CN108734805A - 一种基于单片机的服装企业计件器 - Google Patents

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CN108734805A CN201810535904.2A CN201810535904A CN108734805A CN 108734805 A CN108734805 A CN 108734805A CN 201810535904 A CN201810535904 A CN 201810535904A CN 108734805 A CN108734805 A CN 108734805A
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林盛昌
卑五九
王世光
李志刚
王治庆
李奎
王嘉辉
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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Abstract

本发明涉及计件器技术领域,具体涉及一种基于单片机的服装企业计件器,该计件器由单片机最小系统AT89C51﹑按键模块、定时计数模块、数码显示模块、报警模块和电源转换模块组成。通过预先设定好工号和倒计时时间，系统自动判别此工人是否在规定的时间内完成任务，如果没能完成则报警，使车间主管能够在第一时间内了解到实际情况，从而采取响应措施来解决这个问题。

Description

一种基于单片机的服装企业计件器
技术领域
本发明涉及计件器技术领域,具体涉及一种基于单片机的服装企业计件器。
背景技术
现有技术中，服装企业一般通过红外传感来计数，电路由红外发射电路、红外接收处理电路、倍压整流电路、控制执行电路和计数显示电路构成，电路为模拟电路。工作原理是用红外光敏晶体管接收红外信号，转换成电信号，然后经过放大﹑选通，通过高低电平开关，使开关闭合，从而计数器加一，完成计件功能。但是这种通过红外信号和电信号之间的相互转换来完成计件任务的方法，该种计件器结构复杂、计件准确率低，难以实现其使用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于单片机的服装企业计件器，该计件器结构简单、运行可靠，应用前景广阔。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于单片机的服装企业计件器，包括最小单片机模块、按键模块、定时计数模块、数码显示模块、报警模块和电源转换模块；
所述按键模块，用于工人在规定的时间内完成任务后向最小单片机模块内输入外部中断信息；
所述定时计数模块，用于向最小单片机模块内输入计时、定时和溢出信息；
所述最小单片机模块，用于根据接收到的外部中断信息以及计时、定时和溢出信息，向报警模块和数码显示模块发出控制指令；
所述报警模块，用于产生报警信息；
所述数码显示模块，用于显示工人工位、时间和件数信息；
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
进一步地，所述最小单片机模块包括单片机，所述单片机采用AT89S51 单片机，所述最小单片机模块还包括复位电路和时钟电路，所述复位电路和时钟电路均与单片机电连接。
进一步地，所述复位电路包括电容C5，电阻R1、R2，复位按键RST，所述电阻R1的一端连接到电源VCC，电阻R1的另一端连接到复位按键的一端，电容C5的正极连接到连接到电源VCC，电容C5的负极和复位按键的公共端连接到单片机的9脚，C5的负极、复位按键和单片机的公共端串联电阻R2后接地；
所述时钟电路包括电容C1、C2和晶振Y1，所述电容C1和C2的一端接地，电容C1的一端连接到晶振Y1的一端，电筒C2连接到晶振Y1的另一端，电容C1和晶振Y1的公共端连接到单片机的18脚，电容C2和晶振Y1的公共端连接到单片机的19脚；
单片机的40脚和31脚分别连接到电源VCC，单片机的20脚接地。
进一步地，所述按键模块包括按键S1，电阻R3和R4，电容C1和C2，按键S1的一端和电容C3的一端均连接到电源VCC，按键S1的另一端分别连接到电容C4的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，电容C3的另一端分别练级到电容C4的另一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C3C4和电阻R4的公共端连接到单片机的9脚。
进一步地，所述定时计数模块包括两个16位寄存器，每个寄存器都由两个独立的8位寄存器组成。
进一步地，所述定时计数模块为单片机内部的定时计数模块或者为外部定时计数模块。
进一步地，所述数码显示模块包括六段七位数码管，其中，两段用于显示工位，两段用于显示时间，两段用于显示件数；显示相同信息的两段共阴极连接，所述单片机通过驱动器CD4511对七段数码管进行驱动。
进一步地，所述报警模块包括电阻R10、三极管Q1和BUZZER，三极管 Q1的发射极连接到电源VCC，三极管Q1的集电极连接到BUZZER的一端，BUZZER的另一端接地，三极管Q1的基极串联电阻R10后连接到单片机的 36脚。
进一步地，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整流桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK和电源转换芯片 LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的3 脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE 的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3脚，整流桥BRIDGE 的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片LM7805CK的1脚，稳压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK 的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容C7、C8后接地，稳压芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V电源。
本发明的基于单片机的服装企业计件器，该计件器由单片机最小系统 AT89C51﹑按键模块、定时计数模块、数码显示模块、报警模块和电源转换模块组成。通过预先设定好工号和倒计时时间，系统自动判别此工人是否在规定的时间内完成任务，如果没能完成则报警，使车间主管能够在第一时间内了解到实际情况，从而采取响应措施来解决这个问题。与现有技术相对具有以下优点：
(1)结构简单、运行可靠、操作维护简便；
(2)功耗低，仅需一小小单片机作为核心部件即可；
(3)避开了传统的计件器识别衣物不灵的缺点；
(4)不仅计件，而且更具有平衡生产的功能，大大提高了生产效率；
(5)无污染，不会对周围环境造成任何影响。
附图说明
图1为本发明的模块结构连接图；
图2为最小单片机模块的结构及连接示意图；
图3为按键模块的结构及连接示意图；
图4为共阴极连接的两段七位数码管与单片机的连接结构示意图；
图5为报警模块的结构及连接示意图；
图6为电源模块的结构及连接示意图；
图7为计件器系统的基本流程图；
图8为子流程图；
图9为运行流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的基于单片机的服装企业计件器，如图1所示，包括最小单片机模块、按键模块、定时计数模块、数码显示模块、报警模块和电源转换模块；
所述按键模块，用于工人在规定的时间内完成任务后向最小单片机模块内输入外部中断信息；
所述定时计数模块，用于向最小单片机模块内输入计时、定时和溢出信息；
所述最小单片机模块，用于根据接收到的外部中断信息以及计时、定时和溢出信息，向报警模块和数码显示模块发出控制指令；
所述报警模块，用于产生报警信息；
所述数码显示模块，用于显示工人工位、时间和件数信息；
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
1、最小单片机模块
其中，所述最小单片机模块包括单片机，所述单片机采用AT89S51单片机；对于MCS-51单片机，其内部已经包含了一定数量的程序存储器和数据存储器，在外部只要增加时钟电路和复位电路即可构成单片机最小系统。所述最小单片机模块还包括复位电路和时钟电路，所述复位电路和时钟电路均与单片机电连接。
如图2所示，所述复位电路包括电容C5，电阻R1、R2，复位按键RST，所述电阻R1的一端连接到电源VCC，电阻R1的另一端连接到复位按键的一端，电容C5的正极连接到连接到电源VCC，电容C5的负极和复位按键的公共端连接到单片机的9脚，C5的负极、复位按键和单片机的公共端串联电阻 R2后接地。
单片机系统中的各个部分是在一个统一的时钟脉冲控制下有序地进行工作，时钟电路是单片机系统最基本、最重要的电路。MCS-51单片机内部有一个高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端，如果引脚XTAL1和XTAL2两端跨接上晶体振荡器(晶振)或陶瓷振荡器就构成了稳定的自激振荡电路，该振荡电路的输出可直接送入内部时序电路。 MCS-51单片机的时钟可由两种方式产生，即内部时钟方式和外部时钟方式。①内部时钟方式。内部时钟方式即是由单片机内部的高增益反相放大器和外部跨接的晶振、微调电容构成时钟电路产生时钟的方法。外接晶振(陶瓷振荡器) 时，C1、C2的值通常选择为30pF(40pF)左右；C1、C2对频率有微调作用，晶振或陶瓷谐振器的频率范围可在1.2MHz～12MHz之间选择。为了减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚XTALl和XTAL2靠近。由于内部时钟方式外部电路接线简单，单片机应用系统中大多采用这种方式。内部时钟方式产生的时钟信号的频率就是晶振的固有频率，常用fsoc来表示。如选择12MHz晶振，则fsoc＝12×106Hz。②外部时钟方式。外部时钟方式即完全用单片机外部电路产生时钟的方法，外部电路产生的时钟信号被直接接到单片机的XTAL1引脚，此时XTAL2开路。在介绍完了MCS-51单片机的时钟电路后，笔者不得不介绍一下CPU的工作周期问题，因为CPU的工作周期是基于时钟信号的，是与时钟信号密不可分的。 CPU在执行指令时，都是按照一定顺序进行的，由于指令的字节数不同，取指所需时间也就不同，即使是字节数相同的指令，执行操作也会有很大差别，不同的指令的执行时间当然也不相同，即CPU在执行各个指令时，所需要的节拍数是不同的。为了便于对CPU时序的理解，人们按指令的执行过程定义了几个名词，即时钟周期、机器周期和指令周期。时钟周期：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲频率(fOSC)的倒数，是单片机中最基本的、最小的时间单位。由于时钟脉冲控制着计算机的工作节奏，对同一型号的单片机，时钟频率越高，计算机的工作速度显然就会越快。然而，受硬件电路的限制，时钟频率也不能无限提高，对某一种型号的单片机，时钟频率都有一个范围，如对MCS-51单片机，其时钟频率范围是0～33MHz。为方便描述，振荡周期一般用P(pause)表示。机器周期：完成一个最基本操作(读或写)所需要的时问称为机器周期。MCS-51单片机的机器周期是固定的，即一个机器周期由12 个时钟周期组成。采用6MHz的时钟频率时，一个机器周期就是2μs，采用12MHz的时钟频率时，一个机器周期就是1μs。指令周期：指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，指令不同，后需要的机器周期数也不同。对于一些简单的单字节指令，分指令周期可能和机器周期时间相同；而对于一些比较复杂的指令，如乘除运算则需要多个机器周期才能完成，这时指令周期大于机器周期。通常，一个机器周期即可完成的指令称为单周期指令，两个机器周期才能完成的指令称为双周期指令。MCS-51单片机中的大多数指令都是单周期或双周期指令，只有乘、除运算为四周期指令。
如图2所示，所述时钟电路包括电容C1、C2和晶振Y1，所述电容C1和 C2的一端接地，电容C1的一端连接到晶振Y1的一端，电筒C2连接到晶振 Y1的另一端，电容C1和晶振Y1的公共端连接到单片机的18脚，电容C2和晶振Y1的公共端连接到单片机的19脚；
大规模集成电路在上电时一般都需要进行一次复位操作，以便使芯片内的一些部件处于一个确定的初始状态，复位是一种很重要的操作。器件本身一般不具有自动上电复位能力，需要借助外部复位电路提供的复位信号才能进行复位操作。MCS-51单片机的第9脚(RST)为复位引脚，系统上电后，时钟电路开始工作，只要RST引脚上出后，单片机内部各SFR的值也复位。单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。①上电复位电路。最简单的上电复位电路由电容和电阻串联构成。上电瞬间，由于电容两端电压不能突变，RST引脚电压端为VR为VCC，随着对电容的充电，RST VCC，使 RST引脚为高电平，松开复位按键后，过程与上电复位相同。以上两种是最基本的复位电路，在51单片机，多采用上电复位和按键复位组合电路，笔者也建议采用这种复位电路。在时钟电路和复位电路设计完毕后，我们的单片机最小系统就做好了，现在单片机就可以正常工作了。
单片机的40脚和31脚分别连接到电源VCC，单片机的20脚接地。
2、按键模块
按键控制程序应具备以下功能：
①有可靠的逻辑处理办法。每次只处理一个按键，其间对任何按键的操作对系统不产生影响，且无论一次按键时间有多长，系统仅执行一次按键功能程序。
②检测有无按键按下，并采取硬件或软件措施，消除按键按键机械触点抖动的影响。
③准确输出按键值(或键号)，以满足跳转指令要求。机械式按键再按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5— 10ms。
在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错。即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施，可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。
由于只有一个按键，因此采用硬件去抖，具体在本发明中，采用浮子式开关和硬件消抖电路设计出的按键模块的电路结构如图3所示，所述按键模块包括按键S1，电阻R3和R4，电容C1和C2，按键S1的一端和电容C3的一端均连接到电源VCC，按键S1的另一端分别连接到电容C4的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，电容C3的另一端分别练级到电容C4的另一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C3C4和电阻R4的公共端连接到单片机的9脚。
3、定时计数模块
在本发明中，所述定时计数模块包括两个16位寄存器，每个寄存器都由两个独立的8位寄存器组成。所述定时计数模块为单片机内部的定时计数模块或者为外部定时计数模块。
4、数码显示模块
根据系统的要求，要显示运行的各种参数等等。这些要求显示的数据都很简单，所以显示器用LED数码管即可，控制器的状态用状态指示灯表示。
用单片机驱动LED数码管的方法有很多，按显示方式分，有静态显示和动态显示，按译码方式可分为硬件译码和软件译码。
静态显示是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将要显示的数据送出后不再控制LED，直到下次显示时再传送一次新的显示数据，静态显示的数据稳定，占用的CPU时间少。
动态显示要CPU时刻对显示器器件进行数据刷新，显示数据有闪烁感，占用CPU时间多。动态显示的接口电路是把所有LED显示器的8个笔画段A-G、DP的同名端连在一起，而每一个数码管的公共端COM是各自独立的受 I/O线控制。CPU向字段输出口送出字型码时，所有显示器接收到相同的字型码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由I/O控制的，可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是我们采用分析的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。
在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮的时间是很短暂的，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，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。我们设定每1ms显示一位LED，五位LED循环的周期为5ms，那么可以算出频率是200Hz，正常情况下100Hz就可以达到很稳定的效果，所以设置1ms显示一位是可以满足要求的。
根据本发明的要求，所述数码显示模块包括六段七位数码管，其中，两段用于显示工位，两段用于显示时间，两段用于显示件数；显示相同信息的两段共阴极连接，所述单片机通过驱动器CD4511对七段数码管进行驱动。如图4 所示为共阴极连接的两段七位数码管与单片机的连接结构示意图。
5、报警模块
为了提高系统的可靠性以及减少误操作，提高生产均衡水平，本发明设计了一个报警模块。其报警方式采用光信号进行，我们用P0.0，P0.2这两个I/O 口接线设计了两个状态指示灯以作为报警模块的输出硬件。LED1为绿灯， LED2为红灯，其中绿灯亮设定为正常工作，不发出报警，红灯亮设定为未按时完成任务，发出报警。具体电路图如5所示。
所述报警模块包括电阻R10、三极管Q1和BUZZER，三极管Q1的发射极连接到电源VCC，三极管Q1的集电极连接到BUZZER的一端，BUZZER 的另一端接地，三极管Q1的基极串联电阻R10后连接到单片机的36脚。
6、电源转换模块
本发明的输入为市电AC220V，各个模块均采用DC5V电源，因此需要5V 电源。电源转换模块的结构如图6所示，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整流桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK 和电源转换芯片LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的3脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3 脚，整流桥BRIDGE的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片 LM7805CK的1脚，稳压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容 C7、C8后接地，稳压芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V 电源。
该电路输入家用220v交流电，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V电源整流滤波后送入LM7805稳压，在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波，得到5V稳压电源。
7、控制软件
该计件器的工作流程是：预先设定好限时的时长，在正常情况下，按规定时间完成任务则不会报警，同时，绿灯保持亮状态；若没能在规定的时间内完成任务则蜂鸣器报警，同时红灯亮，这时，我们就需要上前观察，究竟是什么原因导致没能在规定的时间内完成任务，从而采取有效措施来解决这个问题，以便更好地提高生产效率。
在主程序中主要是与时间无关的操作，主要有按键处理的操作、显示处理以及控制处理。对时间有要求的操作用中断服务程序实现，有动态显示，按键扫描。图7是计件器系统的基本流程图，图8是子流程图，图9是运行流程图。
本发明的计件器和传统的计件器相比具有性能价格比高、使用方便和性能稳定等优点。单片机控制系统具有低价、智能的优势，能够根据需求的不同而作相应的调整，更加个性化。同时，使用单片机控制系统能够节约能源，保护设备，延长设备的使用时间。
总之，无论从市场或技术抑或价格的角度来说，该计件器具有很大的优势，市场前景广阔、技术先进、价格合理、高度智能化，方便省事。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，包括最小单片机模块、按键模块、定时计数模块、数码显示模块、报警模块和电源转换模块；
所述按键模块，用于工人在规定的时间内完成任务后向最小单片机模块内输入外部中断信息；
所述定时计数模块，用于向最小单片机模块内输入计时、定时和溢出信息；
所述最小单片机模块，用于根据接收到的外部中断信息以及计时、定时和溢出信息，向报警模块和数码显示模块发出控制指令；
所述报警模块，用于产生报警信息；
所述数码显示模块，用于显示工人工位、时间和件数信息；
所述电源转换，用于将220V电源转换成5V电源，为其他模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述最小单片机模块包括单片机，所述单片机采用AT89S51单片机，所述最小单片机模块还包括复位电路和时钟电路，所述复位电路和时钟电路均与单片机电连接。
3.根据权利要求2所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，
所述复位电路包括电容C5，电阻R1、R2，复位按键RST，所述电阻R1的一端连接到电源VCC，电阻R1的另一端连接到复位按键的一端，电容C5的正极连接到连接到电源VCC，电容C5的负极和复位按键的公共端连接到单片机的9脚，C5的负极、复位按键和单片机的公共端串联电阻R2后接地；
所述时钟电路包括电容C1、C2和晶振Y1，所述电容C1和C2的一端接地，电容C1的一端连接到晶振Y1的一端，电筒C2连接到晶振Y1的另一端，电容C1和晶振Y1的公共端连接到单片机的18脚，电容C2和晶振Y1的公共端连接到单片机的19脚；
单片机的40脚和31脚分别连接到电源VCC，单片机的20脚接地。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述按键模块包括按键S1，电阻R3和R4，电容C1和C2，按键S1的一端和电容C3的一端均连接到电源VCC，按键S1的另一端分别连接到电容C4的一端和电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地，电容C3的另一端分别练级到电容C4的另一端和电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地，电容C3C4和电阻R4的公共端连接到单片机的9脚。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述定时计数模块包括两个16位寄存器，每个寄存器都由两个独立的8位寄存器组成。
6.根据权利要求5所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述定时计数模块为单片机内部的定时计数模块或者为外部定时计数模块。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述数码显示模块包括六段七位数码管，其中，两段用于显示工位，两段用于显示时间，两段用于显示件数；显示相同信息的两段共阴极连接，所述单片机通过驱动器CD4511对七段数码管进行驱动。
8.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述报警模块包括电阻R10、三极管Q1和BUZZER，三极管Q1的发射极连接到电源VCC，三极管Q1的集电极连接到BUZZER的一端，BUZZER的另一端接地，三极管Q1的基极串联电阻R10后连接到单片机的36脚。
9.根据权利要求1所述的基于单片机的服装企业计件器，其特征在于，所述电源转换模块包括变压器TRANS，保险丝FUSE1，整流桥BRIDGE，电容C5、C6、C7和C8，稳压芯片LM7805CK和电源转换芯片LM1117-33；变压器TRANS的1脚和2脚接220V电源，变压器TRANS的3脚连接到保险丝FUSE1的一端，险丝FUSE1的另一端连接到整流桥BRIDGE的1脚，变压器TRANS的4脚连接到整流桥BRIDGE的3脚，整流桥BRIDGE的4脚接地，整流桥BRIDGE的2脚连接到稳压芯片LM7805CK的1脚，稳压芯片LM7805CK的1脚分别并联电容C5、C6后接地，稳压芯片LM7805CK的3脚接地，稳压芯片LM7805CK的2脚分别并联电容C7、C8后接地，稳压芯片LM7805CK的2脚、电容C3和C4的公共端输出+5V电源。
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