【正文】 動機的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生了很大的變化。它為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了高度靈活和成本低的解決辦法。 *采用無極性輸入，模塊可以接收任意極性直流供電。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 1運 動 控 制 的 智 能 模 擬 負(fù) 載——硬 件 部 分摘 要 運動控制的智能模擬負(fù)載，是針對自動化專業(yè)運動控制系統(tǒng)實驗中，對負(fù)載對象及其變化規(guī)律的要求而設(shè)計的。 本設(shè)計的中心即設(shè)計一個含有特定功能的典型單片機系統(tǒng)。AT89C51 是一種帶有 4KB Flash 可編程、電可擦除只讀存儲器（E 2PROM）的低壓、高性能 8 位 CMOS微型計算機。X5045 的片內(nèi)存儲器容量為 4K bit（或512 字節(jié)） 。接口電路實現(xiàn)上位機串行口信號與單片機信號之間的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)工業(yè)控制計算機與單片機的正常通信。在本章中將介紹與本論題相關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出本課題所研究的主要工作，并簡單介紹了論文的安排。本章節(jié)根據(jù)運動控制系統(tǒng)中不同負(fù)載對象的特點及變化規(guī)律，設(shè)定具體參數(shù)并計算確定電路負(fù)載元件的大小和型號。具有四種工作模式的全雙工串行口片內(nèi)時鐘振蕩器在 Flash 編程時，P0 口接受指令字節(jié)；在校驗程序時，輸出指令字節(jié)。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到高電位，可作輸入口。在對 Flash 編程和程序校驗時，還接收一些控制信號。但在此期間內(nèi)，每訪問外部程序存儲器時，這兩次有效的 信號將不出現(xiàn)。RS485 接口在不同的使用場合，對芯片的要求也不同。這種方案將用到單片機的 12 位 I/O 口（8個段選、4 個位選） ?？删幊炭撮T狗定時器（可設(shè)定看門狗定時器，典型時間為 200ms、600ms、 或禁止） ；西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 12 X5045 在系統(tǒng)控制中與單片機的接口 系統(tǒng)控制器中 X5045 與單片機 AT89C51 硬件接口如圖所示：X5045 與 AT89C51 硬件接口 X5045 有 5128 串行 E2PROM，通過 X5045 的 、SCK、SI、SO 等引腳控制對X5045 的讀寫。X5045 提供了多種數(shù)據(jù)保護功能，初在軟件中設(shè)置寫保護外（單片機向 X5045 發(fā)出 WRDI 指令） ，接口電路中還將 下拉（置低） ，僅在寫操作前將 引腳電平置高。光電耦合器是限制接口通信速率的主要因素。限制通信波特率提高的“瓶頸” ，并不是現(xiàn)場的導(dǎo)線，而是在與單片機系統(tǒng)進行信號隔離的光電耦合電路上。假設(shè)光電耦合器導(dǎo)通電流 i1=5mA，那么 R3=(+5V )/i1=（）/≈600Ω∵CTR=50%=i2/i1∴i2=R4=（+）/i2≈()/≈。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平的則不點亮。就是將 N 位共陰極 LED 顯示器的陰極連在一起接地，每一位LED 的 8 位段選線與一個 8 位并行口相連。所謂動態(tài)顯示就是掃描方式一位一位地輪流點亮LED 顯示器的各個位。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 19技術(shù)方案單片機對 LED 數(shù)碼管的驅(qū)動方法可以分為串行和并行兩種，分別適用于不同的使用場合，兩者硬件電路的差別也很大。 器件選擇和功能在這里，我選用 74HC07 芯片作為段驅(qū)動，75452 作為位驅(qū)動7407 是 6 緩沖器/驅(qū)動器（OC、高壓輸出）Y=0 30V 耐壓輸出 7407 功能圖74HC 系列集成電路的特點：74HC 系列是高速 CMOS 系列，兼有 CMOS 系列的低功耗，寬噪聲容限，寬工作電壓等特點。 LED 數(shù)碼管顯示器的上拉電阻值的確定:西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 21 由于數(shù)碼管的每個引腳通過的平均電流達(dá)到 4mA 時，此引腳控制的一段晶體管才能夠點亮。Tt1占空比表示了在一個周期 T 里，開關(guān)管導(dǎo)通的時間與周期的比值。前兩種方法由于調(diào)速時改變了控制脈沖的周期（或頻率） ，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起振蕩，因此，這兩種方法用得很少。但是，普通的 TTL 集成電路的高電平輸出最低是 ,而功率場效應(yīng)管的開啟電壓是 2～4V。建立或者打開一個文件后，執(zhí)行 File(文件)/New(新建)命令新建文件將會打包在當(dāng)前所創(chuàng)建的文件（原理圖設(shè)計數(shù)據(jù)庫文件）中，系統(tǒng)把系統(tǒng)默認(rèn)文件名改為你所想生成文件名后，點擊圖標(biāo)即可進入原理圖設(shè)計平臺，進行原理圖的設(shè)計與編輯。 (3)、系統(tǒng)字體的設(shè)置。加入元件庫后即可在編輯區(qū)內(nèi)進行元件放置與元件屬性的修改了。a、ERC Options 操作框的設(shè)置。如果通過以上的檢查，則可以生成網(wǎng)絡(luò)表。Protel99 的客戶程序還提供給設(shè)計者一些基本的使用資源，如菜單、快捷鍵、工具欄、狀態(tài)欄、工具管理等，設(shè)計者對這些資源可以自由定義，建立便于自己使用的菜單、快捷鍵、工具欄等。在確定 PCB 尺寸后，再確定特殊元件的位置。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選 ～ 導(dǎo)線寬度。必須使用大面積銅箔時，最好用柵格狀。 在運動控制系統(tǒng)中，不同負(fù)載對象都有其特點及變化規(guī)律（線性、非線性） ，通過自主設(shè)計的單片機系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)其阻值，進行輸出脈寬的調(diào)節(jié)，從而模擬不同負(fù)載的特性。我打算采用 ATMEL 公司的 AT89C51。RS485 接口在不同的使用場合，對芯片的要求也不同。接口電路實現(xiàn)上位機串行口信號與單片機 TTL 信號之間的轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)工業(yè)控制計算機與單片機的正常通信。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 31第三周至第六周:對單片機進行理論和實際的學(xué)習(xí),并逐步掌握,對設(shè)計題目有一個總體的設(shè)計方案。 指導(dǎo)老師: 師公社 學(xué)生: 陳媛 2022 年 3 月西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 328．2 中期報告《運動控制智能模擬負(fù)載》——硬件部分畢 業(yè) 設(shè) 計 中 期 報 告一、題目 　運動控制的智能模擬負(fù)載系統(tǒng)，主要是用單片機控制來實現(xiàn)對運動控制系統(tǒng)實驗中負(fù)載對象及其變化規(guī)律的要求。我們最熟悉的關(guān)于串行通信接口的名詞可能就是 COM 與 USB 了，因為它們都是當(dāng)代 PC 機必備的串行通信接口。* 負(fù)載部分 （未完成）目前，系統(tǒng)的大部分硬件設(shè)計已初步確定，還有具體的元件型號、參數(shù)的確定，按鍵的處理部分及負(fù)載的驅(qū)動和隔離還未完成，擬定在 5 月中旬完成并進行完善，以便很好的進行下一步的工作。在一般情況下，單片機使用并行驅(qū)動的方式進行 LED 的顯示。在需要I/O 線不多的控制場合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大的簡化，而且程序的西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 33編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。第十三周至第十五周: 進行硬件的完善,調(diào)試并完成畢業(yè)設(shè)計論文。*查找所有芯片資料。以下簡單介紹利用單片機和脈寬調(diào)制控制技術(shù)對電動機進行調(diào)速控制的實例。它為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了高度靈活和成本低的解決辦法。 *利用全控器件斬波主回路。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時，可部分串聯(lián)后再并西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 28聯(lián)接地。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。 布線布線是重要的抗干擾措施，本設(shè)計中首先對電源線進行手工布線，緊接著對電路板的其他部分進行自動布線，最后再對整個電路的布線進行手工修改。 西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 272 一些元件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引起短路。手工布局的優(yōu)點是：設(shè)計者可以完全按照電路工作的實際要求來進行元件的布局，所生成的元件布局可以符合實際要求，也利于后面的布線操作。設(shè)計中使用的 protel99 軟件是一個功能強大的電路 CAD 軟件。 （若有重號，可以通過 Tools/Annotate 對元件進行重新編號） 。對元件位置調(diào)整好以后，即可以對元件進行連線，放線可以直接點擊所想連接元件的管腳，然后按住不放，拖動到另下個元件的所需連接的管腳上，線自然就連接上了。(5)、在 document options 對話框中，選擇 anization 則是進行文檔屬性，名稱，設(shè)計單位等進行設(shè)置。 (2)、設(shè)置圖紙顏色（圖紙邊框底色） 。 此外，在驅(qū)動電路和單片機系統(tǒng)電路之間加了一個光電耦合器作為隔離元件,其上拉電阻值的確定同前。電動機的額定功率 200W，額定電流為 1A。以下三種方法都可改變占空比的值。在這里,我將采用 150Ω 的上拉電阻。輸入電壓在高電平時間以保證達(dá)到 Vcc,在低電平時間以保證達(dá)到 Vcc,即當(dāng) Vcc=5V 時, 以上為 VIH, 以下為 VIL 。LED 并行驅(qū)動的電路原理圖如下所示： （3）驅(qū)動電路的選擇以上分別介紹了串行和并行的 LED 驅(qū)動電路。所以，本設(shè)計采用動態(tài)顯示方案。這兩種顯示方式各有利弊：靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定、所需驅(qū)動電流較小，占用CPU 時間少， 。因此提供給 LED 顯示器的字型代碼正好一個字節(jié)。 LED 的選擇器件分類7 段 LED 顯示器由 7 條發(fā)光二極管組成顯示字段，這 7 段發(fā)光管分別稱為a、b、c、d、e 、f、g、 ，還有一個圓形發(fā)光二極管 dp，用以顯示小數(shù)點。 西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 16常用光電耦合器主要參數(shù) 電流傳輸比 CTR 型號 Min(%) VCE(V) IF(mA) 飽和壓降 VCE(V) 工作電流 IF(mA) 開關(guān)時間 （μs） TIL111/114 16 16 5 TIL112/115 10 50 2 TIL116/125/154 20 10 10 10 5 TIL117/126/155 50 10 10 10 5 TIL124/153 10 10 10 10 2 在這里，我采用的是 TIL117，根據(jù)電流傳輸比 CTR=I2/I1，估算出光電耦合器的上拉電阻 R 的值。針對此種問題，我對 485 總線的硬件采取了具體的改進措施。為了避免這些缺陷，有推出了技術(shù)性能更加先進的 RS—485 標(biāo)準(zhǔn)。 RS—485 標(biāo)準(zhǔn)通訊口 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口是指設(shè)備之間的接口。之后單片機向X5045 發(fā)出 WRDI 指令以禁止寫操作，并使 為低(從硬件上禁止寫操作)。防止偶然性寫保護（包括上電掉電保護電路、寫使能鎖存器、寫保護引腳） ； 具體實現(xiàn)要靠軟件編程。這部分占用一個 I/O 口。 本模擬負(fù)載對單片機型號的選取本系統(tǒng)要實現(xiàn)以下功能：*本系統(tǒng)在工作、參數(shù)設(shè)定的兩種模式下實現(xiàn)三鍵輸入（復(fù)用） 。注意：每訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。4. P3（P30～P37）：是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對端口寫 1 時，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到高電位，可作輸入口。作為輸出口用時，每位