【文章內(nèi)容簡介】 說電橋輸出電壓的變化就可以反映出溫度的變化。本次畢設(shè)采用AD590作為傳感器測溫元件，其特性穩(wěn)定，測溫范圍寬（55℃～+150℃）它是一種典型的溫度傳感器。 驅(qū)動燃油閥門電路設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時(shí)，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個(gè)角度。每輸入一個(gè)電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個(gè)角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。 該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。開始時(shí)，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相 繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時(shí)，由于C相繞組的磁力線和4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。此次設(shè)計(jì)用到了QH44119型電機(jī)，是四相八拍的工作方式。 步進(jìn)電機(jī)原理圖 步進(jìn)電機(jī)用ULN2003來驅(qū)動, ULN2003 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN2003內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動勢的二極管，可用來驅(qū)動繼電器。它是雙列16腳封裝,NPN晶體管矩陣,最大驅(qū)動電壓=50V,電流=500mA,輸入電壓=5V,適用于TTL COMS,由達(dá)林頓管組成驅(qū)動電路。 ULN是集成達(dá)林頓管IC,內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動勢的二極管,它的輸出端允許通過電流200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開路輸出，輸出電流大，故可直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器，也可直接驅(qū)動低壓燈泡。通常單片機(jī)驅(qū)動ULN2003時(shí)，上拉2K的電阻較為合適，同時(shí)，COM引腳應(yīng)該懸空或接電源。 ULN2003引腳圖： 轉(zhuǎn)速控制電路 當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時(shí)，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達(dá)式為 U=KIB/d 其中K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應(yīng)強(qiáng)度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比的關(guān)系。 。磁場由磁鋼提供，所以霍爾傳感器和磁鋼需要配對使用。 霍爾傳感器外形霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)速示意圖如圖。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出一個(gè)脈沖。通過單片機(jī)測量產(chǎn)生脈沖的頻率就可以得出圓盤的轉(zhuǎn)速。當(dāng)沒有信號產(chǎn)生時(shí)，可以改變一下磁鋼的方向，霍爾對磁鋼方向有要求。沒有磁鋼時(shí)輸出高電平，有磁鋼時(shí)輸出低電平。 轉(zhuǎn)速測量電路 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D 轉(zhuǎn)換是決定測量精度和穩(wěn)定性的重要一環(huán)，溫度信號由傳感器組成的電路傳導(dǎo)測量，經(jīng)傳輸放大后由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由單片機(jī)進(jìn)行采集，用于控制和顯示。本實(shí)驗(yàn)采用ADC0804來實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。 ADC0804引腳圖Vin+、Vin：ADC0804的兩模擬信號輸出端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號。DB0—DB7：A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)輸出端，該輸出端具有三態(tài)特性，能與微機(jī)總線相接。AGND：模擬信號地。DGND：數(shù)字信號地。CLKIN：外電路提供時(shí)鐘脈沖輸入端。CLKR：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器外接電阻端，與CLKIN端配合可由芯片自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，頻率為1/。CS：片選信號輸入端，低電平有效，一旦CS有效，表明A/D轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動工作。WR：寫信號輸入，接受微機(jī)系統(tǒng)或其它數(shù)字系統(tǒng)控制芯片的啟動輸入端，低電平有效，當(dāng)CS、WR同時(shí)為低電平時(shí)，啟動轉(zhuǎn)換。RD：讀信號輸入，低電平有效，當(dāng)CS、RD同時(shí)為低電平時(shí)，可讀取轉(zhuǎn)換輸出數(shù)據(jù)。INTR：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，低電平有效。輸出低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。該信號常作為向微機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。 ADC0804時(shí)序圖，由圖可見，各控制信號時(shí)序關(guān)系為：當(dāng)CS與WR同為低電平時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器被啟動，且在WR上升沿后100μS模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器，同時(shí)INTR自動變?yōu)榈碗娖?，表示本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。如CS、RD同時(shí)為低電平，則數(shù)據(jù)鎖存器三態(tài)門打開，數(shù)據(jù)信號送出，而在RD高電平到來后三態(tài)門處于高阻狀態(tài)。ADC0804的零點(diǎn)無需調(diào)整。滿刻度調(diào)整時(shí)，先給輸入端加入電壓VIN+，使?jié)M刻度所對應(yīng)的電壓值是 ，其中Vmax是輸入電壓的最大值，Vmin是輸入電壓的最小值。當(dāng)輸入電壓VIN+值相當(dāng)時(shí)，調(diào)整VREF/2端電壓值使輸出碼為FEH或FFH。 ADC0804與單片機(jī)的連接圖在使用A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，為保證其轉(zhuǎn)換精度，要求輸入電壓滿量程使用。如輸入電壓動態(tài)范圍較小，則可調(diào)節(jié)參考電壓VREF，以保證小信號輸入時(shí)ADC0804芯片8位的轉(zhuǎn)換精度。模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中要特別注意到地線的正確連接，否則干擾很嚴(yán)重，以致影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。A/D、D/A及取樣－保持芯片上都提供了獨(dú)立的模擬地（AGND）和數(shù)字地（DGND）。在線路設(shè)計(jì)中，必須將所有器件的模擬地和數(shù)字地分別相連，然后將模擬地與數(shù)字地僅在一點(diǎn)上相連接。： A/D轉(zhuǎn)換電路3．5 溫度、車速參數(shù)的存儲設(shè)計(jì)在許多檢測系統(tǒng)中，對某些狀態(tài)參數(shù)，不僅要求能夠在線修改，而且斷電后能保持，以備上電后恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)。本次采用的AT24C02 EEPROM進(jìn)行存儲（溫度、壓力的設(shè)置參數(shù)）。 AT24C02是美國ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM意為電可改寫及可編程只讀存儲器。其存儲量為256字節(jié)，最高工作頻率為400kHz，~。它提供幾種讀/寫操作，支持字節(jié)寫入以及隨機(jī)讀取和序列讀取功能，并有全部內(nèi)存寫保護(hù)引腳，用于保護(hù)內(nèi)存內(nèi)容。具有工作電壓寬（~），擦寫次數(shù)多（大于10000次），寫入速度快等（小于10ms）、占用I/O少等特點(diǎn)。單片機(jī)做主控制器時(shí)，發(fā)出起始信號后，立即發(fā)送尋址地址，此時(shí)所有掛在I2C總線上的器件都將此尋址地址與自己的器件地址比較，相同則該器件被選中。主器件在發(fā)送啟動命令后開始傳送，主器件發(fā)送相應(yīng)的從器件的地址，8位從器件地址的高4位固定為1010。接下來的3位（）用來定義存儲器的地址，對于AT24C02位無意義。最后一位為讀寫控制位?！?”表示讀操作，“0”表示寫操作。 AT24C02從器件尋址其中A2A1A0的取值由該芯片上A0A2引腳具體的接法決定，若A0A2全接GND，則A0A2取0，該芯片的寫地址為A0H，讀地址為A1H，若A0A2全接VCC，則A0A2取1，該芯片的寫地址則為AEH，讀地址為AFH，A0A2對應(yīng)8種接法，即8個(gè)器件地址，所以I2C總線上最多可同時(shí)擴(kuò)展8片AT24C02。 AT24C02存儲模塊設(shè)計(jì)電路圖圖中AT24C02的3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)10K的電阻上拉。第7腳需要接地。WP接地，A0，A1和A2也接地，這樣芯片的地址為0。該芯片的寫地址為A0H，讀地址為A1H。AT24C02規(guī)定當(dāng)SCL為高電平時(shí)，SDA由高變低，為起始條件。SCL為高電平時(shí)，SDA由低變高，為停止條件，而傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，SCL必須為低電平。SCL的上升沿，數(shù)據(jù)從單片機(jī)由SDA輸入E2PROM，SCL的下降沿，數(shù)據(jù)從E2PROM由SDA輸出到單片機(jī)。起始/： AT24C02開始、停止時(shí)序圖AT24C02在接收到起始信號和從器件地址之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號，如果器件已選擇了寫操作，則在每接收一個(gè)8位字節(jié)之后響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號。當(dāng)AT24C02工作于讀模式時(shí)，在發(fā)送一個(gè)8位數(shù)據(jù)后釋放SDA線并監(jiān)視一個(gè)應(yīng)答信號一旦接收到應(yīng)答信號，AT24C02繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，如主器件沒有發(fā)送應(yīng)答信號，器件停止傳送數(shù)據(jù)且等待一個(gè)停止信號。 ： AT24C02應(yīng)答信號時(shí)序圖AT24C02的存儲是通過時(shí)序去控制，其中SCL、。通過單片機(jī)的程序去控制SCL、SDA，然后按硬件的接法寫入固定的地址。將要存儲的數(shù)據(jù)寫入或讀出，這樣就做到了上電后恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)。這個(gè)系列的芯片有8腳DIP（雙列直插）封裝，8腳SIOC（表面貼裝）封裝，一部分還有14腳SOIC封裝。此次用的是8腳DIP（雙列直插）封裝。3．6 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 蜂鳴器報(bào)警電路 當(dāng)考慮到，實(shí)時(shí)溫度與速度超過了設(shè)定值。那么關(guān)掉加熱與加速裝置是很必然的，但還是不能提醒用戶此時(shí)的工作狀態(tài)。因此按照要求與更人性化設(shè)計(jì)，報(bào)警電路是很必要的。下面設(shè)計(jì)了兩套方案。方案一：，是通過光耦實(shí)現(xiàn)電氣隔離，起到了抗干擾的作用。，再經(jīng)7407驅(qū)動后經(jīng)過耦合使蜂鳴器響。，光敏二極管不導(dǎo)通，光耦輸出高電平此時(shí)蜂鳴器響。 帶光耦的報(bào)警電路圖方案二：。它是通過控制NPN管的導(dǎo)通與截止，去控制蜂鳴器的通斷。，三極管就導(dǎo)通，蜂鳴器就響。，蜂鳴器就停止蜂鳴。，去控制蜂鳴器的叫聲。，來得到不同的叫聲。本次設(shè)計(jì)就是通過這樣的原理，設(shè)計(jì)了幾種不同的蜂鳴聲音。方案一抗干擾能力較強(qiáng)，但電路較復(fù)雜，電路成本較高。而且由于只是一個(gè)起提示作用的報(bào)警電路，稍有干擾對電路影響不大。所以選擇了方案二。它只通過一個(gè)三極管的通斷來控制蜂鳴器，既簡單又容易控制。 發(fā)光二極管指示電路發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱LED。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。： LED指示電路第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 軟件程序設(shè)計(jì)要求本軟件設(shè)計(jì)包括三個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)分別是：單片機(jī)測溫程序及報(bào)警，單片機(jī)測速程序，顯示程序，存儲程序等。測溫程序主要實(shí)現(xiàn)通過AD590對溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)地采集，精度在小數(shù)點(diǎn)后一位。測速主要實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的測速功能，精度在小數(shù)點(diǎn)后一位。顯示程序則是實(shí)現(xiàn)對溫度報(bào)警值的顯示以及對溫度和速度的實(shí)時(shí)顯示。報(bào)警程序用來實(shí)現(xiàn)對超溫現(xiàn)象的報(bào)警。存儲程序主要控制AT24C02對報(bào)警數(shù)據(jù)的存儲功能。 各功能模塊介紹 主程序模塊主程序主要是完成對各個(gè)狀態(tài)寄存器的初始化，通過對各個(gè)子程序（采樣，報(bào)警，轉(zhuǎn)換，顯示處理等）的調(diào)用實(shí)現(xiàn)對溫度的采樣和電動機(jī)速度的采樣和控制，：初始化按鍵掃描NY開始 主程序流程圖是否有建按下調(diào)用按鍵處理子程序調(diào)用溫度速度讀取子程序 調(diào)用溫度速度處理與報(bào)警子程序顯示處理 中斷服務(wù)子程序的設(shè)計(jì)