【文章內(nèi)容簡介】 維持其固有運動狀態(tài)的一種性質(zhì)。反電動勢系數(shù) 電機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動勢相對于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)，也稱發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動勢系數(shù)。 功率密度 電機每單位質(zhì)量所能獲得的輸出功率值。功率密度越大，電機的有效材料的利用率就越高。 直流電機的運用 用單片機控制直流電機時，需要加驅(qū)動電路，為直流電機提供足夠大的驅(qū)動電流。使用不同的直流電機，其驅(qū)動電流也不同，我們要根據(jù)實際需要選擇合適的驅(qū)動電路，通常有以下幾種驅(qū)動電路：三極管電流放大驅(qū)動電路、電機專用驅(qū)動模塊（如 L298N）和達(dá)林頓驅(qū)動器等。如果是驅(qū)動單個電機，并且電機的驅(qū)動電流較大，可直接選用市場上現(xiàn)成的電機專用驅(qū)動模塊，這種模塊接口簡單，操作方便，并可為電機提供較大的驅(qū)動電流，不過它的價格要貴一些。 達(dá)林頓驅(qū)動器 它實際上是一個集成芯片，單塊芯片同時可驅(qū)動 8個電機，每個電機由單片 機基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 12 的一個 I/O 口控制，當(dāng)需要調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速時，使單片機的相應(yīng) I/O 口輸出不同占空比的 PWM 波形即可。 PWM是英文 Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制）的縮寫，它是按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，我們在控制系統(tǒng)中最常用的是矩形波 PWM 信號，在控制時需要調(diào)節(jié)PWM 波的占空比。占空比是指高電平持續(xù)時間在一個周期時間內(nèi)的百分比?？刂齐姍C的轉(zhuǎn)速時，占空比越大，速度越快，如果全為高電平，占空比為 100%時，速度達(dá)到最快。 當(dāng)用單片機 I/O 口輸出 PWM 信號時，可 以采用以下三種方法： （ 1） 利用軟件延時。當(dāng)高電平延時時間到時，對 I/O 口電平取反變成低電平，然后再延時；當(dāng)?shù)碗娖窖訒r時間到時，再對該 I/O 口電平取反，如此循環(huán)就可得到 PWM 信號。 （ 2） 利用定時器?？刂品椒ㄍ?，只是在這里利用單片機的定時器來定時進(jìn)行高、低電平的翻轉(zhuǎn)，而不用軟件延時。 （ 3） 利用單片機自帶的 PWM 控制器。 STC12 系列單片機自身帶有 PWM 控制器，STC89 系列單片機無此功能，其他型號的很多單片機也帶有 PWM控制器，如 PIC單片機、 AVR 單片機等 。 L298N 的原理圖 恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動芯片 L298N， L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4通道邏輯驅(qū)動電路。可以方便的驅(qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進(jìn)電機。 L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達(dá) 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的 IO 口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。 L298N 可接受標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS可接 4． 5～ 7 V 電壓。 4 腳 VS接電源電壓， VS電壓范圍 VIH為＋ 2． 5～ 46 V。輸出電流可達(dá) 2． 5A，可 驅(qū)動電感性負(fù)載。 1腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 L298 可驅(qū)動 2個電動機， OUT1， OUT2 和 OUT3， OUT4 之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。 EnA， EnB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。 基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 13 L298N 模塊運用如下： 表 L298 功能模塊 In1 In2 運轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 X X 停止 1 1 0 正傳 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 由表 可知 EnA為低電平時，輸入電平對電機控制起作用，當(dāng) EnA為高電平，輸入電平為一高一低，電機正或反轉(zhuǎn)。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。 L298N 的引腳圖如下所示： 圖 9 L298N 引腳圖 L298N 驅(qū)動模塊在該設(shè)計中的運用圖如下所示： 圖 10 L298N 控制電機圖 15 腳是輸出電流反饋引腳，其它與 L293D相同。在通常使用中這兩個引腳也可以直接接地。上圖是其與 51單片機連接的電路圖 。 基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 14 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 硬件系統(tǒng)主要由音樂模塊，時鐘模塊和液晶模塊，噴泉模塊四部分組成， 其中每一部分相 輔相成，兩個單片機之間利用串口通信， 達(dá)到一個單片機控制另一個單片機的效果 . 音樂噴泉電路模塊的設(shè)計 音樂噴泉設(shè)計主要由音樂播放模塊和 直流電機模塊兩部分組成。單片機即可以分別控制噴泉噴水和音樂響，也可以同時控制。 噴泉噴放與停止的設(shè)計 本設(shè)計中， 噴泉主要用到無線控制和按鍵控制兩種。 1 通過無線發(fā)送模塊 發(fā)送信號，接受模塊 接受 后，輸出到單片機 1引腳， 單片機 1 通過對引腳檢測的不同值進(jìn)行不同的操作，達(dá)到穩(wěn)定控制的效果。 2 按鍵控制，是單片機 1直接檢測按鍵 I/O口的值，然后通過 I/O 的值 做出相應(yīng)反應(yīng)，來達(dá)到控制噴泉的效果。 圖 12 L298N 控制運用圖 音樂與 LED 的開啟與關(guān)閉 基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 15 音樂的控制中， 主要運用到無線控制也按鍵控制兩類，當(dāng)單片機 1接收到信號后，做出相應(yīng)反應(yīng)，通過串口通信發(fā)送到單片機 2，控制音樂的開啟與關(guān)閉。LED 是伴隨著音樂的響起而開始經(jīng)行環(huán)形閃爍的， 1 通過 通過無線發(fā)送模塊發(fā)送信號，接受模塊接受后，輸出到單片機 1引腳，單片機 1 通過對引腳檢測的不同值進(jìn)行不同的操作，并通過串行通信口 P3^1 口發(fā)送到單片機 2，經(jīng)行相應(yīng)的開于與關(guān)閉操作。 2 按鍵控制，是單片機 1直接檢測按鍵 I/O口的值，然后通過 I/O 的值做出相應(yīng)反應(yīng)，通過串行通信口 P3^1 口發(fā)送到單片機 2，來達(dá)到控制音樂的效果。 圖 13 單片機控制音樂，流水燈 電路 圖 溫控與時間顯示的設(shè)計 溫度主要通過溫度傳感器讀取溫度傳到單片機，通過 I/O 傳到液晶，并顯示出來。時間的設(shè)計通過時鐘芯片控制，并傳到單片機后，顯示在液晶上面。 基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 16 溫度傳感器的介紹 的主要特性 （ 1） 適應(yīng)電壓范圍更寬， 電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （ 2）測溫范圍－ 55℃～＋ 125℃，在 10℃～ +85℃時精度為177。 ℃。 （ 3）可編程的分辨率為 9～ 12位，可在至多在 750ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成為 12位的數(shù)字，測溫可分辨率為 ℃。 （ 4）獨特的單線接口方式， DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。 （ 5） DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20可以并聯(lián)在唯一的單線結(jié)構(gòu)上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20與單片機的連接電路非常簡單，引腳１（ GND）接地，引腳 3(VCC)接電源 +5V，引腳 2（ DQ）接單片機輸入／輸出一個端口，電源＋ 5V和信號線（ DQ）間接有一個 。 圖 14 DS1B820 的運用 圖 DS12C887 時鐘芯片介紹 DS12C887 實時時鐘芯片功能豐富，可以用來直接代替 IBM PC 上的時鐘日歷芯片 DS12887，同時，它的管腳也和 MC146818B、 DS12887 相兼 容。由于 DS12C887 能夠自動產(chǎn)生世紀(jì)、年、月、日、時、分、秒等時間信息，其內(nèi)部又增加了世紀(jì)寄存器，從而利用硬件電路解決子 “ 千年 ” 問題； DS12C887 中自帶有鋰電池，外部掉電時，其內(nèi)部時間信息還能夠保持 10 年之久；對于一天內(nèi)的時間記錄，基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 17 有 12 小時制和 24 小時制兩種模式。在 12 小時制模式中，用 AM 和 PM 區(qū)分上午和下午；時間的表示方法也有兩種，一種用二進(jìn)制數(shù)表示，一種是用 BCD 碼表示； DS12C887 中帶有 128 字節(jié) RAM，其中有 11 字節(jié) RAM 用來存儲時間信息，4 字節(jié) RAM 用來存儲 DS12C887 的控制信息，稱為控制寄存器， 113 字節(jié)通用 RAM 使用戶使用；此外用戶還可對 DS12C887 進(jìn)行編程以實現(xiàn)多種方波輸出，并可對其內(nèi)部的三路中斷通過軟件進(jìn)行屏蔽 。 圖 15 DS12C887 引腳圖 DS12C887 的引腳排列如圖 1 所示，各管腳的功能說明如下： GND、 VCC： 直流電源，其中 VCC 接 +5V 輸入， GND 接地，當(dāng) VCC 輸入為 +5V 時，用戶可以訪問 DS12C887 內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)，并可對其進(jìn)行讀、寫操作；當(dāng)VCC 的輸入小于 + 時，禁止 用戶對內(nèi)部 RAM 進(jìn)行讀、寫操作，此時用戶不能正確獲取芯片內(nèi)的時間信息；當(dāng) VCC 的輸入小于 +3V 時， DS12C887 會自動將電源發(fā)換到內(nèi)部自帶的鋰電池上，以保證內(nèi)部的電路能夠正常工作。 MOT： 模式選擇腳， DA12C887 有兩種工作模式，即 Motorola 模式和 Intel 模式，當(dāng) MOT 接 VCC 時，選用的工作模式是 Motorola 模式，當(dāng) MOT 接 GND 時，選用的是 Intel 模式。本文主要討論 Intel 模式。 SQW：方波輸出腳，當(dāng)供電電壓 VCC 大于 時， SQW 腳可進(jìn)行方波輸 出，此時用戶可以通過對控制寄存器編程來得到 13 種方波信號的輸出。 AD0～ AD7：復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線，該總線采用時分復(fù)用技術(shù)，在總線周期的前半部分，出現(xiàn)在 AD0～ AD7 上的是地址信息，可用以選通 DS12C887 內(nèi)的 RAM，基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 18 總線周期的后半部分出現(xiàn)在 AD0～ AD7 上的數(shù)據(jù)信息。 AS： 地址選通輸入腳，在進(jìn)行讀寫操作時， AS 的上升沿將 AD0～ AD7 上出現(xiàn)的地址信息鎖存到 DS12C887 上，而下一個下降沿清除 AD0～ AD7 上的地址信息，不論是否有效， DS12C887 都將執(zhí)行該操作。 DS/RD：數(shù)據(jù) 選擇或讀輸入腳，該引腳有兩種工作模式，當(dāng) MOT 接 VCC 時，選用 Motorola 工作模式，在這種工作模式中，每個總線周期的后一部分的 DS 為高電平，被稱為數(shù)據(jù)選通。在讀操作中， DS 的上升沿使 DS12C887 將內(nèi)部數(shù)據(jù)送往總線 AD0～ AD7 上，以供外部讀取。在寫操作中， DS 的下降沿將使總線 AD0～AD7 上的數(shù)據(jù)鎖存在 DS12C887 中；當(dāng) MOT 接 GND 時，選用 Intel 工作模式，在該模式中，該引腳是讀允許輸入腳，即 ReadEnable。 R/W：讀 /寫輸入端，該管腳也有 2 種工作模式，當(dāng) MOT 接 VCC 時， R/W 工作在 Motorola 模式。此時，該引腳的作用是區(qū)分進(jìn)行的是讀操作還是寫操作，當(dāng) R/W 為高電平時為讀操作， R/W 為低電平時為寫操作；當(dāng) MOT 接 GND 時，該腳工作在 Intle 模式，此時該作為寫允許輸入，即 Write Enable。 CS：片選輸入，低電平有效。 IRQ： 中斷請求輸入，低電平有效，該腳有效對 DS12C887 內(nèi)的時鐘、日歷和RAM 中的內(nèi)容沒有任何影響，僅對內(nèi)部的控制寄存器有影響，在典型的應(yīng)用中，RESET 可以直接接 VCC，這樣可以保證 DS12C887 在 掉電時，其內(nèi)部控制寄存器不受影響。 在 DS12C887 內(nèi)有 11 字節(jié) RAM用來存儲時間信息， 4 字節(jié)用來存儲控制信息，其具體垢地址及取值如表 1 所列。由表 1 可以看出： DS12C887 內(nèi)部有控制寄存器的 AB 等 4 個控制寄存器，用戶都可以在任何時候?qū)ζ溥M(jìn)行訪問以對DS12C887 進(jìn)行控制操作。 在各種設(shè)備、家電、儀器、工業(yè)控制系統(tǒng)中，可以很容易地用 DS12C887 來組成時間獲取單元，以實現(xiàn)各種時間的獲取。 Dallas 公司的時鐘日歷芯片 DS12C887 功能豐富，使用簡單，可 能性高，是時間產(chǎn)生電路的良好選擇 ， DS12C887 自帶電源，簡化了電路，而且為電路的穩(wěn)定性的提高起到了很大的幫助 。 基于單片機 無線音樂噴泉的模擬設(shè)計 19 LM12864 液晶顯示器的介紹 帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4位 /8 位并行、 2 線或 3線串行 多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128個 16*8 點 ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 161 6點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 表 12864 液晶引腳功能圖 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整