【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 I/O接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 I/O口作為輸入口時(shí)，有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)，實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運(yùn)算或變換后，再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)，才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU將根據(jù)不同的指令，分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)，以完成不同的操作。這是由硬件自動(dòng)完成的。 信號(hào)采集裝置 該信號(hào)采集裝置使用光電信號(hào)轉(zhuǎn)化的方式，在導(dǎo)軌 1的兩個(gè)滾筒側(cè)面各開一個(gè)孔，要求兩個(gè)孔處在同一水平直線上，記為孔 孔 2，將紅外發(fā)射管正對(duì)孔 1放置，將紅外接收管正對(duì)孔 2放置。紅外發(fā)射管發(fā)出紅外線，若導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)過程中紅外線通過孔 孔 2到達(dá)紅外接收管，則使接收管電阻變I/O 存儲(chǔ)器 EPROM/ROM 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 運(yùn)算器 控制器 中斷 CPU 片內(nèi)振蕩器 RAM/SFP 并行口 存儲(chǔ)器擴(kuò)展控制器 串行口 XTAL 布料長(zhǎng)度計(jì)數(shù)裝置的開發(fā) 8 化，產(chǎn)生電信號(hào)，輸入單片機(jī)控制的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)裝置可安裝在支撐該設(shè)備的支撐架上。 、電源供電電路 圖五 電源供電電路 如圖所示電源供電部分采用變壓器降壓、橋式整流、電容器濾 波、三端穩(wěn)壓器 7805穩(wěn)壓后供電，電源用 220V的家庭用電經(jīng)變壓器降至 9V交流電，然后經(jīng)四個(gè)整流二極管（ D1～ D4）組成的橋式整流成直流電壓，經(jīng) C1濾波后輸入 7805芯片穩(wěn)壓成 5V直流電源供紅外發(fā)射、接收電路供電。 ： 圖五 橋式整流電路 橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M(jìn)行整流的最常用電路，常用來(lái)將交流轉(zhuǎn)變成為直流電。其原理為： 橋式整流是對(duì)二極管半波整流的一種改進(jìn)。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，在輸入?biāo)準(zhǔn)正2022 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 9 弦波的情況下，輸了獲得正弦波正半部分，負(fù)半部分則損失掉。橋式整流器利用四 個(gè)二極管，兩兩對(duì)接，輸入正弦波的正半部分是兩只管導(dǎo)通，得到正的輸出，輸入正弦波的負(fù)半部分時(shí)，另兩只管導(dǎo)通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對(duì)輸入正弦波的利用率比半波整流高一倍。橋式整流是交流轉(zhuǎn)換成直流電的第一步。橋式整流也叫整流橋堆。 橋式整流器是多只整流二極管作橋式連接，外用絕緣塑料封裝而成，大功率整流器在絕緣層外添加金屬殼包封，增強(qiáng)散熱。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從 50A，最高反射峰值電壓從 50V到 1000V。 析： 圖五 濾波電路 整流電路是將交流電變成直流電的一種電路，但其輸出的直流電的脈動(dòng)成分較大，而一般電子設(shè)備所需直流電源的脈動(dòng)系數(shù)（電壓或電流的幅值與平均值之比，稱為脈動(dòng)系數(shù) S）要求小于 ，故整流輸出的電壓必須采取一定的措施，盡量降低輸出電壓中的脈動(dòng)成分，同時(shí)要盡量保存輸出電壓中的直流成分，使輸出電壓接近于較理想的直流電，這樣的電路就是直流電源中的濾波電路。 常用的濾波電路有無(wú)源濾波和有源濾波兩大類。無(wú)源濾波的主要形式有電容濾、電感濾波和復(fù)式濾波（包括倒 L型、 LC 濾波、 LCrr型濾波 ，也被稱為電子濾波器。 直流電中的脈動(dòng)成分的大小用脈動(dòng)系數(shù)來(lái)表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。 脈動(dòng)系數(shù)（ S） =輸出電壓交流分量的最大值 /輸出電壓的直流分量 在交流電的角頻率一定的情況下 R越大， C2 越大，則脈動(dòng)系數(shù)越小，也就是濾波效果就越好。而 R值增大時(shí)，電阻上的直流壓降會(huì)增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗； 若增大 C2的電容量，又會(huì)電容器的體積和重量，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)起來(lái)也不現(xiàn)實(shí)。為了解決這個(gè)問題，我們?cè)诜€(wěn)壓前后各有濾波吸收電路，利用電容器的充放電，補(bǔ)償交流分量的電壓波動(dòng)。 ： 布料長(zhǎng)度計(jì)數(shù)裝置的開發(fā) 10 圖五 三端 穩(wěn)壓芯片 、紅外線檢測(cè)部分 圖六、紅外線檢測(cè)部分 如圖六所示，紅外線檢測(cè)部分采用一對(duì)紅外發(fā)送接收管完成，當(dāng)電路正常工作時(shí)，無(wú)障礙物遮擋，紅外接收頭有紅外線照射，這時(shí)，紅外接收頭的電阻很小，大部分電壓都加在 R3上，這正是電壓比較器 LM324的正向輸入電壓，而負(fù)向輸入電壓由 R4和 R5分壓得到 VRRRU ???? ）（ .而 R3分得的電壓要大于此基準(zhǔn)電壓值，故這時(shí)電壓比較器 LM324輸出高電平；當(dāng)在紅外發(fā)射接收管間有一不透光的障礙物時(shí)，紅外接收頭無(wú)紅外線照射，這時(shí) 紅外接收頭的電阻很大，大部分電壓都加在紅外接收頭上，這也是電壓比較器 LM324的正向輸入電壓，而負(fù)向輸入電壓也是由 R4和R5分壓得到，和原來(lái)電壓一樣，這時(shí)， R3分得的電壓要小于此基準(zhǔn)電壓值，故這時(shí)電壓比較器 |LM324輸出低電平。 信號(hào)采集裝置整體電路圖 單片機(jī) AT89C51 計(jì)數(shù)器 該計(jì)數(shù)器采用低電平信號(hào)計(jì)數(shù)的方式，將信號(hào)采集裝置輸出的低電平信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，每次計(jì)2022 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 數(shù)的基數(shù)值為導(dǎo)軌 1滾筒圓周長(zhǎng)度，既導(dǎo)軌 1滾筒轉(zhuǎn)一周的布料長(zhǎng)度。 AT89C51計(jì)數(shù)器電路圖 圖 11 計(jì)數(shù)器電 路圖 該計(jì)數(shù)器電路共有五部份組成：時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、 AT89C51單片機(jī)、觸發(fā)電路、數(shù)字信號(hào)輸出電路。 時(shí)鐘電路：分為外部時(shí)鐘方式與內(nèi)部時(shí)鐘方式，此計(jì)數(shù)器采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。內(nèi)部時(shí)鐘方式采用外接晶體和電容組成并聯(lián)諧振回路且無(wú)論是 HMOS 還是 CHMOS 型單片機(jī)的并聯(lián)諧振回路與參數(shù)都相同。震蕩晶體可在 ，一般為 。電容 C C2可在 20100pF之間選擇，典型值為 30pF。 復(fù)位電路：分為上電自動(dòng)復(fù)位與按鈕復(fù)位兩種方式，此計(jì)數(shù)器采用按鈕復(fù)位方式。上電復(fù)位電路中，單片機(jī)在 上電瞬間， RC電路充電， RST引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要 RST端保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平（因?yàn)檎袷幤髦仄鹫竦椒€(wěn)定大約需要 10ms 的時(shí)間，故通常定為大于 10ms），就能使單片機(jī)復(fù)位。當(dāng)晶體振蕩頻率為 12MHz 時(shí)， RC 的典型值為 C=10? F， R=? 。在單復(fù)位電路中，干擾信號(hào)易串入復(fù)位端，可能會(huì)引起內(nèi)部某些寄存器錯(cuò)誤復(fù)位，這時(shí)可在 RST引腳上接一去耦電容。 而按鈕復(fù)位電路則需將一個(gè)常開按鈕并聯(lián)于上電復(fù)位電路 ，按下開關(guān)一定時(shí)間就能使 RST引腳端為高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位。 布料長(zhǎng)度計(jì)數(shù)裝置的開發(fā) 12 圖 12 時(shí)鐘電路 圖 13 復(fù)位電路 計(jì)數(shù)器閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖： 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)度（布長(zhǎng)） 閉環(huán)控制框圖 該閉環(huán)控制為偏差調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中傳送電機(jī)滾筒與布料的摩擦力會(huì)影響計(jì)數(shù)精確度。 圖 16 計(jì)數(shù)裝置整體電路圖 張力感應(yīng)裝置 接收光電信號(hào)轉(zhuǎn)換 顯示布料長(zhǎng)度 電壓比較器 LM324 AT89C51計(jì)數(shù)器 滾筒周長(zhǎng) L計(jì)數(shù)周期 T 傳送電機(jī)滾筒與布料之間摩擦力 2022 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 圖 17 張力感應(yīng)裝置簡(jiǎn)易圖 圖中彈簧盒左側(cè)以彈簧與滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端相連，彈簧會(huì)承受來(lái)自布料張力所產(chǎn)生的壓力，值為張力感應(yīng)初始值。當(dāng)兩電機(jī)之間因速度差異導(dǎo)致布料拉緊時(shí)，張力所產(chǎn)生的壓力會(huì)隨之改變，使滑動(dòng)變阻器左右滑動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)所連接直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電樞電壓值，通過 PWM占空比調(diào)制實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)，使張力回復(fù)初始值。 滑動(dòng)變阻器左移，表示布