??? 摘 要：介紹一種基于單片機89C51組成的高壓靜電發(fā)生器的原理結構與設計，以及HD7279A接口芯片,、頻壓轉換,、光電隔離電路、高壓倍壓整流電路在設計中的應用和系統(tǒng)軟件控制流程,。
??? 關鍵詞：高壓靜電; 靜電場; 頻壓轉換; 倍壓整流
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??? 隨著現(xiàn)代科學技術尤其是現(xiàn)代電子技術和計算機技術的發(fā)展,，“靜電”已被應用于現(xiàn)代社會的各個生產領域，如靜電選礦,、靜電除塵,、靜電紡紗,、靜電植絨、靜電噴涂,、靜電防腐,、靜電透藥、靜電固件等靜電技術的應用,，在社會各個生產領域層出不窮,。
1 靜電場
??? 靜電技術的應用，離不開高壓靜電場,。而高壓靜電場則須由高壓靜電發(fā)生器產生,。高壓靜電發(fā)生器，實際上是一種高壓直流電源,，能產生數(shù)千伏到數(shù)萬伏或更高的直流電壓,。高壓靜電電場的強弱，由形成電場的正,、負兩極控制,。實質上是由高壓靜電發(fā)生器的兩輸出極正、負極控制,，且可以調節(jié)，以針對不同的目標體和環(huán)境輸出不同的高壓靜電電壓,。
2? 高壓靜電發(fā)生器的原理結構與設計
??? 本文所介紹的高壓靜電發(fā)生器是一種由89C51單片機控制的可產生數(shù)千伏和數(shù)萬伏的可調高壓輸出裝置,。其原理結構如圖1所示。
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??? 其工作原理是：由鍵盤輸入欲產生電壓的伏值數(shù)經(jīng)鍵盤與LED控制芯片HD7279A送入89C51單片機,，同時HD7279A將伏值數(shù)送LED數(shù)碼管顯示,。89C51單片機根據(jù)HD7279A輸送的電壓伏值數(shù)進行選頻，選擇對應產生該伏值數(shù)頻率的脈沖電壓,，經(jīng)光電隔離,、前置放大、功率放大后,，驅動升壓裝置,，使升壓變壓器升壓，再經(jīng)高壓倍壓整流后,，輸出與鍵盤輸入的伏值數(shù)相對應的直流靜電高壓供外部使用,。
2.1輸入/輸出電路設計
??? 高壓靜電發(fā)生器的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出顯示電路由鍵盤與LED控制芯片HD7279A與89C51單片機接口構成。根據(jù)輸入和輸出電壓伏值數(shù)的要求,，與HD7279A接口的鍵盤和數(shù)碼顯示電路采用了4×5鍵盤和4位LED數(shù)碼顯示器,。HD7279A與89C51單片機的接口電路如圖2所示[1]。
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??? HD7279A是一種管理鍵盤和LED顯示器的輸入/輸出專用智能控制接口芯片,。它能對8位共陰極LED數(shù)碼管顯示器或64個LED發(fā)光管進行管理,、控制和驅動。同時，能對多達8×8的鍵盤矩陣的按鍵進行監(jiān)視和管理,，且具有自動清除按鍵抖動并識別按鍵產生的代碼的功能,，因而提高了CPU的工作效率。HD7279A與89C51單片機之間接口的特點：
??? (1)采用了串行接口,。HD7279A采用串行方式與CPU通信,，串行數(shù)據(jù)從DATA引腳送入芯片，并由CLK端的信號同步后寫入HD7279A的緩存器,。
??? (2)接口電路和外圍電路簡單,。
??? (3)節(jié)省單片機89C51的I/O口，占用口線少,。
??? (4)性能價格比高,。
2.2頻壓轉換與光電隔離
??? 直流高壓靜電發(fā)生器要求輸出多檔電壓，要產生數(shù)千到數(shù)萬伏的直流高壓靜電,，因此必須將220 V的交流電轉換成直流電,，再轉換成脈沖電壓，然后將脈沖電壓升壓,，經(jīng)高壓倍壓整流后得到輸出高壓,。將直流電壓轉換成可變頻的脈沖電壓必須有一個可控、可變頻的振蕩源,，這個振蕩源一般用模擬或數(shù)字電路構成,。而在高壓靜電發(fā)生器里，采用89C51單片機的可編程定時/計數(shù)器T0替代了上述的可控/變頻振蕩源,。通過對單片機89C51的T0定時/計數(shù)器編程,，產生不同頻率的脈沖電壓從P1.0口輸出，對應產生不同伏值的靜電電壓,。這就是所謂的頻壓轉換,，即單片機89C51的T0定時/計數(shù)器產生不同頻率的脈沖電壓經(jīng)放大、升壓,、倍壓整流后,，產生對應于頻率的不同的直流靜電高壓并輸出。
??? 由于高壓靜電發(fā)生器產生數(shù)千到數(shù)萬伏的電壓,，為了保護89C51單片機不被高壓電路產生的故障向前饋而損毀,，故在單片機和升壓電路之間采用了光電隔離電路4N35，以保護89C51單片機的安全,。頻壓轉換與隔離電路如圖3所示,，頻壓轉換曲線如圖4所示。
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2.3升壓及高壓倍壓整流電路
??? 由單片機89C51P1.0口輸出的不同頻率的脈沖電壓經(jīng)4N35光電隔離后送前放電路放大后再送功率驅動電路進行功率放大后驅動升壓變壓器升壓,，然后經(jīng)高壓倍壓整流后輸出(見圖1),。
??? 升壓及高壓整流電路的特點是采用了雙路高壓倍壓整流電路,，以提高高壓倍壓整流電路的功效。為了使高壓倍壓整流電路絕緣效果良好,，高壓倍壓整流電路采用環(huán)氧樹脂封裝,，其電路結構如圖5所示。
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3? 系統(tǒng)軟件設計
??? 軟件設計的核心是使89C51單片機的定時/計數(shù)器T0產生不同頻率的脈沖電壓去對應產生不同的高壓伏值,。若使P1.0口輸出不同頻率的脈沖電壓,，就必須對89C51單片機的定時/計數(shù)器和P1.0口編程。其主控程序流程框圖如圖6所示[2],。
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??? 本設計的特點是實現(xiàn)了單片機與靜電技術的結合,用數(shù)字化計算機控制技術替代了模擬電子控制技術,，使高壓靜電發(fā)生器的輸入、輸出信號顯示從模擬化變成了數(shù)字化,，且應用C語言編程和頻壓轉換技術使單片機產生不同頻率的脈沖電壓,，從而產生相對應的靜電高壓并輸出。
參考文獻
[1] 趙依軍,，胡戎．單片微機接口技術．北京：人民郵電出版社,，1989.
[2]?陳龍山．8051單片機Ｃ語言控制與應用．北京：清華大學出版社，1999.