电源之初，由于IC2的脚输出低电平，VT3导通，为IC3及IC4提供工作电源。5小时后定时结束，脚输出高电平，VT3截止，切断了IC3与IC4的工作电源，广告灯与语言电路因失去控制电源而停止工作。方案二：NE555与CD4541作为主控制器广告灯控制器由NE555组成的光控及抗干扰电路、CD4541定时电路、继电器控制

4、、电源电路等部分组成。电原理图如图1所示。NE555时基电路接成施密特触发器，对光敏电阻RC接收到的信号进行整形和功率放大以后，驱动后续电路。当白天有光照时，其第脚输出低电平，夜晚无光照时输出高电平。CD4541是一块具有振荡计数、定时功能的IC,在电路中作为定时控制，各脚功能如表1所示。CD4541工作时，第脚接振荡电阻，第脚接振荡电容，第脚接保护电阻，第脚为输出脚，第脚可选择第脚的输出状态，第脚接低电平为单定时模式，接高电平为循环定时模式，第12、13脚可设定时间或设定输出频率，CD4541分频或计数次数如表2所示。220V交流市电经R9、C6阻容降压.D2D5整流，C5滤波，WD2稳压，

5、给继电器提供24V的吸合电压。此电压通过R8和WDl稳压，C4滤波，给ICl和IC2提供9.IV的工作电压。白天，光敏电阻RG阻值很小，通过RG和WRl分压，NE555第脚电压大于23Vcc,使第脚输出为低电平，三极管BGl截止。CD4541第脚复位端为高电平，其内部计数器清零复位，第脚输出端为低电平，BG2截止，继电器常开触电断开，其受控电路不工作。当夜幕降临的时候，RG阻值逐渐增大，NE555第脚电位逐渐降低，当小于1/3VCC时，NE555第脚输出端信号翻转为高电平。BGI基极电位升高而导通,给CD4541第脚提供一个由高电平变为低电平的脉冲负跳变沿，使内部电路开始计数，输出端第脚输出高

6、电平。BG2导通，继电器Kl得电，常开触点闭合,受控电路工作。WR2和C3为CD4541外接振荡电阻和振荡电容，当经432768乂2.3改%24871秒时间后，输出端第脚变为低电平。VT2截止，Kl的常开触点失电而断开，受控电路停止工作。通过微调WR2,可改变定时时长。此电路对于外界干扰引起的白天瞬间变暗不会导致继电器误动作，因为NE555第、脚所接Rl和Cl组成延时抗干扰电路，当RG阻值瞬间增大时，由于电容Cl两端电压不能突变，从而保持第脚电位基本不变，第脚输出仍为低电平。但当RG阻值长时间较大时，Cl充电完成后，NE555第脚电压降低，第脚输出高电平，从而导致继电器动作。方案三：采用1.E

7、D点阵与ATmega8作为主驱动器数控广告灯扫描器有以下主要特点：（1）分体联控结构：解决了大型广告灯工程既要求扫描器分体就近安装又要求扫描器整体调控的矛盾。（2）强抗干扰设计：通过系统软件的抗干扰处理，避免了广告灯乱闪及抖动的现象，使版面极为干净。（3）自动同步：当遇强干扰造成扫描器不能同步工作时，系统软件将在1分钟内自动修复。（4）调试开关：对于大型广告灯工程的调试，这个功能极为有用。（5）接插件结构：整个线路全部采用接插件绘声结构，拆卸简单，维修方便。86Q28Q*88588QotlQt2o0QUQK8588Q48器88牌黑黑ls“ICDSClFCV5DAIC2TCK,CSDO，BTDI

8、,C6H8C1CTTOSC2，0PDIDWTDFDMMTI0OC18FDSOCWI06CI,DTQC2心OCQPAWDCI20OC2FA30DCACDC4lA6MDCPATOCTIiowcwtoPIVTIPDZINTWhOInOCQAINIPIGOBl，ITeCK16连接情况图3ATmega8与点阵显示广告控制系统综上所述，我们选择方案三。二元器件简介1 .主控芯片ATmega8简介(1)产品特性 高性能、低功耗的8位AVR微处理器 先进的RlSC结构 130条指令-大多数指令执行时间为单个时钟周期 32个8位通用工作寄存器 全静态工作 工作于16MHz时性能高达16MIPS 只需两个时钟周期

9、的硬件乘法器 非易失性程序和数据存储器 8K字节的系统内可编程FIaSh 擦写寿命：10,000次 具有独立锁定位的可选Boot代码区 通过片上Boot程序实现系统内编程 真正的同时读写操作 512字节的EEPROM 擦写寿命：100,000次 IK字节的片内SRAM 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密(2)外设特点 两个具有独立预分频器8位定时器/计数器，其中之一有比较功能 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器 具有独立振荡器的实时计数器RTC 三通道PwM TQFP与M1.F封装的8路ADC 路,位ADC 8路10位ADC 面向字节的两线接口 两个可编程的串行U

10、SART 可工作于主机/从机模式的SPl串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器(3)特殊的处理器特点 上电复位以及可编程的掉电检测 片内经过标定的RC振荡器 片内/片外中断源 5种睡眠模式：空闲模式、ADC噪声抑制模式、省电模式、掉电模式及Standby模式。(4) I/O和封装23个可编程的I/O口 28引脚PDIP封装,32引脚TQFP封装,32引脚M1.F封装(5)工作电压 2.7-5.5V(ATmega81.) 4.5-5.5V(ATmega8)(6)速度等级 0-8MHz(ATmegaS1.) 0-16MHz(ATmega8) 4Mhz时功耗,3V,25oC

11、 工作模式：3.6mA 空闲模式：1.OmA 掉电模式：0.5UA 具有8KB系统内可编程Flash的 8位微控制器PDIP(RESET)PC6C(RXD)PDO匚(TXD)PD1匚(INTO)PD2匚(INT1)PD3C(XCKTTO)PD4匚VCCCGNDE(XTA1.1T0SC1)PB6C(XTA1.2TOSC2)PB7匚(T1)PD5E(AINO)PD6匚(AIN1)PD7E(ICPl)PBolZO12822732642552462372282192010191118121713161415 PC5(ADC5/SC1.) PC4(ADC4/SDA) PC3(ADC3) PC2(ADC2

12、) PC1(ADC1) PCO(ADCO) GND AREF AVCC PB5(SCK) PB4(MISO) PB3(MOSI/OC2) PB2(SSOC1B) PB1(OC1A)ATmega8引脚图ATmega8内部结构简图(7)引脚说明VCC数字电路的电源。GND地。端口B(PB7.PBO)XTA1.lXTA1.2TOSel/T0SC2端口B为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振,端口B处于高阻状态。通过时钟选择熔丝位的设置，P

13、B6可作为反向振荡放大器或时钟操作电路的输入端。通过时钟选择熔丝位的设置PB7可作为反向振荡放大器的输出端。若将片内标定RC振荡器作为芯片时钟源，且ASSR寄存器的AS2位设置，PB7.6作为异步T/C2的ToSC2.1输入端。端口B的其他功能见P55“端口B的第二功能”及P22系统时钟及时钟选项”。端口C(PC5.PC0)端口C为7位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口C处于高阻状态。PC6/RESET若RSTDISB1.熔丝位

14、编程，PC6作为I/O引脚使用。注意PC6的电气特性与端口C的其他引脚不同若RSTDlSB1.熔丝位未编程，PC6作为复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见P35Table15。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。端口C的其他功能见后。端口D(PD7.PD0)端口D为8位双向I/O口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口D处于高阻状态。端口D的其他功能见后。RESET复位输入引脚。持续时间超过最小门限

15、时间的低电平将引起系统复位。门限时间见P35Table15。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。AVCCAVCC是A/D转换器、端口C(3.0)及ADC(7.6)的电源。不使用ADC时，该引脚应直接与VCC连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC连接。注意，端口C(5.4)为数字电源，VCCoAREFA/D的模拟基准输入引脚。ADC7.6(TQFP与M1.F封装)TQFP与M1.F封装的ADC7.6作为A/D转换器的模拟输入。为模拟电源且作为10位ADC通道。(8)ATmega8状态寄存器状态寄存器包含了最近执行的算术指令的结果信息。这些信息可以用来改变程序流程以实现条件操作。如指令集所述，所有A1.U运算都将影响状态寄存器的内容。这样，在许多情况下就不需要专门的比较指令了，从而使系统运行更快速,代码