【正文】 BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較少。用單片機(jī)控制達(dá)林管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，減小因慣性，速度，步距角過大而引起的調(diào)整誤差，達(dá)到改變點(diǎn)滴高度的要求，缺點(diǎn)是控制信號(hào)為模擬信號(hào)，需要將單片機(jī)輸出的序列脈沖轉(zhuǎn)換，延長了控制的時(shí)間，并且步距角為 9176。 綜合考慮，一方面調(diào)節(jié)的步長盡可能的小，定位要好；另一方面如果停止信號(hào)到來，要能立刻停止電機(jī)。由于其高度的改變與點(diǎn)滴速度基本成線性關(guān)系 ,這易于對點(diǎn)滴速度進(jìn)行控制。 方案二 ： 采用單片機(jī)和可編程邏輯器件控制輸液軟管的松緊來控制點(diǎn)滴速度。其次由于滴管是由塑料制成 ,在長時(shí)間受壓后松開并不能使塑料滴液管完全恢復(fù)原形 ,控制裝置無法保證理想的控制效果。 總結(jié)上述原因 ,我選用方案二，制輸液軟管的松緊來控制點(diǎn)滴速度。 （ 4）顯示采用 液晶顯示屏。由于硬件的限制既不可預(yù)測的誤差，實(shí)際點(diǎn)滴速度極難達(dá)到預(yù)置值，因此設(shè)置當(dāng)實(shí)際點(diǎn)滴速度進(jìn)入預(yù)置值 177。 9 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)硬件基本組成部分 傳感器檢測部分：系統(tǒng)利用光點(diǎn)傳感器將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制器可以辨別的電信號(hào)。 電路模塊電路設(shè)計(jì) 液體點(diǎn)滴速度檢測電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)采用 紅外光電傳感器將檢測到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以辨別的電信號(hào)。紅外線經(jīng)過外界物體產(chǎn)生反射，然后由接收管接收。放大器是由集成運(yùn)算放大器 LM324構(gòu)成的同向交流放大器。電路如圖 32。低于標(biāo)準(zhǔn)電壓的，比較器輸出 0電壓（低電壓）。 R7是電位器，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在受環(huán)境光線的影響時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)液滴產(chǎn)生兩個(gè)脈沖的現(xiàn)象，為此我在軟件上設(shè)計(jì)了消除雙脈沖程序。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和 CPU通信。本系統(tǒng)中使用步進(jìn)電機(jī)來控制的高度，以控制點(diǎn)滴速度。單片機(jī)產(chǎn)生四相四拍脈沖信號(hào)的波形如下圖 3－ 6。因此在偏心輪和拉繩機(jī)械結(jié)構(gòu)中采用了拉繩結(jié)構(gòu)?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ，串行通信及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 （ 2）時(shí)鐘 XTAL1(引腳號(hào) 19)：內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個(gè)引腳，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接地。但要注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。 PSEN可以驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL電路。 （ 4） I/O線 P0口（引腳號(hào) 32～ 39）： P0口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O口，可以作為單片機(jī)的雙向數(shù)據(jù)總線和低 8位地址總線。 P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè) LSTTL負(fù)載。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。 LM324N參數(shù)： （ 1）短路保護(hù)輸出。 （ 5）每一封裝四個(gè)放大器。 （ 9）在輸入端的靜電放電希位增加可靠性而不影響器件的工作。由 于跨導(dǎo)的減小，僅需使用一 15 個(gè)較小的補(bǔ)償電容 (僅 )，從而就可以減小芯片尺寸。每個(gè)放大器都有內(nèi)部電壓穩(wěn)壓器提供偏置。 每一組運(yùn)算放大器可用圖 39所示的符號(hào)來表示，它有 5個(gè)引出腳，其中 “+”、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、 “V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。 （ 1）反相交流放大器 電路見圖 311。放大器電壓放大倍數(shù) Av僅由外接電阻 Ri、 Rf決定： Av=Rf/Ri。一般情況下先取 Ri與信號(hào)源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定 Rf。其中的 R R2組成 1/2V+分壓電路，通過 R3對運(yùn)放進(jìn)行偏置。而對信號(hào)源的影響極小。 圖 313 交流信號(hào)三分配放大器 （ 4）有源帶通濾波器 17 許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來指示出信號(hào)幅度的大小。此電路亦可用于一般的選頻放大。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（ V+），就是低電平（ V或接地）。運(yùn)放 A A2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管 BG1就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管 LED就會(huì)點(diǎn)亮。 （ 6）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 此電路可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管 D1截止，電源電壓 R3給電容 C1充電，當(dāng) C1上充電電壓大于 U1時(shí)，既 U2U1， A1輸出又變?yōu)楦唠娖?，從而結(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。剛加電時(shí)， U1U2，運(yùn)放 A1輸出低電平，隨著電容 C1不斷充電， U2不斷升高，當(dāng) U2U1時(shí)， A1輸出才變?yōu)楦唠?平。1V～ 177。 LM339類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。當(dāng) “+”端電壓高于 “”端時(shí)，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值。輸入信號(hào) Uin，即待比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。在電路中引入正反饋可以克服這一缺點(diǎn)。因?yàn)閷t滯比較器來說，它不能分辨差別小于腢的兩個(gè)輸入電壓值。圖 320為其原理圖 1/4LM339*R1R 上拉VccVrVinVoWD 圖 320 遲滯比較器 （ 3）雙限比較器（窗口比較器） 圖 321電路由兩個(gè) LM339組成一個(gè)窗口比較器。 21 R1R 上拉VccVR1VoR21/4LM339*1/4LM339*VinVR2 圖 321 雙限比較器 （ 4） 振蕩器 圖 322為有 1/4LM339組成的音頻方波振蕩器的電路。LM339還可以組成高壓數(shù)字邏輯門電路，并可直接與 TTL、 CMOS電路接口。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差 (精度為 100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 ULN20xxA由 7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng) 絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) ，在 5V的工作電壓下它能與 TTL和 CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng) 7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。 123456789 101112131415161718ULN20xx1 23 45 689123456P1VCCP00P01P02P03 圖 324 典型應(yīng)用圖 23 1602 型 LCD 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。當(dāng) RS 和 RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 1602 液 晶模塊內(nèi)部的控制器的控制指令： 它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 24 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令。 液晶 顯示模塊可以和單片機(jī) AT89C52 直接接口，電路如圖 325 所示。計(jì)數(shù)器加 1為 COUNT＝ 1，取出定時(shí)器時(shí)間 time，并將時(shí)間保存到數(shù)組里。其程序框圖如圖 43。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。若某列為低，則該列線與置 為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。這就是 LCD顯示的基本原理。 漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5…… 右邊為 6…… 根據(jù)在 LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示 的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對齊，送第三個(gè)字節(jié) …… 直到 32B顯示完就可以 LCD上得到一個(gè)完整漢字。 29 開 始開 始初 始 化初。 開 始初 始 化 L C D調(diào) 用 顯 示 命 令顯 示 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 是 否 結(jié) 束返 回NY 圖 45 顯示流程圖 系統(tǒng)源程序 源程序見附錄。這樣一來就組成某個(gè)字符。 開 始掃 描 鍵 盤有 鍵 按 下 嗎 ？延 時(shí) 去 鍵 抖找 到 鍵 位 置計(jì) 算 鍵 值保 存 鍵 值鍵 松 開 了 嗎 ？結(jié) 束建 立 無 效 標(biāo)NYYN 圖 44 鍵盤掃描程序流程圖 液晶顯示 1) 線段的顯示： 點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64行，每行有 128列，每 8列對應(yīng) 1字節(jié)的 8位，即每行由 16字節(jié)，共 168=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416個(gè)顯示單元與顯示 RAM區(qū) 1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。判斷鍵盤中有無鍵按下，將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。這樣到第 3個(gè)點(diǎn)滴的時(shí)候，就可以計(jì)算速度了，其液體點(diǎn)滴速度公式： V=2400(timez[0]timez[2]) 其中根據(jù)上面的理論分析和計(jì)算，得到點(diǎn)滴速度測量的程序框圖如圖 4－ 2。開啟計(jì)數(shù)器，開啟定時(shí)器，創(chuàng)建一個(gè) timez[3]數(shù)組來存儲(chǔ)時(shí)間量，計(jì)數(shù)器清零作為記錄脈沖信號(hào)的初始值計(jì)為 COUNT＝ 0。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 B：控制 光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0～ D7 和 RS， R/W， EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V，并且具有字符對比度調(diào)節(jié)和背光功能。 ULN20xxA型高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列電路的典型應(yīng)用電路框圖如圖 324所示。一般的驅(qū)動(dòng)電路可以用圖 323的形式。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè) 脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為 “步距角 ”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。本電路中，當(dāng) C1=。當(dāng) Uin不在門限電位范圍之間時(shí)，（ UinUR2或 UinUR1）輸出為低電位（ UO=UOL），窗口電壓腢 =UR2UR1。除此之外，由于遲滯比較器加的正反饋很強(qiáng)，遠(yuǎn)比電路中的寄生耦合強(qiáng)得多，故遲滯比較器還可免除由于電路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。 20 1/4LM339*R1R 上拉VccVrVinVoR11R12 圖 319 遲滯比較器 不難看出，當(dāng)輸出狀態(tài)一旦轉(zhuǎn)換后，只要在跳變電壓值附近的干擾不超過腢之值，輸出電壓的值就將是穩(wěn)定的。 1/4LM339*R1R 上拉VccVrVinVccVo 圖 318 基本單限比較器 （ 2） 遲滯比較器 遲滯比較器又可理解為加正反饋的單限比較器。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使 用。兩個(gè)輸入端電壓差別大于 10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339用在弱信號(hào)檢測等場合是比較理想的。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用 “+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用 “”表示。 19 LM339集成塊采用 C14型封裝，圖 320為外 型及管腳排列圖。 電壓比較器件 LM339 LM339作為集成四電壓比較器，廣泛的用于消費(fèi)類、汽車和工業(yè)電子應(yīng)用場合的電平檢測、低電平感應(yīng)和內(nèi)存用途。見圖 316。靜態(tài)時(shí)，電容 C1充電完畢，運(yùn)放 A1正輸入端電壓U2等于電源電壓 V+，故 A1輸出高電平。 若選擇 U2U1，則當(dāng)輸入電壓在 [U2， U1]區(qū)間范圍時(shí)， LED點(diǎn)亮，這是一個(gè) “窗口 ”電壓指示器。 圖 315 比較器 圖 315中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻 R R1ˊ 組成分壓電路，為運(yùn)放 A1設(shè)定比較電平 U1；電阻 R R2ˊ 組成分壓電路，為運(yùn)放 A2設(shè)定比較電平 U2。見圖 314。 R1=Q/（ 2NfoAoC），R2=Q/