【文章內(nèi)容簡介】 片上 形成的。電樞繞組是電路中非常重要的一部分，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢以及電磁轉(zhuǎn)矩是它的主要功能，是電機(jī)中實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的重要部分。 換向器 12 許多換向片經(jīng)過組合就形成了換向器。換向片之間通過云母片相互絕緣，整體通過云母環(huán)實現(xiàn)對地的絕緣。換向片通常是由銅料加工制成的，尾端開溝或者接有聯(lián)接片即升高片，可以使電樞繞組元件的端線焊在里面。 換向器結(jié)構(gòu)型式多樣，燕尾式結(jié)構(gòu)通常適用于中小型電機(jī)，這樣的換向片下面是呈燕尾式的，這樣可以方便用 V形截面壓圈夾緊。通常會在燕尾和 V 形壓圈間采用 V形云母環(huán)做墊，從而使它們之間互相絕緣。 直流電動機(jī)的特點 直流電機(jī)的調(diào)速范圍比較廣，并且比較容易進(jìn)行平滑調(diào)速； 直流電機(jī)的過載和啟動以及制動轉(zhuǎn)矩比較大； 直流電機(jī)比較容易控制，可靠性非常高； 直流電機(jī)在調(diào)速的時候能量損耗比較小。 直流電動機(jī)的工作原理 圖 6 直流電機(jī)工作原理圖 13 如圖（ a）如果 A刷接在直流電源正極， B刷接在直流電源負(fù)極，同時換向片 1與 A刷相接觸而且換向片 2與 B 刷相接觸，那么電流就會從 A刷流入，然后經(jīng)線圈 a、 b、 c、 d 從 B刷流出來。在 N極導(dǎo)線ab中的電流方向是由 a流向 b的；在 S 極導(dǎo)線 cd 中 的電流方向是由c 流向 d 的。由電磁力定律可以知道，載流導(dǎo)體在處于磁場中時要受力，該力的方向可用左手定則來判定，該力的大小為： F=BLI，公式中 B 指的是導(dǎo)體所在位置的磁通密度，單位是 Wb/m2； L 是指導(dǎo)體切割磁感線的有效長度，單位是 m； I 是指流過導(dǎo)體的電流，單位是 A。導(dǎo)線 ab受到方向向左的力的作用，導(dǎo)線 cd受到方向向右的力的作用。兩磁場力對轉(zhuǎn)軸有逆時針方向的電磁轉(zhuǎn)矩，從而使電樞沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 如圖（ b）當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過 180176。的時候，換向片 2 與 A 刷相接觸與此同時換向片 l與 B刷相接觸。此時電流從正極經(jīng)過換向片 2流入 導(dǎo)線，導(dǎo)線 dc中的電流是從 d流向 c的，導(dǎo)線 ab 的電流從 b流向 a的，然后從換向片 l 經(jīng)過 B 刷流回負(fù)極。這樣一來，導(dǎo)線里面的電流方向就會改變，同時導(dǎo)線所處磁場的極性也會改變，但是電磁力和電磁力對轉(zhuǎn)軸的電磁轉(zhuǎn)矩方向沒有改變，還是原來的逆時針方向，在這種情況下電動機(jī)就會沿同一個方向不停運(yùn)轉(zhuǎn)下去。 綜上所述， 直流電動機(jī)的基本工作原理 就是給 直流電動機(jī) 通以直流電源， 然后在 換向器 及 電刷的作用 下 ，流過直流電機(jī)電樞線圈的電流 的 方向是交變的， 因此 使電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的方向 保持 恒定不變， 使 直流電機(jī)朝 一定 方向連續(xù) 運(yùn) 轉(zhuǎn)。 14 單片 機(jī)簡介 單片機(jī)也就是單片微型計算機(jī)。單片機(jī)是計算機(jī)發(fā)展歷程中的一大進(jìn)步，同時也是非常受歡迎的一種處理器。單片機(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展，它的各種性能也得到了顯著地增強(qiáng)和完善，如今的單片機(jī)不僅集成度高、功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快、占用體積小同時它在功耗、性能、價格方面也顯出了它獨特的優(yōu)勢，還有就是單片機(jī)操作簡單。因此單片機(jī)在很多領(lǐng)域都有很廣泛的運(yùn)用，例如在各種工業(yè)控制方向、智能精細(xì)儀器和儀表控制、數(shù)據(jù)的收集與處理和分析方面、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制方面、汽車電子工業(yè)、國防技術(shù)工業(yè)、家用電器控制等很多領(lǐng)域都有單片機(jī)的身影。 一般的單片 機(jī)是由單塊芯片構(gòu)成的，而這塊芯片是一個集成電路，這個芯片可以完成單片機(jī)應(yīng)該完成的所有功能，比方說中央處理器也就是我們通常說的 CPU，它是實現(xiàn)單片機(jī)的計算和控制功能，而單片機(jī)中的存儲器 RAM/ROM是實現(xiàn)其數(shù)據(jù)和程序的存儲作用，單片機(jī)中的定時器 /計數(shù)器的功能則是完成單片機(jī)對時間和事件的設(shè)定和記錄功能，多種類的輸入 /輸出端口的功能是實現(xiàn)串、并行和輸入、輸出功能的元件，除此之外還有模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)模數(shù)、數(shù)模 轉(zhuǎn)換等。 15 圖 7 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)自從被人們開發(fā)出來后經(jīng)過二十多年的迅速發(fā)展，其各項功能也得到了大幅提高，不管是在單片機(jī)的處理速度方面，還是在它的各種性能上都是很多領(lǐng)域里控制裝置的最佳選擇。正式由于單片機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能、處理速適應(yīng)能力和穩(wěn)定性方面的巨大優(yōu)勢，因此本論文中銀行門自動控制系統(tǒng)中的控制裝置就使用 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51簡介 AT89C51單片機(jī)深受人們喜愛的原因是它有這樣的優(yōu)勢，首先，此單片機(jī)是 CMOS8位的，而且低電壓和高性能是它的一個特點；其次，它里面有一個程序存儲器即 PENROM，它是 一個 4K字節(jié)的存儲器，并且它可以實現(xiàn)反復(fù)擦寫。這樣的元件是 ATMEL公司生產(chǎn)的，它不僅有高密度的特點而且不會丟失存儲數(shù)據(jù)，還有就是它可以與 MCS51系列單片機(jī)實現(xiàn)兼容，另外，單片機(jī)內(nèi)部含有 8位 CPU 以及閃爍存儲的電源 中斷 復(fù)位 定時 內(nèi)部總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線） 定時 /計數(shù)器模塊 并行 I/O口 串行 I/O口 其他模塊 A/D、 D/A模塊 RAM/ROM模塊 單片機(jī)CPU 16 單元，這樣的單元有強(qiáng)大的功能，所以 AT89C51單片機(jī)可以在自動控制領(lǐng)域中大顯身手。 AT89C51 的功能標(biāo)準(zhǔn)部件：包括一個閃爍存儲器，它是 4K 字節(jié)的；一個隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，它是 128 字節(jié)的；還有 32 個輸入輸出端口，還有 2個定時 /計數(shù)器，它們是 16 位的；還包含 1個 5向量的兩級中斷結(jié)構(gòu)，還有一個串 行通信口和片內(nèi)震蕩器以及時鐘電路等。另外 AT89C51還可以實現(xiàn) 0HZ靜態(tài)邏輯操作功能，可以支持實現(xiàn)兩類軟件的省電模式。閑散方式停止 CPU即中央處理器的工作，能夠使定時/計數(shù)器，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，串行通信口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行其工作。掉電方式時可以保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器里面的存儲內(nèi)容，但是震蕩器停止工作同時禁止其它各類部件工作直至下一個復(fù)位為止。 17 圖 8 AT89C51整體及引腳圖 AT89C51 引腳的功能 VCC：也就是電源線。 VSS：通常接地，即接地信號線。 （ 3239） ：這樣的引腳有 8條，它們 P0 口專用的，在這里面 是最高位而且 。 P0 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，它是 8 位的漏極開路雙向 I/O口。當(dāng) P0 口被當(dāng)做輸出口的時候，它的每一個引腳都可以驅(qū)動 8 個 TTL 電路。當(dāng)“ 1”即高電平被寫入 P0口的時候，每個引腳均可以當(dāng)作高阻抗輸入端。而且 P0口還可以在直接訪問外部數(shù)據(jù)或程序存儲器的時候，轉(zhuǎn)換地址以及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，同時激活內(nèi)部上拉電阻。 P0 口在進(jìn)行閃爍編程的時候，P0 口能夠接收到指令，當(dāng)進(jìn)行程序校驗的 時候，能夠輸出指令，此時需要接電阻才能完成。 ：這些端口和 P0 口像似，其中 就是最高位而且。 P1 口是一個 8 位雙向的 I/O口，它的內(nèi)部帶有上拉電阻， P1 口的每一個輸出緩沖級都可以驅(qū)動 4 個 TTL 電路。而且對端口寫入“ 1”的時候，利用內(nèi)部電阻可以把端口拉至高電平，這個時候它們可被當(dāng)做輸入口來用。由于它們的內(nèi)部均有電阻，所以某一個引腳當(dāng)被外部信號拉低的時候可以輸出電流。閃爍編程和程序校驗的時候， P1口通常是接收低 8位的地址的。 （ 2128） ： P2口也是一個 8位雙向 I/O 口并且它的內(nèi)部也是帶有上拉電阻的，其輸出緩沖級同樣可以驅(qū)動 4個 TTL電路。 18 同樣對端口寫入“ 1”的時候，它能夠通過內(nèi)部電阻將端口拉至高電平，與此此時還可以作為輸入口來使用。由于它的內(nèi)部包有電阻，所以它的引腳能夠被外部的信號拉低時可以輸出電流。當(dāng)訪問外部的程序存儲器和 16位的地址數(shù)據(jù)存儲器的時候，此時 P2口就可以輸出高8 位地址的數(shù)據(jù)了。當(dāng)訪問 8 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器的時候， P2 口的線上存儲的數(shù)據(jù)在整個運(yùn)行時期是不會改變的。當(dāng)在閃爍編程或當(dāng)在校驗的時候， P2口接收的是高位的地址和一些其它的控制信號。 ： P3 口也一個 8 位雙向 I/O 口，與 P2 口一樣也是帶有內(nèi)部電阻的端口， P3 口能夠輸出緩沖，所以可以驅(qū)動 4 個 TTL 電路。對 P3 口寫入“ 1”的時候，它們就能夠被內(nèi)部電阻拉至高電平并且可被用來作為輸入端的時候，被外部拉低的 P3 口將被用做電阻輸出電流。 P3 口通常作為 I/O 口來使用，但是它還有一些其他重要功能，例如： ； 口使用； \可當(dāng)做外部中斷 0使用； \可用作外部中斷 1 使用； ； 當(dāng)成記時器 1外部輸入使用； \可當(dāng)成外部數(shù)據(jù)存儲器使用；\也可當(dāng)成外部數(shù)據(jù)存儲器來用； P3 口也能夠接收用于閃爍存儲編程以及程序校驗等的控制信號。 RST：即通常所說的復(fù)位輸入。也就是說當(dāng)振蕩器工作的時候 ,RST的引腳出現(xiàn)了兩個機(jī)器周期或者以上的高電平從而使單片機(jī)可以復(fù)位。 19 ALE/PROG\：也就是當(dāng)訪問外部程序存儲器以及數(shù)據(jù)存儲器的時候， ALE 輸出的脈沖可以用在鎖存地址低 8 位字節(jié)。即不訪問外部存儲器的時候， ALE 也可以以時鐘震蕩頻率 1/16 而輸出 固定正脈沖信號，因而它可以對輸出時鐘采用定時的目的。假如有必要的話，可以使特殊寄存器區(qū)里面的 8EH單元中的 D0位置實行禁止 ALE 的操作。從而此位置后只可以有一條 MOVX還有 MOVC指令時 ALE才可以會被應(yīng)用。除此此外，此引腳會被微弱拉高，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行外部程序的時候，應(yīng)該設(shè)置 ALE 無效才可以。 PSEN\：即程序儲存許可輸出的是外部程序存儲器里面的讀選通信號。當(dāng) AT89C51 單片機(jī)選擇使用外部程序存儲器來讀取指令的時候，每一個機(jī)器周期均有兩次 PSEN 可以有效，也就是說可以輸出兩個脈沖，在這個時候，當(dāng)單片機(jī)訪問 外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，這兩次有效 PSEN 信號將不會出現(xiàn)。 EA\/VPP：外部訪問許可。想要使中央處理器即 CPU 只能訪問外部程序存儲器的時候， EA 端必須始終保持低電平才可以。這里需要特別注意的是加密位如果被編程，那么復(fù)位的時候在其內(nèi)部會鎖存EA 端的狀態(tài)，例如當(dāng) EA 端為高電平的時候， CPU 即中央處理器就會執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器里面的指令。當(dāng)執(zhí)行閃爍存儲器編程的時候，這個引腳在加上 +12V的編程許可電壓 VPP才可行。 XTAL1：也就是震蕩器的反相放大器和其內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：即震蕩器反相放大器的 輸出端。 20 AT89C51 的 主要特性簡介 首先它可以與 MCS51 實現(xiàn)兼容 ?？删幊痰拈W爍存儲器，它是 4K字節(jié)的 ； 寫 /擦循環(huán)為 1000 的；數(shù)據(jù)最長可以保留 10 年；還有全靜態(tài)工作頻率為 0Hz24Hz；還有三級程序存儲器鎖定；還有 128*8 位內(nèi)部 RAM 和 32可編程 I/O線；另外還有兩個 16位定時器 /計數(shù)器以及 5個中斷源；值得一提的是它還有可編程串行通道和低功耗閑置及掉電模式；此外片內(nèi)振蕩器和時鐘電路也是單片機(jī)的一部分。 驅(qū)動電路 驅(qū)動能力也是單片機(jī)自身的重要性能之一。單片機(jī) I/O口電流的值 等于 10mA 左右，對于發(fā)光二極管等器件驅(qū)動不用特殊驅(qū)動電路，但是對有些大負(fù)載器件，則需要很大的啟動電流通常是正常電流的幾倍，這是單片機(jī)無法滿足的，因此需要專門驅(qū)動來完成這一任務(wù)，此時單片機(jī)只是充當(dāng)邏輯控制部分的角色即單片機(jī)控制驅(qū)動電路實現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的任務(wù)。 本設(shè)計的驅(qū)動電路是采用 L298N 和 外部電路 以及 電機(jī) 組 成驅(qū)動電路。 驅(qū)動電路中最基本的結(jié)構(gòu)是橋式電路，電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制就是這種電路參與控制的。 L298N 芯片簡介 L298 芯片是 15 腳封裝的，特點：該芯片的工作電壓非常高，可達(dá) 46V；該芯片的 輸出電流比較大，瞬間峰值電