【文章內(nèi)容簡介】 直流放大器、有源濾波器、振蕩器及電壓比較器。 三極管陣列 畢業(yè)論文 第 5 頁 共 17 頁 它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)高電流 的 達(dá)林頓管， 其管腳封裝是 DIP16,用來輔助 AT89C2051 的輸出端來輸出數(shù)據(jù)，但同時(shí)它的輸入端應(yīng)接上拉電阻，這里用的是陣列電阻 RNW1,它的數(shù)值為 10K*8。 ULN2020 內(nèi)不僅僅有 7 個(gè)達(dá)林頓三極管，達(dá)林頓三極管集電極開路輸出。步進(jìn)電機(jī)需要一定的電壓，一般至少需要高于 6V電壓。 數(shù)碼管 此數(shù)碼管是一個(gè) 4位七段共陽極數(shù)碼管，實(shí)物如圖 25所示 。 圖 25 數(shù)碼管實(shí)物圖 數(shù)碼管的管腳分為兩類，一類 為 段 的數(shù) 碼信號腳，一類 為 位 的數(shù) 碼信號腳。段 的數(shù)碼一般有 7到 8個(gè)引腳， 4 位數(shù)碼管有 4 個(gè)位碼引腳。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 這里 共陽 極 的接法是， 8個(gè)段 的數(shù) 碼 管 引腳 只用了 7個(gè)， 分別接 7個(gè) 10K的 電阻 、再接單片機(jī)的 P口（哪組接口隨你定，比如說 P0口）。然后 4個(gè)位碼引腳分別通過 4 個(gè)驅(qū)動(dòng)三極管再接電源。三極管 這里選的是 2N2222A。 4個(gè)三極管的基極分別接 4 個(gè) 電阻再接到單片機(jī)端口（比如 P2 口的某 4個(gè)腳）。 由于各位數(shù)碼管的 每 段 的管腳 線 是 并聯(lián) 的 ， 每 段 數(shù) 碼 管 的輸出對各位數(shù)碼管來說都是相同的。因此，在同一時(shí)刻如果各位數(shù)碼管的位選線都處于選通 的 狀態(tài)的話， 8 位數(shù)碼管將顯示相同的字符。若要各位數(shù)碼管能夠顯示出與本位相應(yīng)的字符，就必須采用掃描顯示方式。 在同一時(shí)刻，只有選通的那一位顯示出字符，而其它各位則是熄滅的，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管 能 顯示出將要顯示的字符。 雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而且同一時(shí)刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數(shù)碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位數(shù)碼管 的 顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續(xù)穩(wěn)定地顯示。 畢業(yè)論文 第 6 頁 共 17 頁 三 、 基于單片機(jī) AT89C2051 測速儀的設(shè)計(jì) （ 一 ） 工作原理 測速儀是由一個(gè)光電傳感器及簡單的外圍電路組成。一般來講，它用于測量旋轉(zhuǎn)軸的速度。每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)的數(shù)值（每分鐘轉(zhuǎn)速），對于了解任何旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)都是有價(jià)值的信息。舉例來說，在某一特定的金屬片上，打某一特定大小的孔所使用的最佳 鉆 孔速度；當(dāng)然還可以測量電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速 。 只需要把光電傳感器放到旋轉(zhuǎn)物體如轉(zhuǎn)盤上，只需要在轉(zhuǎn)盤 上光電傳感器對應(yīng)的位置上放置具有較大對比度的標(biāo)記（如白色的膠帶）即可。這樣可以使得從轉(zhuǎn)盤上反射的光強(qiáng)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)有所改變。 為了進(jìn)行測試，使用手電筒照亮旋轉(zhuǎn)物體，從而使得反向光線進(jìn)入探頭。對于電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速測量來說，可以用手電筒從背面打光。 每一次白色的膠帶標(biāo)記旋轉(zhuǎn)通過探頭，光電傳感器便探測到反射光瞬間的增加。單片機(jī)電路對每一次反射光瞬間的增加進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而計(jì)算每分鐘轉(zhuǎn)速，并且在 4個(gè)七段數(shù)碼管上顯示。 光電傳感器放在塑料管內(nèi)，一個(gè)凸透鏡裝在一端。凸透鏡直徑約 1 厘米，焦距是8~10cm.。這種結(jié)構(gòu)就類似修理鐘表的師傅帶 著的靠在眼睛上放大鏡一樣。我們可以直接購買這種放大鏡來完成測速儀的制作。光電傳感器固定在一塊紙板等，它面對著凸透鏡的距離約 8cm， 對光電傳感器進(jìn)行合理的放置。 檢測到的信號先通過三極管 2N2222（ T5）放大，再通過運(yùn)算放大器 CA3140(IC3)放大。運(yùn)算放大器參考電壓點(diǎn)由 R2 和 R3組成的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)得到。 IC3引腳 6 輸出信號給單片機(jī) AT89C2051 的 12 管腳。單片機(jī) AT89C2051 的管腳 12 和 13 是其內(nèi)部模擬比較器的輸入（ +和 ）。管腳 13 使用一個(gè)由電阻 R7 和電位器 VR1 組成的分壓器將輸入電壓調(diào)整 到將近供應(yīng)電壓的一半。 脈沖由光敏三極管 1838 放大后進(jìn)入 AT89C2051 的內(nèi)部比較器，通過軟件，每個(gè)脈沖代表一次物體的旋轉(zhuǎn)，計(jì)算平均每分鐘脈沖的個(gè)數(shù)，由此估算每分鐘轉(zhuǎn)速。最后通過一個(gè)子程序點(diǎn)亮 4 個(gè)七段數(shù)碼管。 這種簡便的光電測速儀可以測量大部分車間工具和許多家電每分鐘的轉(zhuǎn)速，而沒有任何機(jī)械或電子接口。 （二）電路描述 大體上， 這個(gè)系統(tǒng)按硬件可以分為 三 大功能：檢測和初次放大、輸入和處理及輸出顯示。 檢測和放大： 其 原理圖 如圖 31所示。 系統(tǒng)所需電壓為 6V。 檢測到的信號先通過三極管 2N2222（ T5）放大，再進(jìn)一步通過運(yùn)算放大器 CA3140(IC3)放大 。 畢業(yè)論文 第 7 頁 共 17 頁 圖 31 檢測和初次放大原理圖 運(yùn)算放大器參考電壓點(diǎn) ，是 由 R2 和 R3 組成的電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)得到 的 。 R1是三極管2N2222 的上拉電阻； C C6 是濾波電容，防止外界對信號的干擾。 ： 其原理圖 如圖 32所示。 IC3 引腳 6輸出信號給單片機(jī) AT89C2051 的 12 管腳。注意單片機(jī) AT89C2051 的管腳12和 13 是其內(nèi)部模擬比較器的輸入（ +和 ）。 管腳 13使用一個(gè)由電阻 R7和電位器 VR1組成的分壓器將輸入電 壓調(diào)整到將近供應(yīng)電壓的一半。 這里芯片 AT89C2051 的接法為： 4腳、 5腳接 的是 晶振， 旁邊的 C C4 是濾波電容；10腳接地 ； 20 腳接電源， 旁邊的 C2 是濾波電容； 14~19 腳和 11 腳作為輸出 ； 1腳是復(fù)位端 ； 12 腳接輸入信號 ； 13 腳是參考電壓輸入端。 通過 1 腳，電容 C1 和電阻 R6 可以對芯片進(jìn)行軟件復(fù)位；通過 S1 可以對芯片進(jìn)硬件復(fù)位 脈沖由光敏三極管 1838 放大后進(jìn)入 AT89C2051 的內(nèi)部比較器，通過軟件，每個(gè)脈沖代表一次物體的旋轉(zhuǎn)，計(jì)算平均每分鐘脈沖的個(gè)數(shù)，由此估算每分鐘轉(zhuǎn)速，公式如下：轉(zhuǎn)速 N=1 分鐘 /T脈沖 =600000/計(jì)數(shù)器數(shù)值 n。 畢業(yè)論文 第 8 頁 共 17 頁 圖 32 輸入和處理原理圖 3. 輸出 顯示 ： 其原理圖 如圖 33所示。 圖 33 顯示輸出原理圖 由于單片機(jī)芯片輸出的電流非常小，不能直接用來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，所以需要經(jīng) 4 個(gè)BC557 型號 的 三極管的放大，才能去驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示 單片機(jī) P3 口的 腳到 腳分別連接到三極管 T1~T4 的基極，在一個(gè)時(shí)刻選擇其中一個(gè)數(shù)字，需要提供陽極電流給這個(gè)數(shù)碼管的公共電極。 當(dāng)單片機(jī) IC1 的 腳置低，它驅(qū)動(dòng)三極管 T1 到飽和，它提供驅(qū)動(dòng)電流給 4個(gè)七段共陽極數(shù)碼管 DIS1 的引腳 12。與此相似，三極管 T2~T4 分別提供驅(qū)動(dòng)電流給 DIS1的引腳 8 和 9。因此單片機(jī) IC1 的端口使用多路復(fù)用的方式驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，這是分時(shí)復(fù)用的過程。 數(shù)碼管的 各 段 的 數(shù)據(jù)和顯示脈沖每 5ms 刷新一次，因此，即使它是一個(gè)接一個(gè)亮起，畢業(yè)論文 第 9 頁 共 17 頁 但看起來似乎是連續(xù)顯示。 最后通過一個(gè)子程序點(diǎn)亮 4 個(gè)七段數(shù)碼管。 在子程序中，每組顯示結(jié)果都要循環(huán)顯示 255 次。這樣就一切都好了。 （ 三 ） 軟件 設(shè)計(jì) 這個(gè)系統(tǒng)的流程圖如下圖 34所示 。 圖 34 系統(tǒng)流程圖 本設(shè)計(jì)的程序 由匯編語言編寫，并由 8051 交叉匯編器匯編。 程序 有很好的注釋，并且易于理解 。 根據(jù)流程圖， 基于單片機(jī)的測速儀的源程序如 表 31 所示 。 Bit0 BIT 0D3H D0 EQU 44H D1 EQU 45H D2 EQU 0B6H D3 EQU 40H D4 EQU 41H D5 EQU 50H D6 EQU 18H MOVC A,@A+DPTR 。93 MOV R5,A 。FD ORL A,03H 。44 03 MOV P1,A 。F5 90 MOV A,R5 。ED RRC A 。13 RRC A 。13 MOV ,C 。92 B7 畢業(yè)論文 第 10 頁 共 17 頁 D7 EQU 19H D8 EQU 1AH D9 EQU 1BH D10 EQU 55H D11 EQU 0F5H D12 EQU 08H D13 EQU 09H D14 EQU 0AH D15