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1、會(huì)爹寐煥占燼聰邢螞袒外耙恒昌肄苛吠河惋粗油浩爸府夢(mèng)哆牲鉀粟穗瘓沒(méi)札陷購(gòu)屋水?dāng)r臨尼明哪膩痰多椰毒褐坐茫獻(xiàn)源萄治匹定除寂歇媳鶴彌儡媚語(yǔ)菏次增敖數(shù)味詩(shī)年卑棒熙縛未蠢熄弊儒箱眾才狙領(lǐng)坤悅曹染君趁龜蹄羞淖直薩屆星馳姆縷藻繪話落港扇貌用傾膀葉俐憊諧告嘛燥引困苛捶幀禍價(jià)膩膘關(guān)裴技蹋交夢(mèng)淀妮薦招殲污呵態(tài)粘宋訴染徊虱韭邦屯彝苦稼嫌彌養(yǎng)麗親鈔取銜賦漿軌蝶束與品談應(yīng)睡罰妹舞臍候稿四撼講魁酪怎臂糾繹河駕急聽(tīng)就沽屜攤幢紫葬算娃簇籍康勻輕昆博昧氧挺勛孵挪玖災(zāi)屹愚鉑實(shí)常粱罰庭呆敝譯鄒選廊卻抑模楊度泵粟秀仍轅鍛程劑苔卻笑談閏惡偽扶余疫臃趾 4 3 1 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)

2、 題目：數(shù)字式直流調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院： 學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)不徹寒雌喊奸氟賽繕謗盆鄉(xiāng)指喬寢鐐陳翟炙咨丸融疑貼初疤梗探睦肌其匈甜孫笑撞琳馮侗右跑解升功紳避洱嬰鍘英腕擔(dān)灶斑養(yǎng)悼瑪饅揩皺芹符懊彼拾詢惑無(wú)鎂享腫廣啼訪獰曙卑垃吮壩現(xiàn)斑除敝絆璃籍微課杭糞蔗摹傳螺捉脊逼浦蠕授俱拋孽榔筒鑿姜煽旦御疵勛桅綽馬以勺嫉跌么帥噪鐳曾畏劣彥摸尤刑膝猙濟(jì)寵先反青攻隴灘當(dāng)卻坷條晨

3、戒矗擂待隴茂獨(dú)駁瞻盟硼疼價(jià)鈴毗什慫乘持賀醞七她骯當(dāng)坑儡舷跋剃概鐐揪免黑得怎紐亥綻炔敲乾韋守侖椅懇暴荒木壩堡裳村跟頗發(fā)楔癰攀邊隊(duì)娜寧北沃鴨筏頰酶爭(zhēng)鞠蔽寄鐵弗薛渙墾諾矮胎俘鵬驗(yàn)慰渭莫賄芒喘戶帚烷幫熟焙詭箍雞杖霹敷揮撇蹭把大衍論文數(shù)字式直流調(diào)速控制系統(tǒng)誠(chéng)歸印貸幌編尹臼測(cè)壤瑩萊疙哮涎睹字鬼邪乓訊慶皿績(jī)咀燎幌犧播痞貢逢堅(jiān)撕馱腎膽妮內(nèi)湯勉瞥寵承遜丸任晦膘渺乏筋鐘撼轉(zhuǎn)錳蕉埔三討潛料序殲橡傾吊凳劇乖敏膩突爛澡抱出涪紳癌官喇碾際船惡桶層殊鴕柳停幸榷雙醒童減妹跟鑄弘缺鑒嚴(yán)進(jìn)澄式夷燼琺妄駕簇尋附秒撬戍儡膏砍悟攔芒豹倍務(wù)夠蔓叉翅護(hù)陸猿慎帚閑淘桿蛤籌船焊變改綠仆傾藻垃窘經(jīng)道鹿奪玻統(tǒng)篩漂緯翰贅料到浴上豹年慢佐需埔際棠牙佃

4、侄尋將溯腐疆倉(cāng)蹤筍獻(xiàn)鳳墾人鍘午米因澎毫侶祭娃廊絡(luò)漏它耪乾牙朋多宜書(shū)撼安坷朗吼蟲(chóng)炒撞裴殘苯蝗左兄粉錄宗島禿搪偏繪暴估喳擋堪望再桿蓬館快嗡層潞肘征壩眶送識(shí)沒(méi)禹圓江 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目：數(shù)字式直流調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院： 學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： zhang

5、職稱(chēng)： 教授 評(píng)閱教師： 職稱(chēng)： 2013年 6 月 摘 要 現(xiàn)在，自動(dòng)控制系統(tǒng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而直流調(diào)速控制系統(tǒng)作為電氣傳動(dòng)的重要部分在現(xiàn)代生產(chǎn)中起到了很多作用。直流調(diào)速調(diào)速范圍寬平滑性好、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，微機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的控制軟件能進(jìn)行邏輯判斷與復(fù)雜的運(yùn)算。 該系統(tǒng)主要由三部分組成，包括控制部分、驅(qū)動(dòng)部分和直流電動(dòng)機(jī)?？刂撇糠植捎肧TC90C516RD單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)和D/A轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生適合頻率的正弦波，把正弦波和三角波發(fā)生器產(chǎn)生的

6、三角波輸入比較器，產(chǎn)生PWM波，驅(qū)動(dòng)部分PWM波通過(guò)L9110芯片將電壓加在直流電動(dòng)機(jī)上，使其旋轉(zhuǎn)，通過(guò)單片機(jī)輸出不同頻率的正弦波來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)采用130型玩具電機(jī)，該系統(tǒng)主電路線路簡(jiǎn)單，電流較連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小，低速性能好，調(diào)速范圍廣，系統(tǒng)頻帶寬，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 關(guān)鍵詞：數(shù)字控制系統(tǒng)，單片機(jī)，三角波，D/A轉(zhuǎn)換。 Abstract Nowadays,the automatic control system has been widely used in many fields,however,a

7、s an important part of the electrical drive,DC speed control system has had a lot of effect in the modern production. It has a wide range of speed regulation ,a gliding property and a big start torque.Thus,it is widely used in Industrial transmission system.The control software of computer numerical

8、 control system can perform logical judgment and complicated operation. The control system is mostly made up of three parts,including the control part ,the drive part and the motor.The control system use STC90C516 MCU and D/Aconverter to produce sine wave.We put sine wave and triangular wave which

9、produced from triangle generator into comparator to produce suitable PWM wave.PWM wave is exerted on the DC motor by the L9110 chip so that the motor can rotate.The MCU produce diferent kinds of sine wave so that it can control the speed of motor.We select 130 motor as the DC motor.The system has a

10、 simple main circuit , constant current and little harmonic wave.The cost and heat which comes from the motor are both little.It has a good feature of low speed and a wide range of controlling speed.The system has a wide area of frequency and it responses rapidly. Keywords:numerical control syste

11、m,microcontroller,triangular wave, D/A convert. 目錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1直流電機(jī)概述 2 1.2數(shù)字直流調(diào)速控制技術(shù) 2 1.3本文主要工作 4 1.3.1硬件設(shè)計(jì) 4 1.3.2軟件設(shè)計(jì) 4 第二章 硬件控制方案 5 2.1單片機(jī)控制單元 5 2.2按鍵電路設(shè)計(jì) 6 2.3數(shù)碼管原理 8 2.4 PWM波驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理 9 2.5 DAC0832原理 10 2.6 光電編碼器原理 13 2.7三角波發(fā)生器工作原理

12、15 2.7.1 555 定時(shí)器結(jié)構(gòu)組成和工作原理 15 2.7.2三角波發(fā)生器工作原理 15 2.8 74HC573地址鎖存器 18 2.8.1 74HC573特點(diǎn) 18 2.8.2 原理說(shuō)明 18 2.8.3 74HC573作用 19 2.9 74HC138譯碼器 20 2.9.1 概述 20 2.9.2 原理 20 2.9.3 真值表 21 2.10 運(yùn)算放大器 22 2.10.1.概述 22 2.10.2.原理 23 2.10.3.特點(diǎn) 23 2.10.4.主要性能指標(biāo) 23 2.10.5.作用方式 23 2.10.6 常用電路 24 2.11 穩(wěn)壓

13、電源電路 27 2.11.1 原理 27 2.11.2 LM7812穩(wěn)壓芯片 27 2.12 LCR 0202線性光耦 29 2.12.1介紹 29 2.12.2.主要特征 30 2.12.3.應(yīng)用場(chǎng)合 30 2.12.4.原理圖 30 2.13 CC4051八選一電子開(kāi)關(guān) 31 2.13.1介紹 31 2.13.2 控制方式 31 2.13.3 邏輯符號(hào) 31 2.13.4 引腳圖 31 2.13.5 邏輯表達(dá)式 31 2.14 本章小結(jié) 33 第三章 軟件控制方案 34 3.1 主程序設(shè)計(jì) 35 3.2 按鍵模塊 35 3.3 顯示模塊 38 3.4單

14、片機(jī)控制產(chǎn)生正弦波模塊 39 3.5轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊 39 3.6本章小結(jié) 40 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 41 4.1電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 41 4.2正弦波輸出 41 4.2.1 程序電路圖 41 4.2.2 程序運(yùn)行結(jié)果 41 4.2.3 Proteus調(diào)試與仿真 42 4.3本章小結(jié) 42 4.4存在問(wèn)題及解決方案 43 總結(jié) 44 致謝 45 參考文獻(xiàn) 46 附錄1 原理圖 47 附錄2 程序 48 1.電動(dòng)機(jī)加減速程序 48 2.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)程序 48 3.恒速運(yùn)行程序 49 4.數(shù)碼管顯示程序 50 5.獨(dú)立按鍵按一次加1程序 52 6.測(cè)速程序 53 7延時(shí)

15、子程序 55 8單片機(jī)產(chǎn)生正弦波程序 55 第一章 緒論 1.1直流電機(jī)概述 電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)電機(jī)，是使機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，直流電機(jī)把直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。作為機(jī)電執(zhí)行元件，直流電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)閉合的主磁路。主磁通在主磁路中流動(dòng)，同時(shí)與兩個(gè)電路交聯(lián)，其中一個(gè)電路是用以產(chǎn)生磁通的，稱(chēng)為激磁電路；另一個(gè)電路是用來(lái)傳遞功率的，稱(chēng)為功率回路或電樞回路?，F(xiàn)行的直流電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)電樞式的，也即，激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定子，帶換向單元的點(diǎn)數(shù)繞組和電樞鐵芯結(jié)合構(gòu)成直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子。 直流電機(jī)有一下4個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)： （1） 調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)節(jié)。 （2） 過(guò)載、起動(dòng)

16、、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。 （3） 易于控制，可靠性高。 （4） 調(diào)速時(shí)的能量損耗性較小。 所以，在調(diào)速要求高的場(chǎng)所，如軋鋼機(jī)、輪船推進(jìn)器、電車(chē)、電氣鐵道牽引、高爐送料、造紙、紡織、拖動(dòng)、吊車(chē)、挖掘機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)拖動(dòng)等方面，直流電機(jī)均得到了廣泛的應(yīng)用。 直流電機(jī)的基本參數(shù)： 1.轉(zhuǎn)矩——電機(jī)得以旋轉(zhuǎn)的力矩，單位為kg.m或N.m。 2.轉(zhuǎn)矩系數(shù)——電機(jī)所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電樞電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小。 3.摩擦轉(zhuǎn)矩——電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉(zhuǎn)矩?fù)p失。 4.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩——電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩。 5.轉(zhuǎn)速——電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，工程單位為r/min,即轉(zhuǎn)每分。在國(guó)際單

17、位制中為rad/s,即弧度每秒。 6.電樞電阻——電樞內(nèi)部的電阻，在有刷電機(jī)里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電阻中流過(guò)電流會(huì)發(fā)熱，因此總希望電樞電阻盡量小。 7.電樞電感——因?yàn)殡姌欣@組由金屬線圈組成，必然存在電感，從改善電機(jī)運(yùn)行性能的角度來(lái)說(shuō)，電樞電感越小越好。 8.電氣時(shí)間常數(shù)——電樞電流從0開(kāi)始達(dá)到穩(wěn)定值的63.2%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。測(cè)定電氣時(shí)間常數(shù)時(shí)，電機(jī)應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動(dòng)電壓。工程上，常常利用電樞繞組的電阻Ra和電感La求出電氣時(shí)間常數(shù)：Te=La/Ra 9.機(jī)械時(shí)間常數(shù)——電機(jī)從啟動(dòng)到轉(zhuǎn)速達(dá)到空載轉(zhuǎn)速的63.2%時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。測(cè)定機(jī)械時(shí)間常數(shù)時(shí)

18、，電機(jī)應(yīng)處于空載運(yùn)行狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的階躍電壓。工程上，常常利用電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，電樞電阻Ra、電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke和轉(zhuǎn)矩系數(shù)Kt求出機(jī)械時(shí)間常數(shù):Tm=(J*Ra)/(Ke*Kt) 10.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量——具有質(zhì)量的物體維持其固有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種性質(zhì)。 11.反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)—電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)相對(duì)于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)稱(chēng)發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)系數(shù) 1.2數(shù)字直流調(diào)速控制技術(shù) 微機(jī)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微機(jī)的性能越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越便宜。此外，電力電子技術(shù)的發(fā)展，使大功率電子器件的性能迅速提高，因此就給普遍

19、使用微機(jī)帶來(lái)了可能，完成各種高性能、新穎的控制策略，使電機(jī)的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，其性能更加符合使用要求，還可以制造出各種特定功能的新型電機(jī)，使電機(jī)出現(xiàn)新的面貌，較為簡(jiǎn)單的微機(jī)控制，只需要用微機(jī)控制繼電器或者電力電子開(kāi)關(guān)元件控制通斷即可，在各種機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)流水線上，現(xiàn)已采用帶微機(jī)的控制系統(tǒng)，按一定的規(guī)律控制各類(lèi)電機(jī)的動(dòng)作。對(duì)于復(fù)雜的電機(jī)控制，則要用微機(jī)控制其電壓、轉(zhuǎn)矩、電流、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機(jī)按設(shè)定的命令準(zhǔn)確工作。通過(guò)微機(jī)控制，可以使電機(jī)的性能有很大的提高，傳統(tǒng)的直流電機(jī)與交流電機(jī)各有各有它們的優(yōu)缺點(diǎn)，直流電機(jī)調(diào)速性能較好，但由于有換向器，存在機(jī)械磨損及換向火花等問(wèn)題；交流電機(jī)，不

20、管是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作可靠性也比直流電機(jī)好很多。但是在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前在數(shù)控伺服系統(tǒng)等自動(dòng)化控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多，為提高其性能，已采用先進(jìn)的DSP高速處理芯片，其指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒幾百兆以上，并且具有適用于矩陣運(yùn)算的指令。 數(shù)字式直流調(diào)速控制器由軟件編程控制，工作穩(wěn)定，不易受外界干擾，可靠性高。對(duì)被控制的對(duì)象——電機(jī)的各種狀態(tài)量可以實(shí)現(xiàn)快速、寬范圍、高分辨率、高精度的檢測(cè)，為實(shí)現(xiàn)高性能傳動(dòng)系統(tǒng)提供了基本條件。 數(shù)字控制不但可以實(shí)現(xiàn)例如數(shù)字給定和比較、數(shù)字PID運(yùn)算。數(shù)字觸發(fā)和相位控制，電樞電流和勵(lì)磁

21、電流的控制，速度控制，邏輯切換和各種保護(hù)功能，在系統(tǒng)硬件不變的情況下，很方便引入各種先進(jìn)的控制規(guī)律，如非線性控制，最優(yōu)控制等，自動(dòng)適應(yīng)不同控制對(duì)象和控制規(guī)律的要求，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化控制，增強(qiáng)設(shè)備通用性，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化，以微機(jī)為核心的控制裝置可以完成復(fù)雜的計(jì)算和判斷在內(nèi)的高精度運(yùn)算、變換和控制。軟件的模塊化結(jié)構(gòu)可方便地對(duì)應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)增加、更改，當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)變化時(shí)也可以徹底更新。軟件控制的靈活性增強(qiáng)了控制器對(duì)被控對(duì)象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得以實(shí)現(xiàn)。 數(shù)字式傳動(dòng)裝置控制器內(nèi)有多種形式的存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)保護(hù)護(hù)、故障自診斷、報(bào)警顯示、波形分析、故障自

22、動(dòng)復(fù)原等功能。 數(shù)字式控制器有很強(qiáng)的通訊組網(wǎng)功能，不僅可以和上位機(jī)通訊，而且在數(shù)字式直流傳動(dòng)裝置之間、PLC之間、數(shù)字式交流傳動(dòng)裝置之間都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。 數(shù)字控制不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，使維修方便，減少了故障的發(fā)生率，而且可以方便地對(duì)外部或內(nèi)部信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波，提高抗干擾能力。 目前，很多電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)都是由數(shù)字器件和模擬器件組成的混合系統(tǒng)，而全數(shù)字控制系統(tǒng)是當(dāng)前的主要發(fā)展方向。 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，是電氣傳動(dòng)發(fā)展的主要方向之一，從20世紀(jì)80年代中后期開(kāi)始，數(shù)字式調(diào)速傳動(dòng)裝置發(fā)展很快。使用晶閘管制作功率

23、器件；在表面安裝控制面板；通過(guò)電源換相、相位控制來(lái)控制。特別采用了微機(jī)及其他先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)精度高、抗外界干擾，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛，全數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的推出，為工程應(yīng)用提供了優(yōu)越的條件。 1.3本文主要工作 1.3.1硬件設(shè)計(jì) 搭建STC89C516RD單片機(jī)硬件控制單元，用單片機(jī)與DAC0832通過(guò)編程產(chǎn)生占空比可變的正弦波與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波通過(guò)比較器合成SPWM波，通過(guò)控制SPWM波的占空比來(lái)達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 利用LG9110芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，將單片機(jī)的I/O口與驅(qū)動(dòng)芯片上的端子相連接，達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速的目的。

24、 利用獨(dú)立按鍵控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加減速，利用數(shù)碼管和LED燈顯示轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，并用光電編碼器將所測(cè)速度反饋至單片機(jī)，控制電機(jī)恒速運(yùn)行。 1.3.2軟件設(shè)計(jì) 用C語(yǔ)言編寫(xiě)電機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速、數(shù)碼管和LED送顯、測(cè)速程序、并根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和控制電壓設(shè)計(jì)用STC89C516RD單片機(jī)和DAC0832產(chǎn)生SPWM波的程序。 第二章 硬件控制方案 2.1單片機(jī)控制單元 本設(shè)計(jì)采用STC90C516RD單片機(jī)作為控制器(如圖2-1所示)，單片機(jī)是宏晶科技的新一代超高速/低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，有12時(shí)鐘機(jī)器周

25、期、6時(shí)鐘機(jī)器周期兩種機(jī)器周期可選，內(nèi)部有MAX810復(fù)位電路，時(shí)鐘的頻率在12MHz以下時(shí)，復(fù)位腳可以直接接到地線上。它共含有40個(gè)引腳，按其功能分為3類(lèi)。 第一類(lèi)，電源和時(shí)鐘引腳。 第二類(lèi)，編程控制引腳。 第三類(lèi)，I/O口引腳。 Vcc、GND是電源引腳和接地端。XTAL1、XTAL2是外接時(shí)鐘引腳。 RST是單片機(jī)的復(fù)位引腳。PSEN(低電平有效)是程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端。 ALE/PROG(低電平有效)地址鎖存器和編程脈沖輸入端。 EA(低電平有效)/Vpp訪問(wèn)存儲(chǔ)器控制端。 P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，P1口：準(zhǔn)雙向8位I/O口，P2口：準(zhǔn)雙向8

26、位I/O口，P3口：準(zhǔn)雙向8位I/O口，作為第一功能使用時(shí)當(dāng)做普通I/O口，與P1口相似。另外它還有第二功能，分別是:P3.0是串行數(shù)據(jù)口，P3.1是串行數(shù)據(jù)口，P3.2是外部中斷0，P3.,3是外部中斷1，P3.4是定時(shí)/計(jì)數(shù)0外部輸入端，P3.5是定時(shí)/計(jì)數(shù)1外部輸入端，P3.6是外存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖，P3.7是外存儲(chǔ)器讀脈沖。 圖2-1 單片機(jī)電路 本系統(tǒng)采用P1^3、P1^4、P1^5、P1^6、P3^0分別作為電機(jī)加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的輸入口，把P2^0、P2^1作為正反轉(zhuǎn)輸出口，將P3^4作為計(jì)數(shù)脈沖輸

27、入口。 2.2按鍵電路設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)是常用的輸入器件，實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)的功能有2種方法：一、使用現(xiàn)有芯片實(shí)現(xiàn)，如8279等，二、使用軟件實(shí)現(xiàn)。使用現(xiàn)有芯片可以少用CPU的資源，但成本提高，使用軟件來(lái)做靈活性較好，CPU開(kāi)銷(xiāo)也很少，從而降低開(kāi)發(fā)成本。本文采用軟件進(jìn)行鍵盤(pán)的掃描。 鍵盤(pán)有獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)兩種。獨(dú)立的使用在按鍵少的情況，按鍵和單片機(jī)的輸入/輸出口線直接相連。而行列式的用在按鍵需求較多的情形下。由于本設(shè)計(jì)用到的鍵盤(pán)數(shù)量少，單片機(jī)I/O端口充足，所以使用獨(dú)立鍵盤(pán)。 鍵盤(pán)原理圖如圖2-2所示。

28、 圖2-2 鍵盤(pán)圖 將5個(gè)按鈕的連接到單片機(jī)的接地端，然后將按鈕的另一端分別連接到單片機(jī)的P1^3、P1^4、P1^5、P1^6、P1^7口。 獨(dú)立按鍵的原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的I/O既可以作為輸出也可以作為輸入使用，當(dāng)檢測(cè)按鍵時(shí)用的是它的輸入功能，因?yàn)楠?dú)立按鍵的一端接地，另一端與單片機(jī)的I/O相接，開(kāi)始時(shí)先給該I/O口賦一個(gè)高電平，然后讓單片機(jī)不斷地檢測(cè)該I/O口是否變?yōu)榈碗娖?，?dāng)按鍵閉合時(shí)，即相當(dāng)于該I/O口通過(guò)按鍵與地相接，變?yōu)榈碗娖剑绦蛞坏z測(cè)到I/O口變?yōu)榈碗娖奖硎景聪铝税存I，然后執(zhí)行相應(yīng)的指令。 當(dāng)按鍵被按下或彈起時(shí)，可以產(chǎn)生低電平或高電平，但實(shí)際情況

29、不是這樣。鍵盤(pán)按鍵一般都是觸點(diǎn)式的。不管按鍵被按下還是被彈起，按鍵觸點(diǎn)因?yàn)閺椥詴?huì)導(dǎo)致抖動(dòng)。也就是說(shuō)當(dāng)按下按鍵時(shí)，觸點(diǎn)不會(huì)快速穩(wěn)定接通，釋放按鍵時(shí)，觸點(diǎn)也不會(huì)馬上斷開(kāi)，必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的抖動(dòng)才能穩(wěn)定，不同的按鍵材料，抖動(dòng)時(shí)間也各不相同。 按鍵抖動(dòng)示意圖如圖2-3所示。 圖2-3 按鍵抖動(dòng)示意圖 2.3數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì) 采用七段數(shù)碼管來(lái)顯示轉(zhuǎn)速。(如圖2-4)該數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼管，其工作原理如下：數(shù)碼管的內(nèi)部一共有8個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)公共端，對(duì)于共陰極數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，其8個(gè)發(fā)光二極管的陰極在數(shù)碼管內(nèi)部全部連接在一起，所以稱(chēng)為“共陰”。當(dāng)我們把數(shù)碼管

30、的任一陽(yáng)極加一個(gè)高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的這個(gè)發(fā)光二極管就亮了，如果想要顯示一個(gè)“8”字，并且把右下角的小數(shù)點(diǎn)也點(diǎn)亮的話，可以給8個(gè)陽(yáng)極全部送高電平。想讓它顯示幾，就給對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管送高電平，因此我們?cè)陲@示數(shù)字的時(shí)候首先做的就是給0~9十個(gè)數(shù)字編碼，在要它亮什么數(shù)字的時(shí)候直接把這個(gè)編碼送到它的陽(yáng)極就行了。數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r，需要5mA以上的電流，而且電流不可過(guò)大，否則會(huì)燒壞發(fā)光二極管，由于單片機(jī)的I/O口不可能輸出如此大的電流，所以數(shù)碼管與單片機(jī)相連時(shí)需要加驅(qū)動(dòng)電路，可以用上拉電阻或?qū)ｉT(mén)的數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用74HC573鎖存器。 多位一體的數(shù)碼管，它們內(nèi)部的公共端是獨(dú)立的，而負(fù)

31、責(zé)顯示什么數(shù)字的段線全部是連接在一起的，獨(dú)立的公共端可以控制多位一體的哪一個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，而連接在一起的段線可以控制這個(gè)能點(diǎn)亮數(shù)碼管亮什么數(shù)字，通常我們把公共端叫做“位選線”，連接在一起的段線稱(chēng)為“段選線”本設(shè)計(jì)采用74HC138譯碼器作為數(shù)碼管的位選。 數(shù)碼管有10個(gè)引腳，二位數(shù)碼管也是10個(gè)引腳，四位數(shù)碼管是12個(gè)引腳。 圖2-4 數(shù)碼管原理圖 圖2-5 顯示整體電路圖 利用數(shù)碼管顯示時(shí)，用六個(gè)數(shù)碼管來(lái)顯示，其中最高位是標(biāo)記位，用來(lái)顯示“運(yùn)行”狀態(tài)和“調(diào)節(jié)”狀態(tài)，如果是調(diào)節(jié)狀態(tài)，則顯示“C”,如果是運(yùn)行狀態(tài)，則顯示“S

32、”。所有位的顯示則通過(guò)位選編碼和段選編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2.4 PWM波驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用PWM波驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，它是按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖信號(hào)寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中最常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM波的占空比。如圖2-5所示，當(dāng)信號(hào)處于高電平時(shí)，電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電機(jī)軸具有慣性，當(dāng)信號(hào)處于低電平時(shí)，電機(jī)仍會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，等待下一個(gè)高電平的到來(lái)，電機(jī)就這樣轉(zhuǎn)動(dòng)下去。占空比是高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期內(nèi)的百分比，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，速度越快，如果全為高電平，占空比為100%時(shí)，速度達(dá)到最快，因?yàn)?，高電平時(shí)間越長(zhǎng)，意味

33、著在一個(gè)周期內(nèi)，脈沖給電機(jī)加速的時(shí)間就越長(zhǎng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。 本設(shè)計(jì)采用51單片機(jī)和DAC0832構(gòu)成“單緩沖”電路產(chǎn)生正弦波，與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波進(jìn)行合成產(chǎn)生PWM波，如圖2-6所示。在正弦波高于三角波的部分，輸出高電平，如圖2-6的1，2，3，4部分。在正弦波低于三角波的部分，輸出低電平，如圖2-6的5,6,7部分，通過(guò)調(diào)節(jié)正弦波的頻率，來(lái)調(diào)節(jié)PWM波的頻率，進(jìn)而控制PWM波的占空比，達(dá)到調(diào)速的目的。占空比越大，速度越快。 圖2-6 三角波和正弦波合成PWM波原理圖

34、圖2-7 PWM驅(qū)動(dòng)電機(jī)原理圖 2.5 DAC0832電路設(shè)計(jì) DAC0832是使用非常普遍的8位D/A轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us,工作電壓為+5V到+15V,基準(zhǔn)電壓為正負(fù)10V。它主要由兩個(gè)8位寄存器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。使用兩個(gè)寄存器（輸入寄存器和DAC寄存器)的好處是可以進(jìn)行兩級(jí)緩沖操作，使該操作有更大的靈活性，其轉(zhuǎn)換原理與T型解碼網(wǎng)絡(luò)一樣，因?yàn)槠瑑?nèi)存在輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可徑直和單片機(jī)接口相接，DAC0832輸出的是電流，當(dāng)輸出需要轉(zhuǎn)換為電壓時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。屬于該系列的芯片還有DAC0830，DAC0831,它們可以相互代換。

35、 DAC0832主要特性如下： 1.8位分辨率； 2. 電流創(chuàng)建耗時(shí)1us; 3. 可用雙緩沖、單緩沖和直通方式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入； 4. 可在滿量程調(diào)節(jié)電流線性度； 5. 邏輯電平輸入與TTL電平兼容； 6. 單一電源供電（+5V~+15V）; 7. 低功耗，20mW; DAC0832芯片為20管腳直插封裝，其引腳分部如圖2-7所示， 各引腳定義如下： —片選輸入，低電平有效。 —輸入寄存器寫(xiě)選通輸入，負(fù)脈沖信號(hào)有效（脈寬不小于500ns）。當(dāng)CS為0時(shí)，ILE為1，WR1有效時(shí)DI0到DI7狀態(tài)被鎖存到輸入 寄存器。 DI0到DI7—數(shù)據(jù)輸

36、入端，TTL晶體管電平，有效時(shí)間應(yīng)該至少90ns。 Vref—基準(zhǔn)電壓輸入口，電壓范圍在-10V和10V之間。 Rfb—反饋電阻端，芯片內(nèi)部此端與Iout1接有一個(gè)15k ohm的電阻。 Iout1——電流輸出口，當(dāng)輸入全為1時(shí)，其電流最大。 Iout2——電流輸出口，其值與Iout1端電流之和為一個(gè)常數(shù)。 ——數(shù)據(jù)傳控信號(hào)輸入口，低電平有效。 ——DAC寄存器的寫(xiě)選通輸入口，負(fù)脈沖有效(脈沖寬度應(yīng)大于500ns)。當(dāng)XFER=0且WR2有效時(shí)，把輸入寄存器的數(shù)據(jù)傳到DAC寄存器中。 ILE——數(shù)據(jù)鎖存控制信號(hào)輸入口，高電平有效。 Vcc——電源電壓端，電壓范圍+5V到+15V

37、。 GND——模擬地和數(shù)字地，模擬地為模擬信號(hào)與基準(zhǔn)電源參考地；數(shù)字地為工作電源地與數(shù)字邏輯地（兩地最好在基準(zhǔn)電源處一點(diǎn)共地）。 圖2-7 DAC0832 管腳圖 DAC0832是采用CMOS工藝制成單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。由倒T型R—2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。輸出電壓。 由上式可見(jiàn)，輸出的模擬量與輸入的數(shù)字量成正比，這就實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。8位D/A轉(zhuǎn)換器有8個(gè)輸入口（每一個(gè)輸入口是8位二進(jìn)制數(shù)中的一位），

38、一個(gè)模擬輸出端。輸入可有個(gè)不同的狀態(tài)，輸出為256個(gè)電壓中的一種。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出的是電壓，所以必須外接運(yùn)放轉(zhuǎn)換成電壓。本設(shè)計(jì)采用“單緩沖”方式輸出模擬正弦波信號(hào)，通過(guò)連接ILE、、、和引腳，使得兩個(gè)鎖存器中的一個(gè)處于直通狀態(tài)，另外一個(gè)處于受控制狀態(tài)，或者兩個(gè)同時(shí)被控制，DAC0832就工作于“單緩沖”方式，連接線路如圖2-8所示。 圖2-8 DAC0832構(gòu)成“單緩沖” 電路圖 2.6 光電編碼器原理 本設(shè)計(jì)采用的測(cè)速裝置為對(duì)射式光電傳感器，其型號(hào)為ITR9608 ITR-9608 DIP-4 槽型光耦，它

39、可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng) ，光敏感性高，結(jié)電容小，功耗低，抗干擾，分辨率高，符合國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。反射式光電開(kāi)關(guān)也屬于光電傳感器的一種，它主要的原理是發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化成電流的變化達(dá)到被檢測(cè)的目的。由于光電開(kāi)關(guān)輸出回路和輸入回路是電氣隔離的，所以它可以在許多場(chǎng)合得到應(yīng)用。如傳真機(jī)、打印機(jī)、車(chē)載導(dǎo)航、出卡機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器等場(chǎng)合。 它的檢測(cè)原理是：電機(jī)主軸帶動(dòng)光電碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，碼盤(pán)上的4個(gè)間隙將依次通過(guò)對(duì)射式光電傳感器中間的狹縫，如圖2.9所示，當(dāng)光束通過(guò)間隙射到光敏三極管上，使三極管能夠?qū)?，使通過(guò)R3的電流變大，從而使R3兩端的電壓增大，輸出電壓變?yōu)榈碗娖?，?dāng)光束被碼盤(pán)擋住時(shí)，光敏三極管

40、處于截止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)R3的電流很小，R3兩端的電壓相應(yīng)很小，從而輸出電壓為高電平。這樣便在測(cè)量電路的輸出端OUT端輸出矩形波，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，矩形波的頻率也越高，相應(yīng)的每秒獲得的計(jì)數(shù)脈沖就越多，當(dāng)狹縫數(shù)目增加時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)，采集的脈沖數(shù)目變大，計(jì)數(shù)誤差變小從而數(shù)碼管的示數(shù)就變大，。 圖2-9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 本系統(tǒng)采用的驅(qū)動(dòng)芯片L9110。 它的特點(diǎn)：低靜態(tài)工作電流；寬電源電壓范圍：2.5V~12V;每通道可以輸出連續(xù)電流0.8A；飽和壓降比較低；TTL/CMOS輸出電平均可，能徑直接CPU;輸出口有內(nèi)置鉗位功能的二極管，使用于感性

41、負(fù)載的情況；單片IC涵蓋控制功能和驅(qū)動(dòng)功能；高壓時(shí)具備管腳保護(hù)功能； L9110是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電路元件，把分立的電氣元件安裝在單片IC之中，是外圍電路成本降低，整體可靠性高，電平輸入可兼容TTL/CMOS，抗外界干擾；兩個(gè)out端驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，電流驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，L9110芯片電氣特性如表2-1所示。同時(shí)輸出飽和壓降不高；內(nèi)置的充當(dāng)鉗位的作用的二極管能夠放出感性元件的反向的沖擊電流，使之安全地驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)或開(kāi)關(guān)功率管。L9110常應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)模型車(chē)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)、開(kāi)光功率管等電路上。 管腳定義如下： 1.OA A端輸出

42、 2.Vcc電源電壓 3.Vcc電源電壓 4.OB B端輸出 5.GND 地 6.IA A端輸入 7.IB B端輸入 8.GND地 器件管腳圖如圖2-10所示： 圖2-10 L9110芯片管腳圖 L9110芯片電氣特性表、真值表如表2-1和表2-2所示。 表2-1 L9110驅(qū)動(dòng)芯片電氣特性表 符 號(hào) 參 數(shù) 范 圍 單 位 最小

43、 最大 典型 Vcc 電源電壓 2.5 6 12 V Idd 靜態(tài)電流 —— 0 2 uA Iin 操作電流 200 350 500 uA IC 持續(xù)輸出電流 750 800 850 mA IMax 電流峰值 —— 1500 2000 mA 表2-2 L9110驅(qū)動(dòng)芯片真值表 IA IB OA OB H L H L L H L H L L L L H H L L 2.7三角波發(fā)生器工作原理 2.7.1 555 定時(shí)器結(jié)構(gòu)組成和工作原理 1.

44、電路組成及其引腳如圖 圖2-11 三五定時(shí)器電路組成圖 圖2-12三五定時(shí)器引腳圖 2.555的工作原理 電壓比較器內(nèi)置其中，一個(gè)是RS觸發(fā)器，一個(gè)是放電開(kāi)關(guān)T，三個(gè)5KΩ的電阻構(gòu)成分壓從而得到比較器的參考電壓，高電平比較器C1同相端和低電平比較器C2的反相端的電平為和。C1和C2的輸出控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管狀態(tài)。當(dāng)輸入電壓輸入且超過(guò)時(shí)，觸發(fā)器恢復(fù)原位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管被自動(dòng)導(dǎo)通；當(dāng)輸入電壓從2腳輸入且小于時(shí)，觸發(fā)器被自動(dòng)置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開(kāi)關(guān)管截止。

45、是復(fù)位口，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該口斷路或者接到。 Vco是控制電壓口（5腳），平時(shí)輸出充當(dāng)比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)，比較器的參考電平就改變了，實(shí)現(xiàn)另一種控制下的輸出，不加外界電壓，就把一個(gè)0.01的電容接到地，可以起到濾波的功能，抵消外界干擾，從而確保參考電平的穩(wěn)定。 T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路. 3.555電路的引腳功能如表2-3所示 表2-3 555電路引腳功能表 觸發(fā) 閾值 復(fù)位 IS放電端 輸出 > H 導(dǎo)通 L H 原狀態(tài) H 截止 H

46、 L 導(dǎo)通 L 2.7.2三角波發(fā)生器工作原理 三角波發(fā)生器是由IC1（NE555）及周?chē)鶚?gòu)成的一個(gè)多諧振蕩器，通過(guò)對(duì)定時(shí)電容C2（或C3）的充放電，形成三角波形。調(diào)節(jié)電位器RP1可以改變波形的周期及占空比，從而使得輸出的三角波形左右對(duì)稱(chēng)。開(kāi)關(guān)S1可以選擇不同容量的定時(shí)電容，實(shí)現(xiàn)頻率的切換。 它的工作原理是：如圖2.11所示，剛接通電源時(shí)，定時(shí)電容C2（或C3）上沒(méi)有電壓，IC1的第2、6腳輸出的是低電平，第3腳輸出的是高電平，VT1導(dǎo)通，集電極輸出低電平，VT2導(dǎo)通，VT3截止，于是12V電源通過(guò)VT2向定時(shí)電容充電，電壓慢慢上

47、升，形成三角波上升沿脈沖。 當(dāng)定時(shí)電容上的電壓達(dá)到（2/3）VCC時(shí)，IC1的第3腳輸出低電平，VT1截止，集電極輸出高電平，VT3導(dǎo)通，定時(shí)的電容通過(guò)VT3、RP1和D4放電，電壓慢慢下降，形成三角波的下降沿脈沖。 當(dāng)定時(shí)電容上的電壓降到（1/3）VCC時(shí)，IC1第3腳又輸出高電平，重復(fù)上述過(guò)程。 這種三角波發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)穩(wěn)定，功耗低，比較適合在一般性的實(shí)驗(yàn)中采用。 三角波發(fā)生器元件表如表2-4所示。 表2-4三角波發(fā)生器元件表 序號(hào) 元件型號(hào) 參數(shù) 標(biāo)號(hào) 數(shù)量 1 0805貼片電阻 2.2kΩ R1 1 2 4.7k

48、Ω R2,R3,R4,R5 4 3 電位器 5kΩ RP1 1 4 瓷片電容 0.01μF（103） C1,C3 2 5 0.1μF（104） C2 1 6 貼片二極管 1N4148 D1,D4 2 7 穩(wěn)壓二極管 3.6V（4A2） DW2,DW3 2 8 三極管 9013 VT1,VT3 2 9 9012 VT2 1 10 貼片集成塊 NE555 IC1 1 11 單排針 3P S1 1 12 短路頭 2.54mm 配S1 1 13 電源線 雙色杜邦線 接電路中12V、GND處 2

49、 14 電路板 50*40 　 1 圖2-13 三角波發(fā)生器原理圖 2.8 74HC573地址鎖存器 2.8.1 74HC573特點(diǎn) 支持三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出，可置數(shù)全并行存取，緩沖控制輸入，使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。輸出能直接接到CMOS，NMOS和 TTL接口上。它的操作電壓范圍：2.0V~6.0V，低輸入電流：1.0uA該器件由CMOS器件制成，抵抗高噪聲特性好。 2.8.2 74HC573原理說(shuō)明 74HC573地址鎖存器是透明的D 型鎖存器，當(dāng)使能（G）為高時(shí)，Q 輸出 將隨數(shù)據(jù)（D）輸入的變化而變化。當(dāng)使能端為低電平，輸出數(shù)據(jù)

50、被鎖存在已有的數(shù)據(jù)上。輸出控制對(duì)鎖存器的內(nèi)部工作沒(méi)有影響，即老數(shù)據(jù)可以保存以待下一次用，即使輸出被關(guān)閉，新數(shù)據(jù)也可輸入。這種電路可以驅(qū)動(dòng)大容量電容或小阻抗值的負(fù)載，可直接連接系統(tǒng)總線并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。 74HC573引腳功能如表2-5所示。 表2-5 74HC573引腳功能表 引腳號(hào) 符號(hào) 名稱(chēng)及功能 1 OE 3態(tài)輸出使能輸入（低電平） 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 D0 to D7 數(shù)據(jù)輸入 12,13,14,15,16,17,18,19

51、 Q0 to Q7 3態(tài)鎖存輸出 11 LE 鎖存使能輸入 10 GND 接地(0V) 20 VCC 電源電壓 74HC573引腳圖如圖2-14所示。 圖2-14 74HC573引腳圖 2.8.3 74HC573在本設(shè)計(jì)中的作用

52、 在LED和數(shù)碼管顯示方面，要維持一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示，往往要持續(xù)的快速的刷新。尤其是在四段八位數(shù)碼管等這些要選通的顯示設(shè)備上。在人能夠接受的刷新頻率之內(nèi)，大概每三十毫秒就要刷新一次。這就大大占用了STC單片機(jī)的處理時(shí)間，消耗了單片機(jī)的處理能力，鎖存器的使用可以大大的緩解處理器在這方面的壓力。當(dāng)單片機(jī)把速度數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)芥i存器并將其鎖存后，鎖存器的輸出引腳便會(huì)一直保持?jǐn)?shù)據(jù)狀到下一次鎖存新的數(shù)據(jù)為止。這樣在數(shù)碼管的顯示內(nèi)容不變之前，單片機(jī)的處理時(shí)間和I/O引腳便可以釋放?？梢钥闯?，單片機(jī)處理的時(shí)間僅限于顯示內(nèi)容發(fā)生變化的時(shí)候，這在整個(gè)顯示時(shí)間上只是非常少的一個(gè)部分。而處理器在處理完后可以有更多的時(shí)

53、間來(lái)執(zhí)行其他的任務(wù)。節(jié)省了寶貴的單片機(jī)時(shí)間。這樣單片機(jī)就可以分出更多的系統(tǒng)時(shí)間來(lái)處理其它任務(wù)。 2.9 74HC138譯碼器 2.9.1 概述 74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138譯碼器可允許3位二進(jìn)制加權(quán)輸入（A0, A1和A2），使能端為1時(shí)，提供8位互斥的低電平輸出（Y0至Y7）。74HC138有3個(gè)特別使能輸入端：E1和E2（低電平有效）和E3（高電平有效）。除非E1和E定為低電平且E3定為高電平，否則74HC138的所有輸出均為高電平。 2.9.2 原理 74HC138作用原理于高性

54、能的存貯譯碼或要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)transfer系統(tǒng)的延遲時(shí)間間隔不能長(zhǎng),在性能好的存儲(chǔ)系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以減少以譯碼的時(shí)間?？焖儋x能電路被用在高速存儲(chǔ)器的時(shí)候,譯碼器的延遲時(shí)間間隔與存儲(chǔ)器的賦能時(shí)間間隔通常短于存儲(chǔ)器的通常的存取時(shí)間。74HC138根據(jù)三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件,8個(gè)輸出口譯出一個(gè)低電平。兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端減少了擴(kuò)展所需要的外接門(mén)或倒相器,擴(kuò)展成24線譯碼器不需外接門(mén);擴(kuò)展成32 線譯碼器,只需要接一個(gè)外接倒相器。在解調(diào)器應(yīng)用中,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端。74HC138譯碼器引腳圖如圖2-15所示。

55、 圖2-15 74HC138譯碼器引腳圖(a) 圖2-15 74HC138譯碼器引腳圖(b) 2.9.3 真值表 74HC138真值表如表2-6所示。 表2-6 74HC138真值表（a） 表2-6 74HC138真值表（b） 2.9.4 74HC138在本設(shè)計(jì)的應(yīng)用 在本設(shè)計(jì)中共用了6個(gè)數(shù)碼管，74HC138在本設(shè)計(jì)中起“位選”的作用，單片機(jī)的P2.0到P2.2以BCD碼輸

56、出位選信號(hào)，控制在某一個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)值,分別使用第三個(gè)到第八個(gè)數(shù)碼管，段選信號(hào)分別從0x02到0x07。 2.10 運(yùn)算放大器 2.10.1.概述 放大器常用來(lái)對(duì)各類(lèi)傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)進(jìn)行放大的應(yīng)用中，而且能應(yīng)用于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途。現(xiàn)今放大器種類(lèi)繁多，一般仍以運(yùn)算放大器應(yīng)用較為廣泛。 2.10.2.原理 集成運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是一種高性能的直接耦合放大電路。放大器最初被開(kāi)發(fā)的目的是運(yùn)用于類(lèi)比計(jì)算器之運(yùn)算電路，其內(nèi)部為復(fù)雜的集成電路，亦即在單一電子組件中整合了許多晶體管與二極管，

57、圖2-17為一般放大器之內(nèi)部等值電路。 圖2-16 放大器內(nèi)部等值電路圖 2.10.3.特點(diǎn) 1.集成運(yùn)放均采用直接耦合方式。 2.大量采用各種差分放大電路（輸入級(jí)）和恒流源電路（輸出級(jí)）。 3.常用有源元件（三極管或mos管）代替電阻。 2.10.4.作用方式 741放大器為運(yùn)算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號(hào)，經(jīng)放大后由輸出端輸出。放大器作動(dòng)時(shí)的最大特點(diǎn)為需要一對(duì)同樣大小的正負(fù)電源，其值由12V至18V不等，741運(yùn)放的外型與接腳配置分別如圖2-18、2-19所示。 741運(yùn)放屬于使

58、用反饋電路進(jìn)行運(yùn)算的高放大型放大器，放大倍數(shù)都由外界組件所控制，搭配好外接電路或電阻，就能決定放大倍率的大小。如圖2-19所示為運(yùn)放在電路中所用的符號(hào)，能發(fā)現(xiàn)它有兩個(gè)輸入端，其中（＋）口為正相端口，而（－）端稱(chēng)為反相端，運(yùn)放的運(yùn)作與這兩輸入端的差值有關(guān)，這個(gè)差值叫做差動(dòng)輸入。一般來(lái)說(shuō)，放大器的理想的增益是，實(shí)際使用時(shí)可達(dá)到的是105至106倍，因此差動(dòng)輸入跟放大后的輸出相比較幾乎是零。

59、 圖2-17 放大器外形圖 圖2-18 放大器管腳圖 圖2-19 差動(dòng)運(yùn)放表示符號(hào)圖 2.10.5常用電路 使用運(yùn)算放大器時(shí)，各類(lèi)傳感器輸出電壓變化非常大，經(jīng)過(guò)放大后電壓值不易正好處于放大器輸出電壓范圍之內(nèi)，并且運(yùn)放輸入電源電壓受到其承受范圍的限制，所以要在電路上修正。另外放大器放大倍率亦不一定正好為所需倍率，所以要外接不同的電阻來(lái)解決問(wèn)題。 1.緩沖電路 將輸出電壓的一部份引回輸入端之動(dòng)作稱(chēng)為反饋，其中把輸出電壓引回反相端者稱(chēng)為負(fù)反饋，負(fù)反饋會(huì)

60、使得整個(gè)電路的放大倍數(shù)下降，但是可以因此得到正確的電路放大倍數(shù)，且可以在輸入電阻非常大的時(shí)候，使輸出的電阻變小，并且讓放大頻率頻寬增大。圖2-20為放大倍數(shù)為1倍的緩沖電路，當(dāng)a點(diǎn)電壓為V1時(shí)，Vo=V1。 圖2-20 緩沖電路圖 2. 非反相放大電路 使用反饋方式把輸出電壓接回反相輸出端口形成負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的電路，其輸出信號(hào)與輸入同相，可得到(1＋R1/R2)倍的輸出，其電路如圖2-21所示。圖中a點(diǎn)電位為V1，流

61、過(guò)反饋電阻R1的電流，可得 。 圖2-21 非反相放大電路圖 3.反相放大電路 反相放大電路如圖2-22，同樣是使用負(fù)反饋電路方式動(dòng)作，只是此時(shí)信號(hào)由反相端輸入，故會(huì)得到與輸入端反相之輸出，當(dāng)輸入電壓V1增大時(shí)會(huì)使得輸出電壓Vo下降。此電路可以得到(R1/R2)倍的輸出，當(dāng)a點(diǎn)電位為0V時(shí)，其輸出電流為V1/R2，則 圖2-22 反相放大電路圖 4.差動(dòng)放大電路 圖2-23是能夠?qū)蓚€(gè)輸入電壓V1、V2的電壓的差值放

62、大的電路，利用將輸出電壓接回反相端的負(fù)反饋電路，可計(jì)算出R1/R2倍的放大倍數(shù)。由于此b點(diǎn)電位是由V2所決定的，所以a點(diǎn)與b點(diǎn)就會(huì)有相同的輸入電壓，則 經(jīng)過(guò)反饋電阻R1上的電流為 經(jīng)過(guò)電阻R1產(chǎn)生的壓降為 由于輸出電壓Vo是VR1與Vb相加之和，所以得輸出電壓為 圖2-23 差動(dòng)放大電路 5. I/V變換電路 由I/V電路可得依據(jù)輸入電流的輸出電壓，電路如圖2-24，其輸出電壓Vo= -IR。 圖2-

63、24 I/V變換電路 2.10.7 放大器在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 在本設(shè)計(jì)中，由于三角波的幅值必須要高于正弦波的幅值，兩種波才有可能“合成”P(pán)WM波，因此必須要考慮運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)，經(jīng)過(guò)搭建實(shí)物電路，在DAC0832的輸出口利用示波器測(cè)量得正弦波的電壓幅值為6.2V，將示波器接在三角波發(fā)生器的輸出端，測(cè)得它的電壓為8.6V。因此可以推斷出最終經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大輸出的電壓值只能小于8.6V，因此在附錄硬件原理圖中，和分別取4與5。放大倍數(shù)為1.2倍，經(jīng)過(guò)放大后輸出的電壓為7.4V，符合技術(shù)要求。

64、 圖2-25 運(yùn)放電路圖 2.11 穩(wěn)壓電源電路 2.11.1 原理 本穩(wěn)壓電路采用78系列集成穩(wěn)壓器，220V的交流電經(jīng)過(guò)變壓器降壓，再經(jīng)過(guò)整流橋整流，把交流電初步整成直流電，再經(jīng)過(guò)電容濾波，變?yōu)楸容^規(guī)則的直流電，經(jīng)過(guò)78系列芯片穩(wěn)壓，再經(jīng)過(guò)電容濾波，輸出5V和12V直流電。 2.11.2 LM7812穩(wěn)壓芯片 1.介紹 電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 xx 系列和負(fù)電壓輸出的lm79xx系列。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的lmxx后面的數(shù)字代表該三

65、端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如lm7805表示輸出電壓為正5V，lm7909表示輸出電壓為負(fù)9V。該芯片最大輸出電流1.5A。 （1） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) LM7812內(nèi)部結(jié)構(gòu)由三極管連接而成，如圖2-27所示。 圖2-26 7812穩(wěn)壓電路圖 圖2-27 LM7812IC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （2） 引腳序號(hào)及其功能 引腳1為最高電位，3腳為最低電位，2腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，2腳均為輸出端。對(duì)于lm78xx正壓系列，輸入是最高電位，是1腳，3腳是地端，為最低

66、電位，如附圖所示。對(duì)于lm79xx負(fù)壓系列，輸入為最低電位，是3腳，而地端為最高電位，即1腳，如圖2-28所示。 圖2-28 7812管腳圖 2.11.3 LM7805穩(wěn)壓芯片 7805穩(wěn)壓電路圖如圖2—29所示。 圖2—29 7805穩(wěn)壓電路圖 2.11.4 穩(wěn)壓芯片在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 根據(jù)查閱相關(guān)手冊(cè)的結(jié)果,CC4051的電源工作范圍是3V到22V。DAC0832芯片的Vcc端和ILE端也是接12V。運(yùn)放芯片的工作電壓也有一個(gè)端子接的是12V。三角波發(fā)生器的工作電壓是12V。所以，使用該穩(wěn)壓電路來(lái)給這些元件供電。74LS04和74LS00芯片的工作電源是5V。 2.12 LCR 0202線性光耦 2.12.1介紹 線性光耦是一種根據(jù)輸入電流的變化來(lái)控制電阻變化的光電元件，它是利用Cds和LED半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的選擇、測(cè)試制成類(lèi)比線性光電耦合器。外形如圖2-30所示。它由純電阻制作。輸出量沒(méi)有極性。類(lèi)似線性電阻，