【正文】 在本設(shè)計中采用五位動態(tài)顯示，設(shè)單片機 RAM 中有五個顯示緩沖單元 79H—7DH，煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 27 分別存放五位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 26 圖 331 功能框圖 表 37 ULN2021A 的極限參數(shù) 項目 符號 數(shù)值 單位 最大輸入電壓 Vi(max) 30 V 集電極 發(fā)射極電壓 Vo(max) 50 V 最大基極輸入電流 IB(MAX) 25 mA 輸出電流 Io 500 mA 貯存溫度 Ts 65～ 150 ℃ 結(jié)溫 Tj 175 ℃ 引線耐焊接溫度 TD 300 ℃ 2 靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示是指數(shù)碼管顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定導(dǎo)通或恒定截止。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 330（ b）和圖 330（ c）所示。全步方式時變換器在奇數(shù)狀態(tài)，會得到二相全步順序（雙四拍）；變換器在偶數(shù)狀態(tài)，會得到單項工作方式（單四拍） 腳 20（ RESET）：復(fù)位輸入端。若 CONTROL端輸入是低電平時，用斬波器調(diào)節(jié)負載電流 腳 6（ B） ： B相驅(qū)動信號 腳 7（ C）： C相驅(qū)動信號 腳 8（ INH2）：控制 C 相和 D相的驅(qū)動極。 Ｌ 297 能產(chǎn)生單四拍、雙四拍和四相八拍工作所需的適當相序。芯片內(nèi)的ＰＷＭ斬波器電路可在開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進電機繞組中的電流。在實際應(yīng)用中，鍵盤的大小和顯示器的位數(shù)可以根據(jù)具體需要而定。若有兩鍵或多個鍵同時按下，則無論這些鍵是以什么次序按下的，它只識別最后一個釋放的鍵，把該鍵值送入 FIFO/傳感器 RAM中。 OUTB0～ OUTB3： B 組顯示信號輸出端。 SHIFT：移位信號輸入端，高電平有效。 CS ：片選輸入端，低電平有效。 在 MCS51 單片機系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，其連接方法如上圖所示。 (1).1 腳是輸出使能 (OE),是低電平有效 ,當 1 腳是高電平時 ,不管輸入 11 1 18 如何 ,也不管 11 腳 (鎖存控制端 ,G)如何 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、 6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài) (或者叫浮空狀態(tài) )。這種方式多用于查詢傳送和中斷傳送 。 8155 引腳與邏輯如圖 315 所示。 RD：存儲器讀信號線，低電平有效。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。5 個中斷源 AT89C52 圖 314 1．主要特性： 圖 3— 10 RCπ型濾波電路 圖 3— 11 多級 RC 濾波電路 3. 直流穩(wěn)壓電源 由分立元件組成的直流穩(wěn)壓電 路，需要外接不少元件，因而體積大，使用不便。脈動電壓經(jīng)過雙重濾波，交流分量大部分被電感器阻止，即使有小部分通過電感器，再經(jīng)過電容濾波，這樣 圖 3— 6 橋式整流電容濾波電路 圖 3— 7 單相橋式整流電感濾波電路 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 11 負載上的交流分量也很小，便可達到濾除交流成分的目的。 電感 L 與負載 LR 串聯(lián)。實用濾波電路的形式很多，如電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波電路 (包括倒 L 型、 Rc— π型、 LC— π型濾波 )等，如圖 3— 5 所示。兩管全波整流電路則需要變壓器的副邊繞組具有中心抽頭，且兩個整流二極管承受的最高反向電壓相對較大，所以這兩種電路應(yīng)用較少。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 7 圖 3－ 3 單相橋式整流電路 (a)正半周時電流的通路 (b)負半周時電流的通路 可見電壓無論在正半周還是在負半周，負載電阻 LR 上都有相同方向的電流流過。在小功率的直流電源中，整流電路的主要形式有單相半波、單相全波和單相橋式整流電路。經(jīng)整流電路輸出的單向脈動的直流電幅度變化較大，這種直流電一般不能直接供給電子電路使用。 系統(tǒng)總體方案的確定 步進電機數(shù)控系統(tǒng)大體可以分為如下模塊： ① 電源模塊 ② 控制模塊 ③ 驅(qū)動模塊 系統(tǒng)組成框圖如圖 21所示 ： 圖 21 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 5 3 模塊電路分析與設(shè)計 電源模塊電路分析與設(shè)計 電源模塊電路的分析 在本設(shè)計中主要用到兩種電源： ① 用于控制模塊的 +5V 直流電源 ② 用于驅(qū)動電動機的+30v300w 的直流電源 在工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實驗中，主要采用交流電，但是在某些場合，例如電解、電鍍、蓄電池的充電、直流電動機等，都需要用直流電源供電。如引進自適應(yīng)控制技術(shù)、人機會話自動編程、自動診斷并排除故障等智能化功能 。 (2)高可靠性 新型的數(shù)控系統(tǒng)大量采用大規(guī)?；虺笠?guī)模的集成電路，采用專用芯片及混合式集成電路，使線路的集成度提高，元器件數(shù)量減少，功耗降低，提高了可靠性。測量反饋裝置的引入，有效地改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性，大大提高了零件的加工精度 。其作用是把數(shù)控裝置發(fā)來的速度和位移指令 (脈沖信號 )轉(zhuǎn)換成執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移。 2．輸入裝置 輸入裝置的作用是將控制介質(zhì)上的程序代碼變成相應(yīng)的電脈沖信號，傳送并存入數(shù)控裝置中。 為了對機械運動及加工過程進行數(shù)字化信息控制，必須具備相應(yīng)的硬件和軟件。由此集成電路構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)通過簡單的編程就可以任意設(shè)定步進電機的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)角度 、轉(zhuǎn)動次數(shù)和控制電機運行狀態(tài)。煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） I 摘要 很多工業(yè)控制設(shè)備對位移和角度的控制精度要求較高，一般電機很難實現(xiàn)，而步進電機可精確實現(xiàn)所設(shè)定的角度和轉(zhuǎn)數(shù)。在此基礎(chǔ)上提出了步進電機程序控制的硬件接口電路、程序流程圖和匯編程序。用來實現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體稱為數(shù)控系統(tǒng) (Numer5calContr01System)，數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置 (NMmericalContr011er)。根據(jù)不同的控制介質(zhì)，輸入裝置可以是光電讀帶機、錄音機或軟盤驅(qū)動器。每個執(zhí)行進給運動的部件，都配有一套伺服驅(qū)動系統(tǒng)，而相對于每一個脈沖信號，執(zhí)行部件都有一個相應(yīng)的位移量，又稱為脈沖 當量，其值越小，加工精度就越高。 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、精密制造技術(shù)及檢測技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴大。 現(xiàn)代數(shù)控機床都裝備了計算機數(shù)控系統(tǒng) (即 CNC 系統(tǒng) )，只要改變軟件控制程序，就可以適應(yīng)各類機床的不同要求，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的模塊化、標準化和通用化。 (5)復(fù)合化 復(fù)合化是近幾年數(shù)控機床發(fā)展的模式，它將多種動力頭集中在一臺數(shù)控機床上，在一次的裝夾中完成多種工序的加工。此外，在電子線路和自動控制裝置中，還需要用電壓非常穩(wěn)定的直流電源。 3．濾波電路 濾波電路的主要任務(wù)是濾除脈動直流電中的交流成分電壓，使輸出電壓成為比較平滑的直流電。單 相橋式整流電路用得最為普遍。因此在負載電阻 LR 得到的是單向脈動電壓和電流，忽略二極管導(dǎo)通時的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形如圖 3— 4 所示。橋式整流電路的優(yōu)點是輸出電壓高，電壓脈動較小，整流二極管所承受的最高反向電壓較低，同時因整流變壓器在正負半周內(nèi)部有電流供給負載，整流變壓器得到了充分的利用，效率較高。 一、電容濾波電路 最簡單的電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負載電阻 LR 并聯(lián)一電容器 C，利用電容器的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。當流過電感 L 的電流增大時，電感產(chǎn)生的自感電動勢阻止電流的增加；當電流減小時，自感電動勢則阻止電流的減小。 圖 3－ 9 所示是 LCπ型濾波電路，可看成是電容濾波和 LC 型濾波電路的組合，因此濾波效果更好，在負載上的電壓更平滑。集成穩(wěn)壓電路是將穩(wěn)壓電路的主要元件甚至全部元件制作在一塊硅基片上的集成電路，因而具有體積小、使用方便、工作可靠等特點。與 MCS51 兼容 可編程串行通道 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 3 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。在閑置模式下， CPU停止工作。 WR：存儲器寫信號線，低電平有效。 當 IO/M=0（低電平時），表示 AD7— AD0 輸入的是存儲器地址，尋址范圍為 00— FFH； 當 IO/M=1（高電平時） ，表示 AD7— AD0 輸入的是 I/O 接口地址，其編碼如表 32 所示。 ② 方式 2 方式 2 是一種雙向選通輸入／輸出方式。 (2).當 1 腳是低電平時 ,只要 11 腳 (鎖存控制端 ,G)上出現(xiàn)一個下降沿 ,輸出 2(Q0)、 5(Q1)、6(Q2)、 9(Q3)、 12(Q4)、 15(Q5)、 16(Q6)、 19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳 1 11 18 的狀態(tài) . 鎖存端 LE 由高變低時，輸出端 8 位信息被鎖存，直到 LE 端再次有效。其中輸入端 1D~8D 接至單片機的 P0 口，輸出端提供的是低 8 位地址， G 端接至單片機的地址鎖存允許信號 ALE。 A0：數(shù)據(jù)選擇輸入端。它是 8279 鍵盤數(shù)據(jù)的次高位（ D6），通常用作鍵盤上、下檔功能鍵。 BD：顯示熄滅輸出端，低電平有效。 N 鍵巡回是為 N 個鍵同時按下時提供的保護方法。 圖 322 8051 與 8279 的一般接口框圖 的應(yīng)用 利用鍵盤、顯示專用芯片 8279 能夠以較簡單的硬件電路和較少的軟件開銷實現(xiàn)單片機與鍵盤、 LED 顯示器的接口。該集成電路采用了ＳＧＳ公司的模擬＼數(shù)字兼容的ＩＬ技術(shù)，使用５ Ｖ 的電源電壓，全部信號的連接都與 TTL＼ CMOS 或集電極開路的晶體管兼容。３種方式的驅(qū)動相序都可很容易地根據(jù)變換器輸出的格雷碼的順序產(chǎn)生，格雷碼的順序直接與四相八排相符合，只有在１９腳輸入高電平即可。作用跟 INH1 相同 腳 9（ D）： D相驅(qū)動信號 腳 10（ ENABLE）： L297 的使能輸入端。 此引腳輸入負脈沖時，變換器恢復(fù)初始狀態(tài)（ ABCD=0101） 圖 323 圖 324 圖 325 圖 326 圖 327 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 24 圖 328 圖 329 六、單片機與顯示器接口 （一） 單片機應(yīng)用系統(tǒng)最常用的顯示器是 LED（發(fā)光二極管顯示器）和 LCD（液晶顯示器），這兩種顯示器可顯示數(shù)字、字符及系統(tǒng)的狀態(tài)，它們的驅(qū)動電路簡單、易于實現(xiàn)且價格低廉，因此，得到廣泛應(yīng)用。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計 ） 25 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 330 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 2）數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù) 碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。這種顯示方式的各位數(shù)碼管相互獨立，公共端恒定接地（共陰極）或接正電源（共陽極）。 8155 的 A 口掃描輸出總有一位為高電平， 8155 的 B 口輸出相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使某一位顯示出一個字符，其余為暗，依次改變 A 口輸出的高電平位及 B 口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)，五位顯示器就顯示出緩沖器的字符。