【文章內容簡介】 數碼管采用共陰極，由于 AT89C52 單片機每個 I/O 的拉電流只 有 1— 2mA。所以在位碼和段碼都加上了三級管來進行驅動，如圖 所示。 圖 顯示電路圖 點滴速度控制電路設計 系統(tǒng)將點滴速度采集信號和儲液信號進行處理后，在相應的單片機的 I/O控制口輸出對應的控制信號來驅動電動機的正反轉，從而進行精確的控制。 點滴的控制其實是靠單片機檢測滴速，得到一個反饋量，輸出一定信號驅動電動機，控制電動機的正轉或反轉，進而帶動儲液瓶的上升或下降來調節(jié)滴斗的高度即控制點滴的速度。電動機驅動電路就如圖 示。 采用的是 H 型的開關驅動電路。整個的電路可以分為兩級 ：第一級接單片機的 I/O 口，用射級跟隨電路加大電流的驅動能力；第三級才是驅動電路。當 為高電平時， Q5 導通， Q3， Q7 導通，電動機兩端的電壓為 +5V，電動機正 計算機控制課程設計 15 轉；當 為高電平時， Q6 導通， Q4， Q8導通，電動機兩端的電壓為 5V，電動機反轉。本電路采用的是 H 型的開關驅動電路。整個的電路可以分為兩級：第一級接單片機的 I/O 口，用射級跟隨電路加大電流的驅動能力；第三級才是驅動電路。當 為高電平時， Q5 導通， Q3， Q7導通，電動機兩端的電壓為 +5V，電動機正轉；當 為高電平時， Q6 導通， Q4， Q8 導通，電動機兩端的電壓為5V，電動機反轉。點滴控制靠單片機檢測滴速，得到一個反饋量，輸出一定信號控制電機上升或下降調節(jié)滴斗的高度。 圖 電機驅動電路 在電動機上安裝一個連桿，連桿的另一頭接 S1 開關，每當電動機旋轉一周，四 S1 開關閉合一次，則通過單片機的 口就可以送入一個計數信號。在單位時間內觀察計數值即可的到電動機的轉速。圖 所示的電路為電動機的速度采集電路。 計算機控制課程設計 16 圖 電機轉速采集電路 單片機模塊 時鐘電路 STC89C52 內部有一個用于構成振蕩器 的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖 (a) 所示。在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。 外部方式的時鐘電路如圖 （ b)所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。本次設計選用內部方式的時鐘電路。 計算機控制課程設計 17 (a)內部方式時鐘電路 (b)外部方式時鐘電路 圖 （ a)(b)時鐘電路 復位電路 復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新動。 RST 引腳 是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24 個振蕩周期 (即二個機器周期 )以上。若使用頗率為 6MHz 的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過 4us 才能完成復位操作。 整個復位電路包括芯片內、外兩部分。外部電路產生的復位信號 (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的 S5P2 時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內部復位操作所需要的信號。 復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。 上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，其電路如 圖 （ a）所示。這佯，只要電源 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。 按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經電阻與 Vcc 電源接通而實現的，其電路如圖 （ b）所示。而按鍵脈沖復位則是利用 RC 微分電路產生的正脈沖來實現的。其電路如圖 （ c）所示。 計算機控制課程設計 18 (a)上電復位 (b)按鍵電平復位 (c)按鍵脈沖復位 圖 (a)(b)(c)復位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數適用于 6MHz 晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于 2 個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖 （ b）上電復位方式。 4 軟件設計 系統(tǒng)的主程序設計 主程序構成無限循環(huán)，主要完成單片機初始化， 關 中斷，菜單顯示內容初始化，按鍵掃描 ，電機運行，計時 等功能。 計算機控制課程設計 19 單 片 機 初始 化 設 置顯 示 狀 態(tài)有 鍵 操 作 ？鍵 碼 分 析命 令 鍵 ？數 碼 鍵 處理設 定 鍵 ？設 定 時 間開 始 計 時到 達 時 間 ？電 機 控 制 鍵 ？電 機 工 作是 否 完 成 ？電 機 停 止YNYNNYYNYN開 始 圖 檢測點滴速度子程序 檢測點滴速度子程序主要是用與系統(tǒng)信號的采集 。經過光電傳感器采集，后由施密特觸發(fā)器整形，輸出到單片機的端口送入單片機內部。檢測點滴速度子程序如圖 所示。 計算機控制課程設計 20 開始滴速檢測讀出6秒內液速度送數目到BUFER,累加得到滴速 圖 檢測點滴速度子程序 儲液檢測子程序 本程序主要是用于測量儲液瓶內部的液位高度的，當液位低于 2～ 3cm 時，發(fā)出報警信號。如果液位的高度不在此區(qū)間內，則點滴的速度照常采集，并送入單片機內部。其儲液子程序流程圖如圖 所示。 開 始光 電 傳 感信 號 變 化否 ？發(fā) 出 警 報 ，儲 液 面 進 入 2到 3 C M 的 警戒 水 位進 入 測 點 滴速 度 子 程 序 圖 儲液子程序流程圖 計算機控制課程設計 21 點滴速度控制子程序 根據題目的設計要求，首先讀出 6 秒內的點滴的數目（ 將一分種平均劃分成十分），進而得到當前的點滴的速度。根據其設定的速度值與當前的點滴的速度的誤差來確定電動機的正轉與反轉，即控制儲液瓶的位置的高低，進一步影響下一個 6 秒內的點滴的速度，如此的循環(huán)往復。其點滴速度的電動機控制程序流程圖如 所示。 開 始當 前 值 與 設 定值 比 較電 機 正 轉 儲液 瓶 下 降 ，滴 速 變 低電 機 維 持 ，滴 速 穩(wěn) 定電 機 反 轉 ，儲 液 瓶 上升 ， 滴 速 變快等 于大 于 小 于 圖 點滴速度的電動機控制程序流程圖 鍵盤顯示子程序 鍵盤及顯示字程序主要是用于判斷速度有沒有調整的動向和點滴速度的顯示（包括當前值和設定值）。其程序流程圖如 所示。 計算機控制課程設計 22 開 始初 始 化數 據 轉 化 為B C D 碼 查 表進 入 緩 沖 區(qū)判 斷 有 沒有 鍵 盤 的按 下延 時 子 程 序顯 示繼 續(xù) 掃 描 顯示YN 圖 系統(tǒng)鍵盤顯示子程序 計算機控制課程設計 23 5 結論 本系統(tǒng)完成了在滴斗處檢測點滴速度，并制作了一個數碼管顯示裝置，能動態(tài)顯示點滴速度（滴 /分）。通過改變高度控制點滴速度，點滴速度可用鍵盤設定并顯示，設定范圍為 20~150(滴 /分 )，誤差在要求范圍內。 點滴速度的測量比較精確，在全量程內其誤差小于 3(滴 /分 )。設置點滴速度功能中，控制精度在全量程范圍內優(yōu)于 4(滴 /分 )，但是還是有一定的誤差，經分析主要是由以下原因造成的： 1 由于瓶中的水不斷減少，造成水滴的下 落速度不均勻。 2 在測量水滴的實際滴速時，是通過控制秒表計時來獲得時間數據，從數碼管的后三位讀出點滴的滴數，由于人在控制秒表時有誤差，這也是引入測量誤差的一個原因。 2 中斷處理的進入和中斷處理程序都會有一定時間的延時，這也是造成測量誤差的一個因素。 3 在動態(tài)控制時，由于瓶處于運動狀態(tài)，其上升、下降運動不可避免的會產生加速度，導致水滴下落時速度不穩(wěn)定。 4 算法本身不可能是完全精確的，必然存在舍入誤差等，這些誤差會影響測量結果。 6 總結和體會 本次設計綜合運用了各類傳感器。同時查閱了大量相關 資料，包括查閱相關書籍和網上的資料，獲得了一些相關信息。在方案設計方面，討論篩選出最優(yōu)的設計方案，比如在設計顯示電路時我們放棄 LCD 液晶來顯示 ,而直接運用了數碼管顯示電路。 通過這次的設計與制作，讓我了解設計電路的程序與設計理念。通 計算機控制課程設計 24 過這次學習，讓我們對各種電路都有了大概的了解，對于我們以后的學習有很大的幫助。 這次課設中，我充分利從用了計算機控制技術的原理，也 逐步了解 了機控 知識 ，在課程設計中，學會了簡單應用。 這個階段也許就是學習的初級階段 ， 最重要的是在枯燥中發(fā)現新奇 ， 逐漸獲得興趣 。 學習的動力大部分來自信心 ，剛 開始的時候不知道該怎么做，查了大量的芯片資料和相關課本知識，在設計過程中也加深了知識的理解，并且在摸索之中設計出原理圖。從中，我體會到抱以極大的信心，耐得住寂寞，并且持之以恒，對