【文章內(nèi)容簡介】 VCC 電源電壓 3 VOB 電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出 4 GND 地 5 GND 地 6 VOA 電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出 7 VCC 電源電源 8 INB 電機(jī)反轉(zhuǎn)輸入 邏輯功能 如表 ： 表 邏輯功能表 INA INB VOA VOB 直流電機(jī) H L H L 正轉(zhuǎn) L H L H 反轉(zhuǎn) L L OPEN OPEN 停止 H H X X X A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8位分辨率、雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的分辨率。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832可是使我們了解 A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。 其特點： 8位分辨率；雙通道 A/D轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 5V電源提供供電輸入電壓在 0~5V之間；工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為 32us；一般功耗僅為15mW。 管腳頂視圖 圖 ： CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8 圖 ADC0832 管腳頂視圖 芯片接口說明 CS_ 片選使能，低電平使能。 CLK 芯片時鐘輸入 GND 芯片參考 0 電位（地）。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 D1 數(shù)據(jù)信號 輸入，選擇通道控制。 D0 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 ADC0832 與單片機(jī)的接口電路 如圖 ： MCS51CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8ADC0832VCC10KR?WR110KR?WR1VCCVCCGNDGND 圖 接口圖 正常情況下 ADC0832與單片機(jī)接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS， CLK， D0， D1。但由于 D0端與 D1端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 D0和 D1并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)上使用。當(dāng) ADC0832未工作時其 CS輸入端應(yīng)為 高電平，此時芯片禁用。 D0/D1的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時，須先將 CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片使能端 CLK輸入時鐘脈沖， D0/D1端則使用 D1端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第 1個脈沖的下沉之前 D1端必須是高電平，表示啟始信號。在第 3個脈沖下沉之前 D1端應(yīng)輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。 運放電路 LM324 LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單元電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著特點 ，該運算放大器可以工作的低到 或者高達(dá) 32伏的電源下，靜態(tài)電流大致為 MC1471的靜態(tài)電流的五分之一，共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性，輸出電壓范圍也包含負(fù)電源電壓。 其特點如下： 1 短路保護(hù)輸出； 2 真差動輸入及； 3 低輸入 偏置電流：最大為 100納安； 4 單電源工作： 32伏； 5 每一封裝四個放大器； 6 內(nèi)部補償； 7 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源； 8 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出； 9 在輸入端的靜電嵌位增加可靠性而不影響器件的工作。 第四章 硬件設(shè)計方案 數(shù)碼 管顯示設(shè)計 在設(shè)計該課題時，首先想到的是通過課題的設(shè)計能夠顯示出吊物的高度和吊物的重量，從而有效的設(shè)計可以從數(shù)碼管上顯示出塔吊所運行的狀況。在應(yīng)用數(shù)碼管進(jìn)行顯示時，首先需要考慮的問題是驅(qū)動電流，與發(fā)光二極管相同，數(shù)碼管的發(fā)光段也需要串聯(lián)限流電阻，以共陽極為例，串聯(lián)的限流電阻阻值越大，電流越小，亮度越低；電阻值越小，電流越大，亮度越高。在使用限流電阻時需要在每一段線上都串聯(lián)限流電阻，而不要在公共端上串聯(lián)電阻，如果在公共端上串聯(lián)一個限流電阻，則在顯示不同數(shù)字時，將會造成數(shù)碼管的亮度不同。 用三極管控制共陽極數(shù)碼管 是利用三極管的開關(guān)特性，比如用 pnp三極管的話，集電極接地，然后通過基極控制三極管的通斷，當(dāng)通過單片機(jī)給基極一個低電平時，發(fā)射極導(dǎo)通，集電極與發(fā)射極也之間也導(dǎo)通了，一般都是用三極管控制數(shù)碼管的位選引腳。簡單地說就集電極和發(fā)射極相當(dāng)于一個開關(guān)，基極是控制端，基極給高電平是，開關(guān)是斷開基極給低電平時，開關(guān)合上 。 設(shè)計圖如圖 ： 680R2680R3680R4680R5680R6680R7680R8680R91KR101KR11K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1K1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Q18550abcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpQ28550+5V+5V 圖 數(shù)碼管顯示電路 壓力傳感器電路設(shè)計 由于力的大小無法直接讀出觀測到，需要通過一定的轉(zhuǎn)換條件可以顯示出要測得數(shù)據(jù)大小，通過壓力傳感器形變量的改變， 通過電壓的輸出可以有效地轉(zhuǎn)換所得力的 大小。壓力傳感器是將輸入的機(jī)械應(yīng)變 ε 轉(zhuǎn)換為變化的變換元件。電阻變換器的輸入應(yīng)變 ε =Δ L/L，即材料的長度相對變化量，它是一個無量綱的相對值。通常 ε =106 為一個微應(yīng)變。電阻變 換器的輸出量為電阻值的相對變化量Δ R/R。電阻變換器有金屬電阻變換器和半導(dǎo)體電阻變換器兩種類型。根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)：Δρ /ρ =? π 且ρ =Eε 其中：?是應(yīng)力（ F/S)。π 是壓阻系數(shù)， π =(40~80)*1011m2/N,E是彈性變量， E=*1011N/m2,所以電阻的相對變化 為（Δ R/R）≈ π Eε 要測量其他物理量，如壓力、力、加速等，就要先將應(yīng)變片貼在相應(yīng)的彈性元件上，這些物理量被轉(zhuǎn)換為彈性元件的應(yīng)變，再經(jīng)應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻輸出量。 壓阻式傳感器的滿量程輸出信號為 70~350mV不等，其輸出阻抗很高，這就要求放大電路也有很高的輸入阻抗，不從傳感器輸出端吸收電流，以免破壞傳感器的工作狀態(tài)，這里介紹的是有芯片 LM324組成的運放電路。 LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。該四放大器可以工作在低到 32伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性 其工作特點 作： 3V~32V ：最大 100nA 。 的功能。 經(jīng)過 LM324 放大的約 0~5V 之間的電壓信號經(jīng)常 adc0832 的處理，把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供單片機(jī)軟件處理操作。 作為單通道 模擬信號輸入時 ADC0832 的輸入電壓是 0~5V且 8 位分辨率時的電壓精度為 。如果作為由 IN+與 IN輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行 IN+與 IN的輸入時，如果 IN的電壓大于 IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為 00H。通過前一級輸出的電壓信號，通過 ADC0832 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并且轉(zhuǎn)換時間為 32uS，所以 A/D 轉(zhuǎn)換頻率可以很快，數(shù)據(jù)的讀取以程序子程序的調(diào)用的形式出現(xiàn)，方便了程序的移植。經(jīng)過單片機(jī)軟件程序的設(shè)計，把數(shù)據(jù)存儲下來，為塔 吊高度顯示提供必要的數(shù)據(jù)。 其設(shè)計圖如圖 所示： RdRaRcRbR110CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8U3ADC0832680R16680R1720KR18+5V+5V2311411U8LM324+5V 圖 壓力傳感器電路 驅(qū)動直流電機(jī)電路設(shè)計 電機(jī)驅(qū)動電路首先要從編碼器著手，本設(shè)計采用 對方向盤旋轉(zhuǎn)角度的測量選用電編碼器作為傳感器，其輸出電路選用集電極開路型，輸出分辨率選用 360個脈沖 /圈，考慮到 電機(jī) 轉(zhuǎn)動是雙向的，既可順時針旋轉(zhuǎn)，也可逆時針旋轉(zhuǎn)，需要對編碼器的輸出信號鑒相后才能計數(shù)。 常用的光電編碼器有 3相輸出， A相、 B相和 Z相， AB兩相一圈輸出 N的脈沖， z相一圈輸出一個脈沖， AB兩相相位差 90， A超前則正轉(zhuǎn)， B超前則反轉(zhuǎn)。鑒相電路用來分辨 A相超前還是 B相超前，即實現(xiàn)判斷當(dāng)前編碼 器的旋轉(zhuǎn)方向，我使用的方案是參考網(wǎng)絡(luò)上的經(jīng)典電路， 74LS00與非門， 74LS86異或門， 74LS379D觸發(fā)器搭出來的電路。 當(dāng) 編碼器順時針旋轉(zhuǎn)時 ,A相信號在相位上超前 B 1/4周期。經(jīng)過 D觸發(fā)器后， Q1為高電平， Q2為低電平， C1保持低電平。 相反之，當(dāng)逆時針方向旋轉(zhuǎn)時， C1將保持低電平， C2形成的計數(shù)脈 沖可作為雙向計數(shù)器“ ”端的輸入信號，從而完成對編碼器輸出脈沖的計數(shù)。實際應(yīng)用中可根據(jù)編碼器每圈輸出脈沖數(shù)來增減可逆計數(shù)的個數(shù)，如編碼器分度為 1024脈沖 /轉(zhuǎn)，另外，利用 A、 B信號相位相差 90度的特點在計數(shù)電路的前端增加倍頻電路，可以提高編碼器的測量精度。 經(jīng)過 單片機(jī)的軟件控制 ， 經(jīng)過單片機(jī)芯片輸出不同的高低電壓信號來驅(qū)動 從而確定電機(jī)的運行狀況。通過 DJ1+和 DJ1電平高低情況來進(jìn)行控制電機(jī)。下面介紹一下有關(guān)電機(jī)驅(qū)動芯片 AE2501B管腳功能的介紹：其中 1腳控制電機(jī)正轉(zhuǎn)輸入信號， 8腳控制電機(jī)反轉(zhuǎn)輸入信號， 3腳控制電機(jī)反轉(zhuǎn)輸出， 6腳控制電機(jī)正轉(zhuǎn)輸出， 4和 5腳接地端， 2和7腳接電源端。邏輯功能如下： (1)當(dāng) 1腳（ INA）為高電平， 8腳（ INB）為低電平時，電機(jī)正轉(zhuǎn)。 (2)當(dāng) 1腳（ INA）為低電平， 8腳（ INB）為高電平時，電機(jī)反轉(zhuǎn)。 (3)當(dāng) 1腳（ INA） 為低電平， 8腳（ INB）為低電平時，電機(jī)停止。（ 4）禁止是 1和 8腳同為高電平。通過輸入高低電平的不同，從而有效地控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到所預(yù)期的效果。 其設(shè)計總結(jié)電路圖如圖 ： 12P1bianmaqiCLR1CLK91D41Q21Q32D52Q72Q63D123Q103Q114D134Q154Q14U6SN74LS175123U7A74LS00456U7B74LS00CLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U974LS193CLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U1074LS193+5VD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 1122334488776655U5AE2501bMG2MOTOR AC+5V30KR2330KR2247uFC7C6DJ1+ DJ1 圖 電機(jī)驅(qū)動電路 閃光報警電路設(shè)計 閃光報警是最 簡單，也是最常用的一種報警方式。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的閃光報警就是在控制指示燈的程序中加入定時程序，按一定的時間間隔來交替點亮與熄滅指示燈。閃光報警在硬件連接上非常簡單，通?？衫?AT89C5 1的 I／ 0口直接驅(qū)動發(fā)光二極管實現(xiàn)，如圖 1所示。該電路中發(fā)光二極管一般反向連接，其正端接 +5V，負(fù)端通過限流電阻與 YO口線相連。限流電阻阻值的選擇要同時考慮發(fā)光二極管的驅(qū)動電流及 I／O口線的負(fù)載能力，一般可 選擇 330n或 ，則只需向相應(yīng)的輸出口輸出低電平。 設(shè)計電路如圖 ： R1D1U1AT89C51+5V 圖 閃光報警電路 若 P1． 0 控制塔吊系統(tǒng)吊鉤重量的超載報警。 結(jié)論 先說明程序設(shè)計，然后再總結(jié)一下設(shè)計心得。 塔吊監(jiān)控的設(shè)計是否成功，關(guān)鍵貫徹兩個方面。軟件和硬件的設(shè)計，軟件是執(zhí)行硬件的驅(qū)動著，某些功能的實現(xiàn)，通過硬件的