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1、二 一 三 届 毕 业 论 文 流浆箱开口度测量装置设计与开发学 院：电子与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化姓 名：杜旭学 号：3204090101指导教师：段晨东完成时间：2013.6.5二一三年六月摘 要本设计是基于单片机的流浆箱开口度测量装置。对于该设计，从分析流浆箱开口度测量的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,设计一种能够对流浆箱开口度进行自动测量和显示的装置。该装置系统由金属探针，检测采集电路、信号驱动放大电路和数码显示电路等部分组成。同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。该装置能实现对流浆箱开口度的测量，并在数码管上进行
2、显示。该设计介绍了电路的接口原理图，给出相应的软件设计流程图和C语言程序，并用Proteus软件进行仿真。它能对流浆箱开口度进行实时显示，工作人员通过显示结果可以对流浆箱进行调节。该装置具有结构简单，制造成本低，灵敏度高的特点，是用于小型造纸厂的理想设备。实验结果表明：该系统具有良好的检测控制功能和实际应用意义。 关键词：单片机,流浆箱开口度,测量,Proteus仿真ABSTRACTThis design is a measuring device for headbox opening based on MCU. For this design , we start from the ana
3、lysis of the measure of headbox opening principle and methods of design, mainly based on MCU hardware and language programming, achieve a device that can measure the opening of headbox automatically and display it. The device system consists of metal probe, detection-cquisition circuit , signal driv
4、er amplifier circuit and digital display components. Meanwhile exposits various parts of the details gives the main flow chart and software design procedures.The device is able to measure the opening of headbox and displaye on the digitalThe design presented interface circuit schematics, given the a
5、ppropriate software design flow and C language programming, and use Proteus software simulation. It can display the opening of headbox of real-time. Staff can adjuste the headbox by the showing results. The device has a simple structure, low cost and high sensitivity, and it is the ideal equipment f
6、or small mills. Experimental result shows that the system has good detection control function and practical significance.KEY WORDS：chip micro-computer, headbox opening, measuring， Proteus simulation目录第一章 概述11.1 流浆箱的起源与发展11.2 流浆箱开口度11.3 微控制器在工业中的应用以及发展前景21.4流浆箱的发展现状41.4.1 国外流浆箱发展情况41.4.2 国内流浆箱发展情况51.
7、5 论文研究的主要内容6第一章 概述1.1 流浆箱的起源与发展流浆箱（headbox）是现代纸机的关键部位。其结构和性能对纸页的形成和纸张的质量具有决定性作用。流浆箱可以分为敞开式流浆箱，气垫式流浆箱，水力式流浆箱三类。最早使用的流浆箱是翻浆闸板敞开式流浆箱，产生于1804 年Fourdrinier 兄弟发明长网纸机之前。它结构和形式比较简单，技术要求不高，只能适用于低速纸机，且匀浆效果差。随着造纸机车速的提高，要求堰池内纸料的形成的静压头必须与车速的平方关系增加，因而当造纸机车速提高时，所要求的静压头必须增加。在较高车速下，若采用敞开式流浆箱，其不论在体积、高度、结构、和重量方面均变得很大和
8、比较复杂。而且对堰池内如此大体积的纸料进行高效布浆、整流和分散纤维以提供高质量的上网喷射纸料流是不可能的。为了解决这一问题，20 世纪40 年代后期研究开发了封闭（气垫）式流浆箱。20 世纪70 年代以后，研制开发的气垫流浆箱吸收了一些流浆箱设计的优点，采用一些流浆箱新技术，如锥形布浆总管、水力布浆整流元件、消除泡沫溢流、优化上下唇板结构等，在性能上有较大提高，因而还较广泛的用于中速长网造纸机和夹网造纸机。20 世纪70 代以来，为了适应新型多层成形技术发展的需要，研究开发了多层水力式流浆箱。多层水力流浆箱是多流道的满流式水力流浆箱。目前多层水力式流浆箱不但可以用于纸板的生产，而且还可以用于薄
9、页纸和高级纸的生产，对于改进纸张质量，合理使用纤维原料起到很好的作用，因此多层水力流浆箱有很好的发展前景。目前已研究开发了多种结构的多层水力式流浆箱。20 世纪90 年代以来，在流浆箱共性技术方面，流浆箱稀释水浓度控制调节技术的研究和开发是一项重大的成果和进展。流浆箱采用稀释水浓度控制调节技术，在堰板调节所带来的偏流和横流等问题。目前已开发了几种系统，新设计的流浆箱多采用这项技术。今后，流浆箱的设计将会朝着以下的趋势继续发展：(1) 通过调节纸浆浓度控制全幅横向定量。20 世纪90 年代最引人注目的新技术是全幅横向定量控制器。与传统流浆箱的唇板弯曲调节方法相比，它既能有效调节全幅横向定量的均匀
10、一致，又能保持全幅纤维定向均匀一致,是更好的定量控制方法。(2) 向着适应各种成形器的方向发展。在现有纸机改造中，保留原有机体而在网部改动已成为一种趋势。由于不同的成形器对流浆箱有不同的要求，因此流浆箱必须设计成能适应各种成形器。(3) 向着调节更精确、控制更完善的方向发展。(4) 进一步发展具有特殊性能的流浆箱，如多层流浆箱等。1.2流浆箱开口度作为纸机高效运行的关键是：有全幅均一定量和良好的匀度，横幅和纵向定量可通过扫描仪检测出来，通过观察检测出来的曲线就能知道定量均一和稳定。另一方面,纸张各种物理性能跟匀度有很大关系,匀度不好,不仅影响了纸张的物理性能,也影响了外观,最终影响成纸的使用。
11、而流浆箱的操作条件变化是匀度好坏的关键,流浆箱开口度是影响匀度的重要因素。流浆箱开口度大,流浆箱内浆料浓度低,纤维需絮聚时间长,当浆料在网上成形时,容易形成纤维分布均一,成形良好的纸页,整个纸页分布着细小的絮凝块,当然，流浆箱内浆料浓度不能太低,超过网案处理水量的能力,同时随着唇板和流量的增加,流浆箱出中浆流稳定性降低,结果易产生浆道,恶化匀度,小线加长,进入压榨含水量高,容易断纸,影响纸机的运行稳定性,另一方面保留率和层间结合力下降,目前维美得纸机的浓度一般为:面层0.25%芯层0.5%底层0.65%1.3 微控制器在工业中的应用以及发展前景单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微
12、型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管 理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。数字单
13、片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。下面分别就三个方面说明单片机的技术进步状况。1、内部结构的进步单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D转换器，D /A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。2、功耗、封装及电源电压的进步现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，
14、睡眠，空闲，节电等工作方式。现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。3、工艺上的进步现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6m以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35m甚至是0.25m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域，提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术，这些新技术表现在如下几点：（1）EFT（Electrical
15、 Fast Transient）技术（2）低噪声布线技术及驱动技术 （3）采用低频时钟单片机在目前的发展形势下，表现出几大趋势：（1）可靠性及应用越来越水平高和互联网连接已是一种明显的走向（2）所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。（3）功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨
16、认。1.4流浆箱的发展现状1.4.1 国外流浆箱发展情况流浆箱被誉为造纸机的心脏，是造纸机的关键部件，是连接流送与成形两部分的枢纽，也是造纸机上发展最快的部件之一。在国际上已有诸如Voith、Metso、GLV、KADANT 等制造及相关自动化企业。流浆箱的功能, 概括地说, 就是沿着造纸机的幅宽方向以一定的喷射角度向网部喷射出纸机抄造工艺所需的均匀一致的一定压力、速度、流量且内部纤维尽可能地均匀分散的上网浆流, 同时提供纸机幅宽方向的定量、水分的微细调节, 以保证获得所要求质量的纸页。流浆箱的发展历程, 也是纸页成形理论不断完善的过程。1930年 1940年期间, 人们对浆流的湍动和纸页成形
17、的关系开始有所认识, 开发了匀浆辊整流元件。1950年 1970年期间, 人们已发现匀浆辊产生的湍动规模过大, 认识到高湍流强度和微细的湍流规模(缩称为高强微湍流 ) 有助于纸页的成形, 开发了阶梯扩散器消能整流元件。1980年2000年期间, 人们意识到过度的高强微湍流会产生纸页结构疏松和出现典型的小粒状的絮聚分布等质量问题, 湍流规模以纤维长度(约2mm ) 为理想状态, 陆续研制开发出了配有高效水力整流元件的新型流浆箱。如Converflo 飘片式流浆箱、Optiflo流浆箱以及Voith公司的高湍动流浆箱。而稀释水浓度控制技术的采用, 在堰板全幅横向的小范围内改变浆料的浓度, 来控制纸
18、机横向的定量波动, 避免采用唇板调节所带来的偏流和横流问题, 是一个革命性的突破。高速纸机流浆箱发展至今在系统设计、生产制造与控制系统等各方面都已成熟。新式高速纸机流浆箱通过改进稀释水系统、喷嘴结构与机体结构，取消了热补偿系统与锥管回流，进一步完善了控制系统，使纸张的质量有了进一步的提高，能耗得到了显著降低。通过不同的布置形式，可满足长网、夹网与新月形成形器和不同纸种的生产。在包装纸板机、特种纸机与薄页纸机及改造纸机上的应用结果确实表明了新式流浆箱在产品质量、节能与操作性等方面的优势，具有显著的经济效益。1.4.2 国内流浆箱发展情况按时间划分, 我国现代纸机流浆箱的发展可以分为3 个阶段。（
19、1） 1980 年以前的工艺和技术在20 世纪80 年代以前, 我国造纸工业是以传统工艺为主, 造纸生产的技术和装备都比较落后, 自动化程度低, 多以手动操作。造纸机的车速一般在200m/min 以下。这一时期采用的流送系统大都与制浆造纸工艺学所述的纸料净化、筛选流程设计和应用类似。这一时期的流浆箱主要受设备性能和制造质量的局限。当时条件下系统的设备配置情况是, 造纸设备制造商主要分布在上海、西安和辽阳, 且数量不多。压力筛以上海产的孔筛为主, 其结构单一, 筛选效果较差。系统中会出现挂浆、粘结、纤维相互缠结、系统稳定性差、脉冲大的情况。为解决上述问题, 在系统中安装了高位稳浆箱, 其主要功能
20、是稳定上网浆的压力, 降低由泵、筛、除渣器等设备引起的脉冲效应, 同时还具备自然除气的功能。为弥补上述设备的不足, 这一时期还同时存在沉砂沟以替代除渣器, 外流振鼓式圆筛( 缝筛,缝宽0125 015mm) 替代压力筛的情况。（2） 20 世纪90 年代流送系统工艺和技术的发展20 世纪90 年代对我国造纸工业来说是开放与发展的年代。国外先进的造纸工艺和设备逐步进入我国, 90 年代初期是以引进关键设备为主, 其中就包括了纸机气垫式流浆箱和流送系统; 纸机的车速可以提高到500m/ min 左右; 自动化程度提高, 可以达到纵向定量自动控制和上网浆料浓度的自动控制; 单机设备引入了PLC 控制
21、。至90 年代末, 我国已开始引进全套带稀释水的水力式流浆箱造纸生产线及DCS、QCS 系统, 系统控制精度提高。纸机流送系统开始采用封闭形式, 浆料经过除渣、筛选、除气后进入流浆箱。系统中除了压力、流量等必须的自控装置外, 还引入了稀释水横向定量自动控制装置。这一时期同时出现了带有一次稀释和二次稀释的流送系统。（3）21 世纪纸机流送系统的特征和发展趋势纸机流送系统在整个造纸流程中, 具有举足轻重的作用。随着制造技术和生产技术的不断提高, 高科技产品和技术不断进入造纸领域, 未来的纸机将向大型化、高速化、高效化、产品低成本化方向发展。流浆箱的流程力求简单、高效, 系统控制灵敏,并且适应于高速
22、、宽幅、自动控制的造纸生产线。我国流浆箱的技术、装备水平，经过引进消化吸收，仿制创新的过程，从无到有，从敞开式到气垫双匀浆辊式，再到半水力单匀浆辊式等，每一次的进步都倾注了造纸老前辈们大量心血。国内在七十年代中期起至现在己有10 台以上的纸机改造采用类似的流浆箱, 取得了一定的效果和积累了一些技术数据和经验教训,初步积累了一些资料和取得了较好的效果, 这些都为改进和发展造纸机流浆箱迈出了可喜的步伐。1.5 论文研究的主要内容本论文的主要内容有：首先，概述了流浆箱的起源、分类、结构及国内外流浆箱发展的现状，分析了单片机在工业领域的应用和发展前景。接着，系统的阐述了微控制器MCS51单片机的基本结
23、构、工作原理、系统配置。根据流浆箱开口度的设计要求和性能指标，确定单片机的控制任务，完成单片机的硬件电路设计、绘制出电路图，描述各个硬件之间的连接方式、系统框图。在此基础上，画出程序流程图，设计出流浆箱开口度测量显示的程序。最后，对完成的测量显示系统进行调试，完成任务目标。第二章 开口度测量显示的硬件系统本课题要求设计流浆箱开口度电子测量显示装置，采用MCS-51系列单片机（89C51）为核心，测量对象为任意宽幅的流浆箱开度。该装置的要求如下：（1）设计流浆箱开口度电子测量显示装置，实现开口度的自动测量和显示；（2）实现测量显示精度0.5mm；（3）对测量装置在软件和硬件上要进行可靠性设计和论
24、证，以适应造纸现场的潮湿、振动等恶劣环境；（4）设计除湿等功能，保证测量系统正常工作。（6）系统工作电源：24VDC对于开口度的测量，可以建立X-Y平面坐标系，以其中一个顶点作为原点，通过机械装置，将探针连接在原点的对角侧。在探针的下方均匀分布间距相等的铜线，分别表示X轴和Y轴，当探针位于铜线上时，电平发生变化，微控制器根据电平信号的变化与否确定探针在平面坐标轴的位置，并将位置在数码显示管上显示，完成对流浆箱开口度的测量。2.1总体设计思路硬件部分采用单片机AT89C51作为CPU 主控制,电路主要由检测采集电路、信号驱动放大电路和数码显示电路3个部分组成。检测采集主要是用不断移动的金属探针完
25、成, 该探针将电路板的电平信号传递给CPU,CPU根据信号的不同实现开口度的实时测量。信号驱动电路主要是由74LS245实现。数码显示电路主要通过MAX7219 芯片驱动共阴极数码管实现显示功能。其系统总体电路如图2-1 所示。 图2-1 系统总体框图该装置实现过程如下：2.2单元电路设计2.2.1探针检测电路设计根据题目要求，流浆箱开口度电子测量显示装置能够实时显示流浆箱横向与纵向开口大小。结合设计要求的实现测量显示精度0.5mm和流浆箱开口度的范围，在08cm的长度内均匀分布80跟铜线，铜线接地。以探针在XY坐标轴中的位置表示开口度的大小。探针外围电路如图2-2所示。 图2-2 探针外围电
26、路根据设计方案，金属探针在铜线上自由移动，当探针与铜线接触时，探针处于低电平状态,通过CPU控制，显示探针在坐标系中的位置，当探针不与铜线接触，即探针悬空时, 探针处于高电平状态,通过CPU，数码显示“Err”。由此，可以设计出用于模拟仿真的探针电路如图2-3所示，其中开关模拟的是金属探头，接地的线模拟的是铜线。 图2-3 探针电路 2.2.2信号驱动放大电路设计金属探针在铜线上自由移动，检测电平状态，为了使CPU能够准确的接收该信号状态,需要使用合适的驱动芯片对信号进行放大。对于驱动芯片，有以下几种方案：方案一：采用74LS244芯片。74LS244为3态8位缓冲器，并且是单向数据缓冲器，一
27、般用作总线驱动器。单向的内部有8个三态驱动器，分成两组，分别由控制端1G和2G控制，74LS244没有锁存的功能。地址锁存器就是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。8086/8088数据和地址总线采用分时复用操作方法，即用同一总线既传输数据又传输地址。由于该芯片不具备锁存功能，故不采用该方案。方案二：采用74LS245芯片。74LS245是我们常用的芯片，用来驱动LED或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS
28、245等总线驱动器。74LS245芯片具备锁存功能，可以将该时刻的电平状态锁定传给单片机，方便判断状态，故驱动芯片选择74LS245.当片选端低电平时，74LS245被选中，处于工作状态。若“DIR=0”，信号由 B 向 A 传输； 若“DIR=1”，信号由 A 向 B 传输。当为高电平时，A、B均为高阻态。使用方法如下表所示：CEDIR状态HXA,B均为高阻态LL数据由B ALH数据由A B由于74LS245的传输引脚只有8个,当测量的流浆箱开口范围为8cm时，结合测量精度，横纵方向各需要80条传输线路，即方向需要74LS245各十只，这样，芯片的数目比较多，为了保证装置正常工作，设置两级7
29、4LS245，第一级的作用是驱动放大检测信号，第二级的作用是总线隔离，使芯片在工作时不争用总线，保持检测信号不被影响。驱动芯片与外围检测电路的连接如图2-4所示：2.2.3数码显示电路设计根据设计要求，该装置要求能够实时显示流浆箱开口度，对于显示模块，有以下几种方案。方案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示。方案二：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格相对较高，需要的接口线较多，会给调试带来诸多不便，故不用此种作
30、为显示。方案三： 采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。因此，此设计采用LED数码管作为显示模块。数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数字，因此根据数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。（1）动态显示驱动：数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码
31、管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为12ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。（2）静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每
32、个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。为了充分利用单片机的I/O口，选择数码管的动态显示驱动，驱动芯片选择MAX7219。MAX7219 是一种高集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器, 可实现微处理器与7段码的接口, 可以显示8 位或64 位单一LED 。芯片上包括BCD 码译码器、多位扫描电路、段驱动器、位驱动器、内含88 位静态RAM ,用于存放显示数据，只需外接一个电阻就可为所有的LED 提供段电流
33、。它的操作很简单，MCU只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样MCU就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。MAX7219的外部引脚分配如图2-4所示。图2-4 MAX7219的外部引脚分配各引脚的功能为：DIN：串行数据输入端DOUT：串行数据输出端，用于级连扩展LOAD：装载数据输入CLK：串行时钟输入DIG0DIG7：8位LED位选线，从共阴极LED中吸入电流SEG ASEG G,DP:7段驱动和小数点驱动ISET:通过一个
34、10k电阻和Vcc相连，设置段电流MAX7219内部的寄存器如图2-5，主要有：译码控制寄存器、亮度控制寄存器、扫描界限寄存器、关断模式寄存器、测试控制寄存器。编程时只有正确操作这些寄存器，MAX7219才可工作。图 2-5 MAX7219内部的相关寄存器 (1)译码控制寄存器（X9H）如图2-6所示，MAX7219有两种译码方式：B译码方式和不译码方式。当选择不译码时，8个数据为分别一一对应7个段和小数点位；B译码方式是BCD译码，直接送数据就可以显示。实际应用中可以按位设置选择B译码或是不译码方式。图2-6 MAX7219的译码控制寄存器当采用代码BCD译码方式时，对应10个数字“09”和
35、5个字符“-,E,H,L,P”,译码器仅针对数字寄存器中数据的译码器仅针对数字寄存器中数据的低四位D3D0，而不考虑D6D4位。设置小数点(SEG DP)的D7与编码方式，点亮时，D7置1，熄灭时，D7置“0”即可。当选择不译码方式时，数据位D7D0对应于LED的段线如图2-7所示。图2-7 显示器与寄存器数据位的对应关系（2）扫描界限寄存器（XBH）如图2-8所示，此寄存器用于设置显示的LED的个数（18），比如当设置为0xX4时，LED 05显示。图2-8 MAX7219的扫描界限控制寄存器（3）亮度控制寄存器（XAH）共有16级可选择，用于设置LED的显示亮度，从0xX00xXF（4）关
36、断模式寄存器（XCH）共有两种模式选择，一种是关断状态，最低位 D0=0，另一种是正常工作状态，最低位D0=1。（5）显示测试寄存器（XFH）用于设置LED是测试状态还是正常工作状态，当测试状态时（最低位 D0=1）各位显示全亮，正常工作状态(D0=0)。（6）读写时序说明MAX7129是SPI总线驱动方式。它不仅要向寄存器写入控制字，还需要读取相应寄存器的数据。要想与MAX7129通信，首先要先了解MAX7129的控制字。MAX7129的控制字格式如图2-9。图2-9 控制字（即地址及命令字节）如图，工作时,MAX7219规定一次接收16位数据，在接收的16位数据中：D15D12可以与操作无
37、关，可以任意写入，D11D8决定所选通的内部寄存器地址，D7D0为待显示数据或是初始化控制字。在CLK脉冲作用下，DIN的数据以串行方式依次移入内部16位寄存器，然后在一个LOAD上升沿作用下，锁存到内部的寄存器中。注意在接收时，先接收最高位D16，最后是D0，因此，在程序发送时必须先送高位数据，在循环移位。工作时序图见图2-10。图2-10 数据读写时序由于AT89C51是8位单片机，故传送数据时，需要分两次来送数据。2.2.4 CPLD技术如上文所述，使用的驱动芯片数量较多，这必然会使装置的体积规模较大，从而使装置的应用场合受到限制，为了得到体积更小的装置，因此需要对信号驱动放大电路进行C
38、PLD封装。CPLD是指复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device），它是从PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围，是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。CPLD是在PAL，GAL等逻辑器件的基础上发展起来的，是阵列型高密度PLD器件。它们大多采用COMS EPROM/EEPROM和快闪存储器等编
39、程技术，因而具有高密度、高速度和低功耗等特点。CPLD的基本结构与GAL并无本质的区别，在CPLD器件中至少包含了三部分：可编程逻辑宏单元、可编程I/O单元和可编程连线阵列。可编程逻辑宏单元内部主要包括与或阵列、可编程发器和多路选择器等电路，能独立的配置为时序或组合工作方式。可编程I/O单元简称为I/O单元，它是内部信号到I/O引脚的接口部分，主要由三态输出缓冲器、输入缓冲器、输入寄存器/锁存器和几个可编程的数据选择器组成。可编程连线阵列的作用是在各逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元和I/O单元之间提供灵活的互联网络。各逻辑宏单元通过可编程连线阵列接收来自专用输入或输入端的信号，并将宏单元的信号反馈到其需要到达的目的地。 。
