基于单片机控制的电致昏仪的设计

　　1　引言

　　国内屠宰企业对猪的致昏方法各不相同,因此对猪肉质量的影响也不尽相同。基于单片机控制的电致昏仪主要是对猪体施加一定频率的高电压、大电流的脉冲信号,使猪致昏。由于猪个体的不同(如猪的大小、生长年限等),对上述电参数的要求不尽相同,这些需要通过对猪肉肉质的分析才能得出科学结论。本电致昏仪在设计上注重实际应用,以安全为第一准则,在前期屠宰试验获取有效数据的基础上,通过键盘设置作用于猪体的脉冲电流源信号的频率,致昏时作用于猪体的电压(有效值)用数码管予以实时显示。具体方框图如图1所示:

　　2　硬件电路设计

　　本系统硬件主要由大功率脉冲电流源电路、信号调理电路、A/D转换及键盘/显示电路、光耦隔离脉冲信号产生电路等组成,下面对其进行逐一分析。

　　2.1　大功率脉冲电流源电路

　　变压器为升压型变压器,副边电压为250V;桥堆和电容C1构成桥式整流滤波电路,电容C1的电压为300V;T1、T2、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、D1和SW1构成大功率电流源电路,输出电流为1.0A、2.0A两种,通过改变SW1的触点实现。D2、T3、R8组成大功率脉冲电流源电路,在T3的基极施加脉冲电压时,加到猪体的电流也为脉冲形式。

　　2.2　信号调理、A/D转换及键盘/显示电路

　　本系统为以AT89C51单片机为核心的控制器,根据仪器要求实现键盘控制与显示功能。脉冲信号频率用键盘设定,仪器工作后显示猪体电压值。信号调理、A/D转换及键盘/显示电路图如图3所示。A/D转换芯片采用经济实用的ADC0809,其有八个输入通道,本仪器只使用通道0。猪体脉冲电压的有效值在100V~200V之间,且为浮动电压。取样电路由R12和R13组成,且

　　通过运算放大器LM324把UR13电压转换为对地电压,再通过有效值检波电路,得到相应的0V~5V的输出电压,以满足ADC0809的量程。具体计算公式为:

　　有效值检波电路的基础是有效值检波芯片AD536,其外围器件参数图中已标出。有效值检波芯片的直流输出电压大小正比于被测量的交流信号有效值,而不管其波形如何。其中Rw2电位器用于调整输出电压U0的大小:C9为平滑电容,使输出电压U0更趋平稳。

　　键盘由设定键、数字增加键(“↑”),移位键(“←”)、确定键、电流选择键、暂停键、复位键(硬件复位)等七个键组成,采用2×3的行列式结构,分别由P1口的P1.0~P1.4五条口线交叉构成。采用键盘扫描方式。显示由四个LED数码管组成,使用串行输入、并行输出移位寄存器74LS164,通过AT89C51的TXD和RXD口线输出数据。

　　2.3　光耦隔离脉冲产生电路