【正文】 們選擇方案一。方案一：采用開關(guān)型穩(wěn)壓電源。因為開關(guān)型穩(wěn)壓電源事實上是利用了晶體管在截止與飽和——即開關(guān)狀態(tài)下功耗極小的優(yōu)點。由于晶體管在截止時流過的電流極小幾乎為零，飽和導(dǎo)通時的管壓降極小，兩種情況下的晶體管功耗都極小，管子工作效率很高，可達(dá)到80%—90%。難點是開關(guān)電源對器件要求較高且電路較復(fù)雜，比較難調(diào)試，成本不低。方案二:采用傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源，優(yōu)點是電路簡單，實用，輸出電壓，紋波系數(shù)小，容易制作。缺點是體積較大，效率低。結(jié)合我們本身的能力和系統(tǒng)的實際應(yīng)用我們選擇方案二。 3 電路的設(shè)計與分析 圖2 AT89S52單片機(jī)引腳圖AT89S52是51系列單片機(jī)的一個型號，它是ATMEL公司生產(chǎn)的。AT89S52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的AT89S51單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。AT89S52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89S52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器[5]可有效地降低開發(fā)成本。AT89S52為40腳雙列直插封裝的8位通用微處理器如圖33所示，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C52內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc51相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及與主板CPU通信等。AT89S52時鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式，如下圖3 a所示。AT89S52中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英或陶 瓷震蕩器一起構(gòu)成自激震蕩器震蕩電路。外接石英晶體(或陶瓷震蕩器)及電容CC2接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容CC2雖然沒有非常嚴(yán)格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程序及溫度穩(wěn)定性。還可以采用外部時鐘，采用外部時鐘，如圖3 b所示。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，既內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2懸空。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的所以外部時鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時間和最大低電平持續(xù)的時間應(yīng)符合技術(shù)條件的要求。 a 內(nèi)部震蕩電路 b 外部震蕩電路圖3 時鐘電路圖電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時鐘信號。圖4是單片機(jī)的晶振電路。電路中的電容C1和C2的典型值通常選擇為30PF左右，該電容的大小會影響振蕩電路頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。~12MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越快，單片機(jī)的運行速度越快。AT89S52常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。圖4 單片機(jī)晶振電路圖復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需要給AT89S52的復(fù)位引腳RST加上大于2個機(jī)器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可以使AT89S51復(fù)位。復(fù)位時，單片機(jī)初始化為0000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運行錯誤（如程序跑飛）或操作錯誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時，也需要復(fù)位鍵使RST腳為高電平，使AT89S52擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動。圖5是復(fù)位電路圖。 圖5 復(fù)位電路圖表1 特殊功能寄存器與初始狀態(tài)表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0～P3FFHSBUF不定IP***00000BSCON00HIE0**00000BPCON0*******B說明：表中符號*為隨機(jī)狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見上表1所示。系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。電源是提供電壓的裝置。把其他形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做電源。電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計算機(jī)中所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響計算機(jī)的工作性能和使用壽命。有條件的可以使用電源模塊來為系統(tǒng)供電。調(diào)整管放大電路保護(hù)電路采樣電路基準(zhǔn)電源啟動電路++U0UI由于該系統(tǒng)中的步進(jìn)電機(jī)要求用12V電源供電，而單片機(jī)的需要5V供電，所以需要加個穩(wěn)壓芯片這里采用LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓處理。把12V穩(wěn)降至5V來供給單片機(jī)及各芯片的使用。經(jīng)測試12V完全滿足各器件的運行要求。圖6三端集成穩(wěn)壓器7805內(nèi)部結(jié)構(gòu)此設(shè)計的電源電路是由7805集成穩(wěn)壓器，橋式整流，濾波電容及電源指示燈組成的。電源電路的核心元件是7805，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示。(1)調(diào)整管調(diào)整管接在輸入端與輸出端之間，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動時，調(diào)整自身的集射壓降使輸出電壓保持不變。在7805三端集成穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管由兩個三極管組成的復(fù)合管充當(dāng)，這種結(jié)構(gòu)只要求放大電路用較小的電流即可驅(qū)動調(diào)整管發(fā)射極回路中較大的輸出電流，而且提高了調(diào)整管的輸入電阻。(2)放大電路放大電路將基準(zhǔn)電壓與從輸出端得到的采樣電壓進(jìn)行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。放大倍數(shù)愈大，則穩(wěn)定性能愈好。在7805三端集成穩(wěn)壓器中，放大管也是復(fù)合管，電路組態(tài)為共射接法，并采用有源負(fù)載，可以獲得較高的電壓放大倍數(shù)。(3)基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性將直接影響穩(wěn)壓電路輸出電壓的穩(wěn)定性。在7805中，采用一種能帶間隙式基準(zhǔn)源，這種基準(zhǔn)源具有低噪聲，低溫漂的特點，在單片式大電流集成穩(wěn)壓器中被廣泛應(yīng)用。(4)采樣電路采樣電路由兩個分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一部分送到放大電路的輸入端。(5)啟動電路啟動電路的作用是在剛接通直流輸入電壓時，使調(diào)整管,放大電路和基準(zhǔn)電源等建立起各自的工作電流，而當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作時啟動電路被斷開，以免影響穩(wěn)壓電路的性能。(6)保護(hù)電路在7805中，已將三種保護(hù)電路集成在芯片內(nèi)部，它們是限流保護(hù)電路，過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路。圖7 電源電路電源電路如圖7所示，此電源電路能輸出穩(wěn)定的+5V電壓，可以給整機(jī)電路上電，所以在電路中起到至關(guān)重要的作用。其中7805三端集成穩(wěn)壓器的1腳為輸入，3腳為輸出，2腳為接地。作用是將由橋式整流電路，整流濾波后得到的直流輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的直流+5V輸出電壓，為了改善紋波電壓，常在輸入端接入電容CJ3，我所選用的電容容量為100uF。同時，在輸出端接上電容CJ2，以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，CJ2的容量為100uF。兩個電容應(yīng)直接接在穩(wěn)壓器的引腳處。在穩(wěn)壓管的輸入端還要接二極管，起到對7805集成穩(wěn)壓器的一種保護(hù)作用。圖8直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖直流電機(jī)直流電能變?yōu)闄C(jī)械能，作為機(jī)電執(zhí)行元部件，直流電機(jī)內(nèi)部有一個閉合的主磁路。主磁路通在主磁路中流動，同時與兩個電路交聯(lián)，其中一個電路是用已產(chǎn)生磁通的，稱為激磁電路；另一個電路是用來傳遞功率的，稱為功率回路?，F(xiàn)行的直流電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)電樞式。在實際的直流電機(jī)中線圈那牢固的嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯槽中，當(dāng)導(dǎo)體中通過電流在磁場中受力而轉(zhuǎn)動時，就帶動整個轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這就是直流電機(jī)的基本工作原理。直流電機(jī)優(yōu)點有