【正文】 電工程學院畢業(yè)設計論文 31 開 始初 始 化電 機 正 轉 ？ 電 機 反 轉 ？置 高 低邏 輯 電 平置 高 低反 邏 輯 電 平置 零Y YN N 圖 電機驅動模塊程序流程圖 無線傳輸模塊軟件設計 本設計的軟件應該包括單片機端和 PC 端兩個部分。 接收時應將 PTR2021 置于接收狀態(tài)，即 TXEN=0。通信可 能在發(fā)射端和接收端之間受到外界環(huán)境的干擾而使數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，通常無線數(shù)據(jù)誤碼率較高。 一個無線協(xié)議應該以一種能充分利用發(fā)射和接收機的方式工作。發(fā)送完畢后，重新進入等待命令狀態(tài)，然后將 PTR2021 模塊重新設置為接收狀態(tài)。 圖 VB 設計的溫濕度數(shù)據(jù)采集界面 在 VB 的程序界面輸入程序，向單片機中下載程序，運行，經過調試，能較準確獲得設計結果，運行后的情況如圖 所示。這樣的邏輯電平送給電機驅動陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 35 模塊 L298，正好控制直流電機的反轉。 點擊“小車左轉”按鈕，操作界面如圖： 圖 小車左轉時的操作界面 在單片機開發(fā)板上， LED 燈的情況如圖： 圖 小車左轉時的電平顯示 由 LED 燈的亮滅可知， 和 為低電平， 為高電平， 為低電平，這表示左履帶電機停止，右履帶電機正 轉，這樣的邏輯電平正好控制小車的左轉。其調試過程如下： 首先，點擊“小車前進”按鈕，操作界面如下： 圖 小車前進時的操作界面 在單片機開發(fā)板上， LED 燈的情況如圖： 圖 小車前進時的電平顯示 由 LED 燈的亮滅可知， 和 為高電平，而 和 為低電平，這表示左履帶電機和右履帶電機都是正轉，這樣的邏輯電平正好控制小車的前進。這樣的邏輯電平送給電機驅動模塊 L298，正好控制直流電機的 正轉。 溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊調試 溫濕度數(shù)據(jù)采集使用了串口通信的方式，將溫濕度傳感器 DHT11 的信號輸出腳連接至單片機，單片機獲得數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)傳送給 PC 機。根據(jù)指令的內容，單片機決定采集數(shù)據(jù)并且啟 動發(fā)送。奇偶校驗、校驗和、 CRC 都是檢錯碼的常用格式。 通信協(xié)議 通信協(xié)議是一種規(guī)則，簡單的說，就是為了能相互理解，必須用同一種語言說話。發(fā)送結束后應將模塊置于接收狀態(tài)，即 TXEN=0。傳感器經過預熱時間后從 VOUT 端輸出表征氣體濃度的電壓值， ~ 代表氣體濃度值 0~滿量程。 通訊過 程如圖 所示 圖 DHT11 的通訊過程圖 1 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機把總線拉低等待 DHT11 響應，主機把總線拉低必須大于 18 毫秒，保證 DHT11 能檢測到起始信號。具體流程如下： ； C 語言或匯編語言創(chuàng)建源程序； ； ； ，連接應用。開發(fā)人員可用 IDE本身或其它 編輯器 編輯 C 或匯編源文件。 PC 端的窗口傳輸速率也需設定為 9600bit/s，與單片機段保持一致，這由 PC 端的軟件設置。 RS232 電平轉換電路設計 PC 與 PTR2021 的接口電路比較簡單，需要注意的是 PTR2021 為 TTL 電平，因此在和計算機連接的時候需要加電平轉換電路。 單片機接口電路設計 圖 所示為單片機與 PTR2021 接口電路。其引腳功能說明如下： 1. C1+、 C1（ 3 腳）：電壓加倍充電泵電容的正、負端。然而對于通信穩(wěn)定性要求較高的應用，不建議使用分立元件，分立元件電路的穩(wěn)定性差，誤碼率較高，不能完全滿足 RS232C 的全部技術指標。 PC。 3. 單片機的 和 端口控制前擺臂電機，改變 和 端口的邏輯狀態(tài)可以實現(xiàn)前擺臂電機的正傳、反轉和停止。 圖 ADC0809 的內部邏輯結構 圖 ADC0809 應用說明 （ 1）． ADC0809 內部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機直接相連。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。因 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。通道選擇表如下表所示 ： C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 表 ADC 模擬通道選擇表 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 20 ST 為轉換啟動信號。 禁止剪斷傳感器管腳。 2)零點校準時發(fā)送 :0xff,0x87,0x87,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xf2 第一個字節(jié) (0xff)為起始 字節(jié)，第二個字節(jié) (0x87)為重復命令，第三個字節(jié) (0x87)為命令 ,后五個字節(jié)為任意值 ,最后一個字節(jié) (0xf2)為校驗和。從第 11s 開始到 70s 結束為傳感器預熱時間，在此期間讀出的氣體濃度值不準確，要獲得準確的濃度值需要等傳感器預熱結束。 溫度影響 氣體的相對濕度，在很大程度上依賴于溫度。要加速恢復進程 /可參閱 “恢復處理”。 陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 15 第三章 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn) 溫濕度傳感器電路設計 DHT11 引腳說明 Pin 名稱 注釋 1 VDD 供電 DC 2 DATA 串行數(shù)據(jù)，單總線 3 NC 空腳，懸空 4 GND 接地，電源負極 表 DHT11 引腳說明 DHT11 接口說明 建議 連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻。建議直接發(fā)送 ASCII 碼，如 a，這樣上位機更容易檢測到接收的數(shù)據(jù)是否正確。 PWR=1 時，芯片處于正常工作狀態(tài)； PWR=0 時，芯片處于待機狀態(tài)。 PTR2021 模塊簡介 PTR2021 模板的引腳排列如圖 所示。 PWR：低功耗控制。 FILT1：濾波器輸入端。 nRF401 的天線接口設計為差分天線，以便于使用低成本的 PCB 天線。另外，由于它 采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設計，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證，是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。 圖 RS380SH 型直流電機 電 壓 空 載 時 工作范圍 穩(wěn)定電壓 電 流 r/min A 3~9V 固定的 16200 表 RS380SH 型直流電機基本參數(shù) 電機驅動芯片 L298 簡介 根據(jù)本設計中的小電機而言，其控制邏輯電平為 5V，電機驅動電壓為 ，據(jù)此選擇 L298 這款 電機驅動芯片。 MH440V/D 內置溫度傳感器，可進行溫度補償，是將成熟的紅外吸收氣體檢測技術與微型機械加工、精良電路設計緊密結合，制作出的小巧型紅外氣體傳感器。5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應時間 1/e(63%)25℃， 1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。 ? XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 5 ? /PSEN：程序儲存允許（ /PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 /PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位 。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內容（也即特殊功 能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。 在 FIash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 圖 AT89C51 單片機外觀 AT89C51 主要性能參數(shù)： ? 與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容 ? 4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 ? 1000 次擦寫周期 ? 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz ? 三級加密程序存儲器 ? 1288 字節(jié)內部 RAM ? 32 個可編程 I／ O 口線 ? 2 個 16 位定時／計數(shù)器 ? 6 個中斷源 ? 可編程串行 UART 通道 ? 低功耗空閑和掉電模式 AT89C51 提供以下標準功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內部 RAM， 32個 I／ O 口線，兩個 16 位定時／計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 3 口，片內振蕩器及時鐘電路。 救災機器人系統(tǒng)的優(yōu)勢決定了機器人能廣泛地應用到一切可能對人員生命、健康構成威脅的場所，如煤礦救災、解救人質、處理化學危險品泄漏等等。在災難救援中，救援人員只有非常短的時間 (約 48 小時 )用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發(fā)現(xiàn)幸存者的幾率幾乎為零。 本論文重點 研究 了信息采集系統(tǒng)的設計、電機驅動模塊的設計以及單片機串口通信的設計。然而，煤礦事故發(fā)生的原因極為復雜，是偶然性和必然性的結合，各類災害事故存在突發(fā)性、災難性、破壞性和繼發(fā)性特點。在當今社會，研究有自己特色的救災機器人，無疑具有巨大的社會效益和經濟效益。掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H—FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。1 ℃ 精度 177。100ppm SPAN177。 L298N 管 腳 定義 如圖 所示， Pin1 和 Pin15 可與電流偵測用電阻連接來控制負載陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 11 的電路 ； OUT OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個 直流 電機； input1~input4 輸入控制電位來控制電機的正反轉； Enable 則控制電機停轉。在發(fā)射功率為 8dBm 時，室內通信距離大于 20m，室外開闊地大于 100m，對環(huán)境影響極小，無需進行頻道申請即可使用。 芯片的特點如下： 工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段 采用 FSK 調制，直接數(shù)據(jù)輸入輸出，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合 采用 DSS+PLL 頻率合成技術，頻率穩(wěn)定性極好 靈敏度高，達到 105dBm 功耗小，接收狀態(tài) 250μA，接收待機狀態(tài)僅為 8μA 最大發(fā)射功率達 +10dBm 低工作電壓（ ），可滿足低功耗設備的要求 具有多個頻道，可方便地切換工作頻率，特別滿足需要多信道工作的特 殊場合 工作速率最高可達 20Kbit/s，也可支持低波特率的數(shù)據(jù)通信，如 9600Baud 僅外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，基本無需調試 由于采用了低發(fā)射功率、高接收靈敏度的設計，使用無需申請許可證，開闊地的使用距離最遠可達 1000 米 nRF401 集成度高，工作頻率穩(wěn)定可靠，外圍元器件少，功耗極低，適合便攜式產品的設計。 DOUT：接收數(shù)據(jù)輸出端，該引腳將無線模塊接收的數(shù)據(jù)輸出給單片機。 TXEN=1 時，芯片處于發(fā)送狀態(tài)； TXEN=0 時，芯片處于接收狀態(tài)。 CS=0 時，芯片工作在頻道 1； CS=1 時，芯片工作在頻道 2。 在軟件編程過程中，對 PTR2021 的工作模式和工作頻道的選擇尤為重要，對于陜西國防學院機電工程學院畢業(yè)設計論文 14 PTR2021 模塊而言，它的工作模式設置主要包括工作頻道設置和發(fā)送、接收、待機狀態(tài)的設置。在實際使用過程中有以下幾點需要注意： PTR2021通過 RS232電平轉換后可以直接與 PC機相連，但是占用計算機資源比較大，建議在 PTR2021 與計算機之間增加一個單片機。電源引腳（ VDD， GND）之間可增加一個 100nF 的電容，用以去耦濾波。在一個純凈的環(huán)境中，污染物質會緩慢地釋放出去。為降低熱傳導， DHT11 與印刷電路板其它部分的銅鍍層應盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。 將傳感器 VCC 端接 5V， GND 端接電源地， RXD 端接探測器的 TXD， TXD 端接探測器的 RXD。沒有返回信息。 其外觀如圖 所示。當 EOC 為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行 A/D 轉換。 VCC： +5V 工作電壓。 CLK：時鐘信號輸入端（一般為 500KHz）。 （ 4）． 在 ST 端給出一個至少有 100ns 寬