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正文內(nèi)容

溫控直流電機設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2024-09-30 18:44 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 表產(chǎn)品的序列 ,接著 48 位 產(chǎn)品序號代表同一系列產(chǎn)品的不同產(chǎn)品 ,最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗碼, 所以不同的器件的地址序列號各不一樣 這也是多個 DS18B20 可以采用一線進行通信的原因 ( 8 位 CRC 編碼的計算公式為CRC=X+X+X+1)。 在 64 b ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余校驗碼( CRC)。主機根據(jù) ROM 的前 56位來計 算 CRC 值,并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較,以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 內(nèi)部電源探測位和單線端口位產(chǎn)生器暫存器下限觸發(fā)上限觸發(fā)溫度傳感器存儲器和控制邏輯 圖 DS18B20內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 圖 64位 ROM 地址序列號結(jié)構(gòu) 非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器 (包括上限溫度觸發(fā)器 TH 和下限溫度觸發(fā)器 TL)??赏ㄟ^軟件程序?qū)懭朐O(shè)定用戶所要求的報警上下限溫度值。 高速暫存器。 可以設(shè)置 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換的精度。 DS18B20 出廠時該位被設(shè)置為0,用戶要去改動, R1 和 R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù),來設(shè)置分辨率。 DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器還包括一個高速暫存 RAM和一個非易失性的可電擦除的 E2PRAM。高速暫存 RAM 的結(jié)構(gòu)為 8字節(jié)的存 儲器。 此外, DS18B20 內(nèi)部還包括寄生電源、電源檢測、存儲控制邏輯、 8位循環(huán)冗余碼生成器( CRC)等部分。 DS18B20 有兩種供電方式。如圖所示:圖 是由外電源供電,圖 是 I/O 口總線和寄生電容配合供電。 DS18B20 寄生電源由兩個二極管和寄生電容構(gòu)成。電源檢測電路用于判定供電方式。寄生電源供電時,電源端與接地端并聯(lián)接地,器件從總線上獲取電源。在 I/O 線呈低電平時,改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。 采用寄生電源有兩個優(yōu)點:一是檢測遠(yuǎn)程溫度是無需本地電源;二是缺少正常電源時也能讀 ROM。若采 用外部電源,則通過二極管向器件供電。 UDD I/O I/O GND UDD GND 圖 使用外部電源供電 圖 使用寄生電源供電 DS18B20 的測溫原理 每一片 DSl8B20 在其 ROM 中都存有其唯一的 64地址位序列號,在出廠前已寫入片內(nèi) ROM 中。主機在進入操作程序前必須用讀 ROM(33H)命令 將該 DSl8B20 的序列號讀出。 程序可以先跳過 ROM,啟動所有 DSl8B20 進行溫度變換,之后通過匹配 ROM,再逐一地讀回每個 DSl8B20 的溫度數(shù)據(jù)。 DS18B20 的測溫原理如圖 所示 。 低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小 ,用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1,高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩 頻率明顯改變,所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2 的脈沖輸入,圖中還隱含著計數(shù)門,當(dāng)計數(shù) 門打開時, DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖后進行計數(shù),進而完成溫度測量 。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù) 振蕩器來決定,每次測量前,首先將 55℃ 所對應(yīng)的基數(shù) 分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中,減法計數(shù)器1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃ 所對 應(yīng)的一個基數(shù)值。減法計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù),當(dāng)減法計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時溫度寄存器的值將加 1,減法計數(shù)器 1的預(yù)置將重新被裝入,減法計數(shù)器 1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù),如此循環(huán)直到減法計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時, 停止溫度寄存器值的累加,此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 中的斜率累加器用 于補償和修正測溫過程中的非線性,提高測量準(zhǔn)確 制度。其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值,只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程,直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值。 MCU (單片 機 ) DS18B20 MCU (單片 機 ) DS18B20 圖 DS18B20的測溫原理圖 DS18B20 的測溫流程 : 圖 DS18B20測溫流程 DS18B20 控制命令字 表 DS18B20的 ROM命令 減法計數(shù)器 1 斜坡累加器 減到 0 減法計數(shù)器 2 預(yù) 置 低溫度系數(shù) 振 蕩 器 高溫度系數(shù) 振 蕩 器 計數(shù)比較器 預(yù) 置 溫度寄存器 減到 0 加 1 置位 /清零 停止 表 DS18B20存儲控制命令 DS18B20 使用中的注意規(guī)范 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點,但在實際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問題: (1)較小的硬件開銷需要相對復(fù)雜的軟件進行補償,由于 DS18B20 與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送,因此,在對 DS18B20 進行讀寫編程時,必須嚴(yán)格的保證讀寫時序,否則將無法讀取測溫結(jié)果。在使用 PL/M、 C 等高級語言進行系統(tǒng)程序設(shè)計時,對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 (2)在 DS18B20 的有關(guān)資料中均未提及單總線上所掛 DS18B20 數(shù) 量問題,容易使人誤認(rèn)為可以掛任意多個 DS18B20,在實際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線上所掛DS18B20 超過 8 個時,就需要解決微處理器的總線驅(qū)動問題,這一點在進行多點測溫系統(tǒng)設(shè)計時要加以注意。 (3)連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的。試驗中,當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時,讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。當(dāng)將總線電纜改為雙絞線帶屏蔽電纜時,正常通訊距離可達(dá) 150m,當(dāng)采用每米絞合次數(shù)更多的雙絞線帶屏蔽電纜時,正常通訊距離進一步加長。這種情況主要是由總線分布電容使信號波形產(chǎn)生畸變造成的。因此,在用 DS18B20 進行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配問題。 (4)在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中,向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后,程序總要等待 DS18B20的返回信號,一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線,當(dāng)程序讀該 DS18B20時,將沒有返回信號,程序進入死循環(huán)。這一點在進行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時也要給予一定的重視。 至于它的接線, DS18B20 通過一個單線接口發(fā)送或接收信息,因此在中央微處理器和 DS18B20 之間僅需一條連接線(加上地線)。用于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換的電 源可 以從數(shù)據(jù)線本身獲得,無需外部電源 【 5】 。 AT89C51 芯片 AT89C51 是一個低電壓,高性能 CMOS 8位單片機,片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器( RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用 8位中央 處理器和 Flash 存儲單元,功能強大的 AT89C51 單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。 AT89C51 有 40 個引腳, 32 個外部雙向輸入 /輸出( I/O)端 口,同時內(nèi)含 2 個外中斷口, 3 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口, 2個讀寫口線,如圖示 31 所示, AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線 編程 )。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本 圖 AT89C51 引腳圖如圖 所示。 圖 AT89C51單片機管腳 AT89C51的主要特性 與 51 系列單片機兼容; 8KB 片上可編程速閃存儲器,可擦寫 1000 次; 完全靜態(tài)操作模式: 0~ 24MHZ; 可編程的 3級程序鎖存器; 256B 的內(nèi)部 RAM; 32 根可編程 I/O 線; 3個 16 位定時器 /計數(shù)器; 8個中斷源; 可編程串行通信口; AT89C51 最小應(yīng)用系統(tǒng) AT89C51 內(nèi)部有 8K內(nèi)存,芯片本身就是一個最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)的性能要求的情況下,可優(yōu)先考慮采用此種方案。用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用 AT89C51 構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時,只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可。由于集成度的限制,最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小 型的測控單元。其應(yīng)用特點如下: ( 1)有可供用戶使用個的大量 I/O 端口線。 P0、 P P P口都可以用作 I/O 口; ( 2)內(nèi)部存儲器容量有限; ( 3)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 P0、 P2 口的應(yīng)用與開發(fā)環(huán)境差別較大,實際上只能作為外部程序存儲器、外部數(shù)據(jù)存儲器和 I/O 擴展接口,而不能直接用來作為輸入 /輸出口外接 I/O 設(shè)備。 AT89C52各管腳功能: VCC:供電電壓。 GND:接地。 P0口: P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O口,每腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1時,被定 義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH編程時, P0口作為原碼輸入口,當(dāng) FIASH進行校驗時, P0輸出原碼,此時 P0外部必須被拉高。 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4個 TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入, P1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時,P1口作為第八位地接收。 P2口: P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口, P2口緩 沖器可接收,輸出 4個 TTL門電流,當(dāng) P2口被寫“ 1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并 因此作為輸入時, P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時, P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時,它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)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。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口: P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口,可接收輸出 4個 TTL門 電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平, P3口將輸出電流( ILL)這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51 的一些特殊功能口。 : RXD(串行輸入口); : TXD(串行輸出口); : /INT0(外部中斷 0); : /INT1(外部中斷 1); : T0(記時器0 外部輸入); : T1(記時器 1外部輸入); : /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通); : /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)。 P3口同時為閃爍編程和編程 校驗接收一些控制信號。 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時,要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG:當(dāng)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地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時, ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時, ALE只有在執(zhí)行MOVX, MOVC指令是 ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止,置位無效。 /PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP:當(dāng) /EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1時,/EA將內(nèi)部鎖定為 RESET;當(dāng) /EA端保持高電平時,此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間,此引腳也用于施加 12V編程電源( VPP)。 XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出 【 4】 。 L298 直流電機驅(qū)動芯片 L298N 為 SGS— THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片( Dual FullBridge Driver ) ,內(nèi)部包含 4信道邏輯驅(qū)動電路,是一種二相和 四相步進電機的專用驅(qū)動器,可同時驅(qū)動 2個二相或 1個四相步進電機,內(nèi)含二個HBridge 的高
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