【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 的多少表示。轉(zhuǎn)換器能夠準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號(hào)的位數(shù)越多 ,表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號(hào)的能力越強(qiáng) ,轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。 為將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)， A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過(guò)采樣、保持、量化及編碼 4 個(gè)過(guò)程。在實(shí)際電路中 ,有些過(guò)程是合并進(jìn)行的 ,如采樣和保持 ,量化和編碼在轉(zhuǎn)換過(guò)程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。 本次設(shè)計(jì)主要以 ADC0831 控制的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，其中電位器作為ADC0831 的模擬量輸入，最大輸入電壓及參考電壓均為 5V，數(shù)字量輸出范圍為 0Dout255。首先，單片機(jī)的 PWM 端輸出高電平，再延時(shí)一段時(shí)間，延時(shí)常數(shù)為 255Dout。在輸出低電平，延時(shí)常數(shù)為 Dout，這樣，通過(guò)改變模擬量輸出電壓的大小，就可以改變單片機(jī) PWM 輸出的占空比，改變輸入電流的大小，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。單片機(jī)的 口接一單刀雙擲開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)輸入高電平時(shí)，單片機(jī)的 DIR 端輸出高電平，控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；開(kāi)關(guān)輸入低電平時(shí)，單片機(jī)的 DIR 端輸出低電平，控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 測(cè)速模塊 方案選擇 方案一：紅外傳感器， 紅外輻射的物理本質(zhì)是熱輻射。一個(gè)熾熱物體向外輻射的能量大部分是通過(guò) 紅外線(xiàn)輻射出來(lái)的。物體的溫度越高，輻射出來(lái)的紅外線(xiàn)就越多，輻射的能量就越強(qiáng)。而且，紅外線(xiàn)被物體吸收?？梢燥@著的轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? 紅外輻射和所有的電磁波一樣，是一波的形式在空間直線(xiàn)傳播的。紅外線(xiàn)傳感器包括光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件和轉(zhuǎn)換電路。檢測(cè)元件按工作原理可分為熱敏檢測(cè)元件和光電檢測(cè)元件。熱敏元件應(yīng)用最多無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 的是熱敏電阻。熱敏電阻受到紅外線(xiàn)輻射時(shí)溫度升高，電阻發(fā)生變化，通過(guò)轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出。光電檢測(cè)元件常用的是光敏元件，通常由硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻、碲鎘汞三元合金、鍺及硅摻雜等材料制成。本設(shè)計(jì)的紅外傳感器 是光電檢測(cè)元件，主要 通過(guò)兩個(gè)紅外探測(cè)器的圓弧距離和通過(guò)這段圓弧所需的時(shí)間相除就可得出速度。通過(guò)圓弧所需的則正好是連續(xù)兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔，也就是連續(xù)兩次中斷的時(shí)間間隔。 方案二：霍爾開(kāi)關(guān)元器件來(lái)測(cè)量小車(chē)的 速度， 霍爾效應(yīng)是指磁場(chǎng)作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時(shí)，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。當(dāng)電流通過(guò)金屬箔片時(shí)，若在垂直于電流的方向施加磁場(chǎng)，則金屬箔片兩側(cè)面會(huì)出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效 應(yīng)。由于通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)嬖诖艌?chǎng)，其大小與導(dǎo)線(xiàn)中的電流成正可確定導(dǎo)線(xiàn)電流的大小。利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾電流傳感器。若把霍爾元件置于電場(chǎng)強(qiáng)度為 E、磁場(chǎng)強(qiáng)度為 H 的電磁場(chǎng)中，則在該元件中將產(chǎn)生電流 I，元件上同時(shí)產(chǎn)生的霍爾電位差與電場(chǎng)強(qiáng)度 E成正比，如果再測(cè)出該電磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，則電磁場(chǎng)的功率密度瞬時(shí)值 P可由 P=EH 確定。本設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)方法：把霍爾器件 A44E 安裝在固定軸上，在輪子上裝小磁鐵；小車(chē)輪子運(yùn)動(dòng)就會(huì)帶動(dòng)小磁鐵轉(zhuǎn)；當(dāng)霍爾器件 A44E 感應(yīng)到小磁鐵時(shí)，就會(huì)輸出一個(gè)脈沖；單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)脈沖的個(gè)數(shù)，再根據(jù)小車(chē)車(chē)輪的半徑算出小車(chē)的速度 。 結(jié)論：方案一與方案二相比，霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)路況要求較高，而且是機(jī)械元器件，容易損壞， 而紅外傳感相紅外線(xiàn)敏感的光敏電阻和 PN 結(jié)型光生伏無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 特效應(yīng)器件，它們能在低溫下工作，靈敏度高，響應(yīng)速度快，故而選擇方案一。 測(cè)速電路論證 圖 5 測(cè)速電路 如圖 5， 紅外傳感器是用光敏電阻組成光敏探測(cè)器。光敏電阻的阻值可以跟隨周?chē)h(huán)境光線(xiàn)的變化而變化，將阻值的變化值經(jīng)過(guò)比較器就可以輸出高低電平； R11限制發(fā)射二極管的電流。發(fā)射管 的電流大則發(fā)射功率大，但不能超過(guò)它的極限電流，它的極限輸入正向電流為 50mA。從圖中可以看出，若被檢測(cè)物表面為白色，發(fā)射光全部反射，光電三極管導(dǎo)通，經(jīng)反相后輸出高電平“ 1”；反之，則輸出為低電平“ 0”。 LM339 集成塊內(nèi)部裝有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器，該電壓比較器的特點(diǎn)是：失調(diào)電壓小，典型值為 2mV；電源電壓范圍寬，單電源為 236V，雙電源電壓為177。 1V177。 18V；對(duì)比較信號(hào)源的內(nèi)阻限制較寬；共模范圍很大，為Ucc（ ） Vo；差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；輸出端電位可靈活方便地選用。本 次設(shè)計(jì)就是利用了其中一個(gè)電壓比較器，本無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 電路組成的是一個(gè)基本單限比較器，輸入信號(hào)是引腳 6，即待比較電壓，它加到反相輸入端，在同相輸入端接一個(gè)參考電壓（門(mén)限電平）是引腳 7。當(dāng)輸入電壓 U7U6時(shí)，輸出為高電平 UOH。 經(jīng)過(guò) LM339 的處理將其轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖，然后將脈沖數(shù)據(jù)交單片機(jī)處理，單片機(jī)計(jì)算一定時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)，由計(jì)數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣戎挡⑺蛿?shù)碼管顯示速度。當(dāng)紅外發(fā)射、接收管都正常工作時(shí)， LM339 的負(fù)輸入端 6 為低電平，輸出端 1為高電平；當(dāng)紅外接收管被外物擋住是，紅外接收管不工作， LM339的負(fù)輸入端 6 為高電平，輸出 端 1 為低電平，單片機(jī)程序設(shè)置為外部中斷下降沿觸發(fā)有效，實(shí)現(xiàn)了中斷觸發(fā)功能。 顯示模塊 模塊選擇 方案一： LED 顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常見(jiàn)的輸出器件，而在單片機(jī)的應(yīng)用上也是被廣泛運(yùn)用的。如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED 數(shù)碼管顯示清晰、成本低廉、配置靈活，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單易行。 LED數(shù)碼管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，它是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成的。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)亮，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字 符，常用的 LED 數(shù)碼管有 7 段和“米”字段之分。這種顯示器有共陽(yáng)極和共陰極兩種。共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連在一起，通常此共陰極接地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。同樣，共陽(yáng)極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極接在一起，通常此共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 的段被顯示。 采用三個(gè) 8 段共陽(yáng)極的 LED 數(shù)碼管，顯示方式為動(dòng)態(tài)（掃描）顯示的方式。其中 A、 B、 C、 D 分別連接 、 、 、 。 動(dòng)態(tài)掃描有以下特點(diǎn)：第一 ，能顯著降低顯示器的功耗，這對(duì)于采用電池供電的便攜式數(shù)字儀表尤為重要；第二，能大大減少顯示器的外部引線(xiàn)，給印制板的設(shè)計(jì)和安裝帶來(lái)方便；第三，能采用 BCD 碼多路輸出的方式，不僅使譯碼、驅(qū)動(dòng)電路大為簡(jiǎn)化，還可以與微機(jī)相連；第四，只要位掃描信號(hào)頻率足夠高，由于人眼的“視覺(jué)暫留”現(xiàn)象，就觀(guān)察不到閃爍現(xiàn)象。 方案二：顯示部分采用是 1602字符液晶模塊 ，字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以 顯示出圖形 。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)， 帶中文字庫(kù)的 128X64 是一種具有 4位/8 位并行、 2 線(xiàn)或 3 線(xiàn)串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128 64, 內(nèi)置 8192個(gè) 16*16點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 8 4行 16 16點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同 類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。它能同時(shí)顯示 16*2（ 16 字 2 行）即 32個(gè)字符， 1602 液晶模塊的控制器采用的是 HD44780。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 23 結(jié)論：方案一與方案二相比，方案二的顯示雖功能強(qiáng)大，但外圍電路較多，本設(shè)計(jì)要求不高，而且方案一比較的經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，控制簡(jiǎn)單，故而選擇方案一。 顯示電路論證 圖 6 顯示電路 電路圖 6所示，利用單片機(jī)的 P0、 P1口 ， P0 口分別控制數(shù)碼管的位選碼，而 P1口則控制段選碼，采用的是動(dòng)態(tài)掃描的方法， 動(dòng)態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱(chēng)為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對(duì)位選選中的數(shù)碼管有效。 對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過(guò)調(diào)整電流和時(shí)間參無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則顯示器的公共端只需一個(gè) 8 位 I/O 口進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描（稱(chēng)為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口（稱(chēng)為段碼輸出）。 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描的方案很多，在數(shù)字電路中大致可分成兩種： 第一種方案是間接控制法，即把位選通信號(hào)加至譯碼驅(qū)動(dòng)器的消隱控制端，間接地控制 LED 顯示器的亮滅。該方案是對(duì)靜態(tài)顯示的改進(jìn)，主要起到降低顯示功耗的作用，而且對(duì)電路的要求比較的復(fù)雜。 第二種方案是直接驅(qū)動(dòng)法，它是利用位選通信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)各位 LED 顯示器，起到簡(jiǎn)化電路的方法，但功耗相對(duì)提高。 由于本設(shè)計(jì)中的電路是簡(jiǎn)單電路，整體功耗并不高，為了簡(jiǎn)化電路，簡(jiǎn)單操作，所以設(shè)計(jì)中運(yùn)用的直 接驅(qū)動(dòng)的方法，這樣能使編程更加的簡(jiǎn)單，有利于程序的編寫(xiě)。 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主程序流程圖 主程序首先判斷輸入電壓的狀態(tài)，實(shí)際也是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的一個(gè)開(kāi)關(guān)，隨著輸入電壓的改變，轉(zhuǎn)速改變。一旦有電壓的輸入，就立即判斷電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過(guò)開(kāi)關(guān)也可以改變狀態(tài)，與此同時(shí)，測(cè)速系統(tǒng)啟動(dòng)，輸出相應(yīng)速度值。 開(kāi)始 中斷初始化 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 25 1 0 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 測(cè)速 SW? 開(kāi)啟中斷 ADC 輸入數(shù)據(jù) 調(diào)用正轉(zhuǎn)函數(shù) 調(diào)用反轉(zhuǎn)函數(shù) 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 26 小于 2 標(biāo)志位清零 等于 2 各子程序流程圖 電動(dòng)機(jī)控制流程圖 顯示 結(jié)束 開(kāi)始 中斷標(biāo)志 位 計(jì)算、輸出速度 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 27 初始化，設(shè)置常量 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器，讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，存入 開(kāi)關(guān)位置 1？ DIR 位置 0，反轉(zhuǎn) DIR 位置 1，正轉(zhuǎn) PWM 位置 0 PWM 位置 1 以 AD_TMP 為延時(shí)常數(shù)，調(diào)用延時(shí)程序 以 AD_TMP 為延時(shí)常數(shù)，調(diào)用延時(shí)程序 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論