【正文】 動(dòng)機(jī)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(yùn) 動(dòng) 控 制 的 智 能 模 擬 負(fù) 載——硬 件 部 分摘 要 運(yùn)動(dòng)控制的智能模擬負(fù)載，是針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)負(fù)載對(duì)象及其變化規(guī)律的要求而設(shè)計(jì)的。 本設(shè)計(jì)的中心即設(shè)計(jì)一個(gè)含有特定功能的典型單片機(jī)系統(tǒng)。AT89C51 是一種帶有 4KB Flash 可編程、電可擦除只讀存儲(chǔ)器（E 2PROM）的低壓、高性能 8 位 CMOS微型計(jì)算機(jī)。X5045 的片內(nèi)存儲(chǔ)器容量為 4K bit（或512 字節(jié)） 。接口電路實(shí)現(xiàn)上位機(jī)串行口信號(hào)與單片機(jī)信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與單片機(jī)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出本課題所研究的主要工作，并簡(jiǎn)單介紹了論文的安排。本章節(jié)根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中不同負(fù)載對(duì)象的特點(diǎn)及變化規(guī)律，設(shè)定具體參數(shù)并計(jì)算確定電路負(fù)載元件的大小和型號(hào)。具有四種工作模式的全雙工串行口片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器在 Flash 編程時(shí)，P0 口接受指令字節(jié)；在校驗(yàn)程序時(shí)，輸出指令字節(jié)。對(duì)端口寫 1 時(shí)，通過內(nèi)部上拉電阻把其拉到高電位，可作輸入口。在對(duì) Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，還接收一些控制信號(hào)。但在此期間內(nèi)，每訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 信號(hào)將不出現(xiàn)。RS485 接口在不同的使用場(chǎng)合，對(duì)芯片的要求也不同。這種方案將用到單片機(jī)的 12 位 I/O 口（8個(gè)段選、4 個(gè)位選） ?？删幊炭撮T狗定時(shí)器（可設(shè)定看門狗定時(shí)器，典型時(shí)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(jī)的接口 系統(tǒng)控制器中 X5045 與單片機(jī) 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(duì)X5045 的讀寫。X5045 提供了多種數(shù)據(jù)保護(hù)功能，初在軟件中設(shè)置寫保護(hù)外（單片機(jī)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(chǎng)的導(dǎo)線，而是在與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)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(diǎn)亮，而輸入高電平的則不點(diǎn)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(gè) 8 位并行口相連。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是掃描方式一位一位地輪流點(diǎn)亮LED 顯示器的各個(gè)位。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 19技術(shù)方案單片機(jī)對(duì) LED 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方法可以分為串行和并行兩種，分別適用于不同的使用場(chǎng)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(dòng)，75452 作為位驅(qū)動(dòng)7407 是 6 緩沖器/驅(qū)動(dòng)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(diǎn)：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(diǎn)。 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(gè)引腳通過的平均電流達(dá)到 4mA 時(shí)，此引腳控制的一段晶體管才能夠點(diǎn)亮。Tt1占空比表示了在一個(gè)周期 T 里，開關(guān)管導(dǎo)通的時(shí)間與周期的比值。前兩種方法由于調(diào)速時(shí)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(shí)，將會(huì)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(chǎng)效應(yīng)管的開啟電壓是 2～4V。建立或者打開一個(gè)文件后，執(zhí)行 File(文件)/New(新建)命令新建文件將會(huì)打包在當(dāng)前所創(chuàng)建的文件（原理圖設(shè)計(jì)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(diǎn)擊圖標(biāo)即可進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)平臺(tái)，進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)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(jì)者對(duì)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(duì)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(shí)，最好用柵格狀。 在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，不同負(fù)載對(duì)象都有其特點(diǎn)及變化規(guī)律（線性、非線性） ，通過自主設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)其阻值，進(jìn)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(chǎng)合，對(duì)芯片的要求也不同。接口電路實(shí)現(xiàn)上位機(jī)串行口信號(hào)與單片機(jī) TTL 信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與單片機(jī)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(duì)單片機(jī)進(jìn)行理論和實(shí)際的學(xué)習(xí),并逐步掌握,對(duì)設(shè)計(jì)題目有一個(gè)總體的設(shè)計(jì)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(bào)告《運(yùn)動(dòng)控制智能模擬負(fù)載》——硬件部分畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 期 報(bào) 告一、題目 　運(yùn)動(dòng)控制的智能模擬負(fù)載系統(tǒng)，主要是用單片機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中負(fù)載對(duì)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?yàn)樗鼈兌际钱?dāng)代 PC 機(jī)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(jì)已初步確定，還有具體的元件型號(hào)、參數(shù)的確定，按鍵的處理部分及負(fù)載的驅(qū)動(dòng)和隔離還未完成，擬定在 5 月中旬完成并進(jìn)行完善，以便很好的進(jìn)行下一步的工作。在一般情況下，單片機(jī)使用并行驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行 LED 的顯示。在需要I/O 線不多的控制場(chǎng)合，選用它作為核心控制芯片，可使電路極大的簡(jiǎn)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(jìn)行硬件的完善,調(diào)試并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。*查找所有芯片資料。以下簡(jiǎn)單介紹利用單片機(jī)和脈寬調(diào)制控制技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的實(shí)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(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)，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(jì)中首先對(duì)電源線進(jìn)行手工布線，緊接著對(duì)電路板的其他部分進(jìn)行自動(dòng)布線，最后再對(duì)整個(gè)電路的布線進(jìn)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(diǎn)是：設(shè)計(jì)者可以完全按照電路工作的實(shí)際要求來進(jìn)行元件的布局，所生成的元件布局可以符合實(shí)際要求，也利于后面的布線操作。設(shè)計(jì)中使用的 protel99 軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的電路 CAD 軟件。 （若有重號(hào)，可以通過 Tools/Annotate 對(duì)元件進(jìn)行重新編號(hào)） 。對(duì)元件位置調(diào)整好以后，即可以對(duì)元件進(jìn)行連線，放線可以直接點(diǎn)擊所想連接元件的管腳，然后按住不放，拖動(dòng)到另下個(gè)元件的所需連接的管腳上，線自然就連接上了。(5)、在 document options 對(duì)話框中，選擇 anization 則是進(jìn)行文檔屬性，名稱，設(shè)計(jì)單位等進(jìn)行設(shè)置。 (2)、設(shè)置圖紙顏色（圖紙邊框底色） 。 此外，在驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)系統(tǒng)電路之間加了一個(gè)光電耦合器作為隔離元件,其上拉電阻值的確定同前。電動(dòng)機(jī)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(shí)間以保證達(dá)到 Vcc,在低電平時(shí)間以保證達(dá)到 Vcc,即當(dāng) Vcc=5V 時(shí), 以上為 VIH, 以下為 VIL 。LED 并行驅(qū)動(dòng)的電路原理圖如下所示： （3）驅(qū)動(dòng)電路的選擇以上分別介紹了串行和并行的 LED 驅(qū)動(dòng)電路。所以，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)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(dòng)電流較小，占用CPU 時(shí)間少， 。因此提供給 LED 顯示器的字型代碼正好一個(gè)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(gè)圓形發(fā)光二極管 dp，用以顯示小數(shù)點(diǎn)。 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(hào) Min(%) VCE(V) IF(mA) 飽和壓降 VCE(V) 工作電流 IF(mA) 開關(guān)時(shí)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(duì)此種問題，我對(duì) 485 總線的硬件采取了具體的改進(jìn)措施。為了避免這些缺陷，有推出了技術(shù)性能更加先進(jìn)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(jī)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(hù)（包括上電掉電保護(hù)電路、寫使能鎖存器、寫保護(hù)引腳） ； 具體實(shí)現(xiàn)要靠軟件編程。這部分占用一個(gè) I/O 口。 本模擬負(fù)載對(duì)單片機(jī)型號(hào)的選取本系統(tǒng)要實(shí)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(shí)現(xiàn)三鍵輸入（復(fù)用） 。注意：每訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。4. P3（P30～P37）：是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì)端口寫 1 時(shí)，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(shí)，每位