【正文】 心的向老師和同學(xué)求教,爭取在師老師的指導(dǎo)下出色的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)計(jì)劃:第一周至第二周:了解課題設(shè)計(jì)要求,查找書籍資料,安裝所需軟件。它的控制系統(tǒng)工作原理圖： 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是二維步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)的主機(jī)，負(fù)責(zé)從鍵盤接收外部命令由串行口輸出后，再經(jīng)接口電路發(fā)送單片機(jī)，然后接收單片機(jī)回送的命令數(shù)據(jù)并進(jìn)行比較。RS485 接口芯片已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。 *典型的 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。本智能模擬負(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)律要求而設(shè)計(jì)的。此外，盡量避免使用大面積的銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，容易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。2 印制板導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上。PCB 尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗干擾能力下降，成本也相應(yīng)的增加；PCB 尺寸過小則不利于散熱，而且鄰近的線條也容易受干擾。而且，protel99 有很強(qiáng)的兼容性，不論是 protel99 本身的組件，還是來自第三方的設(shè)計(jì)組件，都可以很容易地嵌入到 protel99 中，以增強(qiáng)其功能。 (2)、rule matrix 選項(xiàng) setup electrical rule check 對(duì)話框是用來定義各種引腳、輸入與輸出及各端口間的連接情況是否構(gòu)成錯(cuò)誤或者警告。 (1)、setup 選項(xiàng)的設(shè)置。這里以基本元件庫加以說明）執(zhí)行 Design/Add/remove 西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 25library 菜單，來打開對(duì)話框，在彈出的對(duì)話框中，選擇 Design Explorer 99\Library\sch 文件夾下的文件類型為*.ddb 的庫元件文件，這里選擇 Miscellaneous Devices。在選擇該選擇頁后同樣會(huì)彈出顏色對(duì)話框，設(shè)置方法同上。如圖 11 所示。MOSFET 是電壓型驅(qū)動(dòng)器件，因此小功率的 TTL 電路可以驅(qū)動(dòng)一般的 MOSFET。（3） 定頻調(diào)寬法這種方法是使周期 T（或頻率）保持不變，同時(shí)只改變 t1 和 t2。原理 電動(dòng)機(jī)的電樞繞組兩端的電壓平均值 U0為 SSoUTtt????121α—占空比，α= 。74HC 系列在高低邏輯電平下的輸出電流都可達(dá)到 4mA。軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動(dòng)方式。數(shù)碼管具備數(shù)字接口，可以很方便地和單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接，數(shù)碼管體積小、重量輕，并且功耗低，是一種理想的顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)輸出的器件。其接口電路是將多個(gè) 7段 LED 顯示器同各個(gè)端的段選線重復(fù)接在一起，只用一個(gè) 8 位 I/O 口輸出控制段選線，段選碼同時(shí)加到各個(gè) LED 顯示器上。LED 靜態(tài)顯示方式。使用時(shí)公共陽極接+5V。又發(fā)光二極管的壓降為 ～，導(dǎo)通電流為 4mA～10mA, 晶體管的最小 Uce 為 。電路原理如圖所示：西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 15由于要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控和響應(yīng)，通信數(shù)據(jù)的波特率應(yīng)做的較高。隔離問題：由于光電耦合器件是高阻抗輸出，因此應(yīng)盡量靠近接口芯片，即盡量縮短光電耦合器輸出腳與接口芯片之間的連線，使得分布電容盡量減小，而有利于提高傳輸速率。常用的串行擴(kuò)展接口規(guī)范有SPI（Serial Peripheral Interface，串行外圍接口，美國 Motorola 公司的注冊(cè)商標(biāo)） ，I2C（Inter IC，集成內(nèi)部電路，荷蘭 Philip 公司的注冊(cè)商標(biāo)）等。由于電網(wǎng)干擾嚴(yán)重，故采取措施防止數(shù)據(jù)丟失是十分重要和必要的。低功耗 CMOS 電路（備用電流 10uA、工作電流 3mA） 。512 字節(jié)串行 E2PROM；*此外，與三鍵式鍵盤（復(fù)用）相配合的顯示電路部分，并行驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，我將采用四位數(shù)碼管共陰極的并行輸出接法。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 10*RS485 標(biāo)準(zhǔn)通訊口。當(dāng)此芯片由外部程序存儲(chǔ)器取指令（常數(shù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 有效（即輸出兩個(gè)脈沖） 。P3 口還用于一些復(fù)用功能。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)四個(gè) TTL 的輸入（吸收/輸出電流方式） 。在訪問期間激活了內(nèi)部上拉電阻 R?？删幊?I/O 串行通道（32 條）第五章 輸出負(fù)載部分。1. 4 論文的結(jié)構(gòu)安排第一章 緒論。它的控制系統(tǒng)工作原理圖： 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是二維步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)的主機(jī)，負(fù)責(zé)從鍵盤接收外部命令由串行口輸出后，再經(jīng)接口電路發(fā)送單片機(jī)，然后接收單片機(jī)回送的命令數(shù)據(jù)并進(jìn)行比較。*本設(shè)計(jì)中用到芯片 X5045，它是帶有硬件寫保護(hù)功能的串行 E2PROM，主要起到電西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 5路中的參數(shù)存儲(chǔ)作用（例如最大最小電流采集值） ，其接口兼容 SPI 總線規(guī)范，通過一對(duì)串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)線對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫。我打算采用 ATMEL 公司的 AT89C51。 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)其電流值，進(jìn)行輸出脈寬的調(diào)節(jié)，從而模擬不同負(fù)載的特性。本智能負(fù)載，是為滿足現(xiàn)代工業(yè)調(diào)試、科研測試中對(duì)不同負(fù)載對(duì)象及其變化規(guī)律的需求，涉及到計(jì)算機(jī)控制、專業(yè)電工、電子、電力電子應(yīng)用等技術(shù)、掌握單片機(jī)工作原理及應(yīng)用技術(shù)的模擬負(fù)載及其智能化技術(shù)。它允許將主回路中的 2 根發(fā)電機(jī)電樞直流輸出電源線在傳輸途中任意極性連接，容忍了的反接差錯(cuò)，使電路中的接線在使用時(shí)大為方便并具有安全保證?；谝陨咸攸c(diǎn)，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，而且程序的編寫及固化也相當(dāng)方便、靈活。隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，使采用全控型的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈寬調(diào)制（Pulse width modulation,簡稱 PWM）控制方式已成為絕對(duì)主流。在脫離工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的控制時(shí)，還要保證系統(tǒng)能按一定程序自動(dòng)運(yùn)行。本章將針對(duì) ATMEL 公司的 AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行原理和應(yīng)用的介紹。單片機(jī)的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有利于提高勞動(dòng)效率等。全靜態(tài)工作：0Hz ～24Hz，33Hz供電電壓（～ V）2. P1（P10～P17）：是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問 8 為地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口引腳上的內(nèi)容（即 SFR 區(qū)中 的內(nèi)容）在整個(gè)訪問期間不變。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍以不變的頻率（振蕩器頻率的 1/6）周期性出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。要使 CPU 只訪問外部程序存儲(chǔ)器（0000H～FFFFH） ，則端必須保持低電平（接 GND） 。這一部分，將使用單片機(jī)的 TXD、RXD 和一個(gè) I/O 口。 在工作模式下，三個(gè)鍵起開關(guān)、顯示轉(zhuǎn)換、照明等功用；在參數(shù)設(shè)定模式下，利用按鍵設(shè)定電流值的大小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。SPI 接口方式，最高可達(dá) 1MHz 串行時(shí)鐘頻率；設(shè)置修改確認(rèn)的參數(shù)，先放在AT89C51 的 RAM 中，一項(xiàng)一項(xiàng)設(shè)置后，單片機(jī)將引腳 （X5045 的 ）置低、( )電平置高并向 X5045 發(fā)出 WERN 指令,置位寫使能鎖存器 ,然后將存放在AT89C51 的 RAM 中設(shè)置修改確認(rèn)的幾項(xiàng)參數(shù)寫入 X5045 的 3 個(gè)區(qū)域。X5045 集 E2PROM、可編程看門狗定時(shí)器、低 Vcc 復(fù)位加上電復(fù)位 3 項(xiàng)功能為一體。但是 RS—232 的關(guān)鍵之處是一種基于單端非對(duì)稱電路的接口，即一根信號(hào)線與一根地線，這種結(jié)構(gòu)對(duì)共模信號(hào)沒有抑制能力，它與差模信號(hào)疊加在一起，在傳輸電西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 14纜上產(chǎn)生較大的壓降損耗，壓縮了有用信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。 SN75LBC176 芯片的隔離1 問題的提出在使用 RS—485 總線時(shí)，如果簡單地按常規(guī)方式設(shè)計(jì)電路，在實(shí)際工程中可能有通信數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性問題?？梢詢?yōu)化普通光電耦合電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，使之能工作在最佳狀態(tài)。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 174 顯示部分系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) LED 顯示器LED（Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫。使用時(shí)公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。靜態(tài)顯示是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)送出后不再控制 LED，直到下次顯示再送一次新的顯示數(shù)據(jù)。只要恰當(dāng)?shù)剡x擇LED 刷新時(shí)間（ ≤20ms ） ，會(huì)給人一種視覺暫停效應(yīng)，似乎 N 位 LED 都在同時(shí)顯示，就不會(huì)有閃爍感了。（2）并行驅(qū)動(dòng)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。采用多晶硅輸入保護(hù)電阻，限制電流過大，對(duì)電路中的過電壓來說，74HC 系列具有足夠的保護(hù)能力。采用的是動(dòng)態(tài)掃描接法，在每個(gè)瞬間，四位 LED 只可能顯示相同的字符，要想每一個(gè) LED 顯示不同的字符，必須用另外一個(gè) I/O 口控制各個(gè) LED 顯示器公共陰極輪流接地的方法，逐一掃描點(diǎn)亮，使每個(gè) LED 顯示該位應(yīng)該顯示的字符即位選端，此時(shí)，每個(gè)位選的最達(dá)電流為 16mA8=128mA。由上式可知，當(dāng)電源電壓 Us 不變的情況下，電樞的端電壓的平均值 Uo 取決于占空比 α 的大小，改變 α 值就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就是 PWN 調(diào)速原理。本系統(tǒng)采用的就是定頻調(diào)寬法。所以采用集電極開路的 OC門 TTL 集成電路來驅(qū)動(dòng)。在執(zhí)行 design/options 后彈出的對(duì)話框中，選擇 sheet options 選擇進(jìn)行設(shè)置。(4)、電氣節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。如果要修改元件的屬性，可以直接雙擊所要修改的元件，在彈出的對(duì)話框中對(duì)所要修改的項(xiàng)進(jìn)行修改。Unconnected labels 檢查繪圖頁面中是否有不連接到其它電氣對(duì)象的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 267 電路板的印制隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和新型電子元器件的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代電子電路已經(jīng)變得愈來愈復(fù)雜。印刷電路板是整個(gè)通訊協(xié)議卡系統(tǒng)中器件、信號(hào)線、電源線的高密度集合體，印刷電路板設(shè)計(jì)的好壞與否對(duì)抗干擾能力有很大影響，所以印刷電路板設(shè)計(jì)決不單是器件、線路的簡單布局安排，同時(shí)還必須符合抗干擾的設(shè)計(jì)原則。在確定特殊元件的位置時(shí)要遵循以下的原則：1 盡可能的縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和互相間的電磁干擾。(3) 位于電路板邊緣的元器件，與電路板邊緣一般不小于 2mm。電源線和地線應(yīng)接成樹狀，盡量加粗，是它能通過三倍于印制板上的電流。4 數(shù)字的地和模擬的分開。 *采用無極性輸入，模塊可以接收任意極性直流供電和總線信號(hào)。AT89C51 是一種帶有 4KBFlash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）的低壓、高性能 8位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。西 安 工 業(yè) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 30*本設(shè)計(jì)中所使用的是存儲(chǔ)器是 X5045，它是帶有硬件寫保護(hù)功能的串行 EEPROM，其接口兼容 SPI 總線規(guī)范，通過一對(duì)串行時(shí)鐘、數(shù)據(jù)線對(duì)片內(nèi)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫。在脫離工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的控制時(shí)，還要保證系統(tǒng)能按一定程序自動(dòng)運(yùn)行。完成英文資料的查找及翻譯。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡單框圖 該系統(tǒng)旨在利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載對(duì)象變化的控制，其主要由單片機(jī)，SPI 串行總線的 E2PROM 參數(shù)存儲(chǔ)，鍵盤，帶光電耦合的 RS485 接口芯片，顯示及常規(guī)可靠性接地設(shè)計(jì)組成，具體如下：三、系統(tǒng)主要器件的選取及其設(shè)計(jì)的簡要介紹* AT89C51 單片機(jī)AT89C51 是一種帶有 4KBFlash 可編程、可擦除只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）的低壓、高性能 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。隔離問題：通過光電耦合器件發(fā)作用有利于提高傳輸速率