【導(dǎo)讀】字式和模擬式兩種。模擬式采用測速發(fā)電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。心的數(shù)字式測量方法。塊和報警模塊為主要部分組成的轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)以一對紅外發(fā)射和接收二極管形。計數(shù)，經(jīng)過內(nèi)部數(shù)據(jù)處理得出轉(zhuǎn)速，并通過1602液晶顯示器顯示出結(jié)果。超過其所設(shè)定的數(shù)值時，系統(tǒng)對其進行報警。通過L298N電路調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，從而實?，F(xiàn)在一個電機上對低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速的測量。

　　

【正文】 第 16 頁 共 42 頁 圖 紅外采集模塊的原理圖 電機驅(qū)動模塊 由于電機在額定電壓下的轉(zhuǎn)速是固定的，為了在同一個電機上測得不同大小的轉(zhuǎn)速，那么就要改變其兩端的電壓，因此在此設(shè)計上加上了一個電機驅(qū)動模塊， 該模塊一以 L298N 為主要芯片， 通過改變 PWM 占空比來控制電機兩端的電壓， 其原理就是開關(guān)管在一個周期內(nèi)導(dǎo)體的時間為 t，周期為 T，則電機兩端的平均電壓 U=Vcc*（ t/T） =aVcc。其中， a=t/T（占空比）， Vcc 是電源電壓。電機的轉(zhuǎn)速與電機兩端的電壓成正比，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成比例，占空比越大，電機轉(zhuǎn)的越快。 從而實現(xiàn)了對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié) 。 L298N 芯片介紹 本設(shè)計采用常用的 L298N 電機驅(qū)動電路， L298 是 SGS(通標(biāo)標(biāo)準技術(shù)服務(wù)有限公司 )公司的產(chǎn)品， 經(jīng)常用到的 是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N 電路 ， 它由 4 通道邏輯驅(qū)動電路 組成 。是一種二相 或者 四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含 兩 個 H 橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準 TTL 邏輯電平信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機。其引腳排列如 圖中所示 。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 17 頁 共 42 頁 圖 L298N 引腳圖 L298N 的引腳功能如下表 所示 。 表 L298N 引腳功能表 引腳 PowerSO Name Function 功能說明 2。3 4。5 Out 1。 Out 2 1Y 1Y2 輸出端 4 6 VS 功率電源電壓 ,此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 5。7 7。9 Input 1。 Input 2 1A 1A2 輸入端， TTL 電平兼容 6。11 8。14 Enable A。 Enable B TTL 電平兼容輸入 1EN、 2EN 使能端，低電平禁止輸出 8 1,10, GND GND 地 9 12 VSS 邏輯電源電壓。 此 引腳 與地必須連接 100nF 電容器 10。 12 13。15 Input 3。 Input 4 2A 2A2 輸入端， TTL 電平兼容 13。 14 16。17 Out 3。 Out 4 2Y 2Y2 輸出端 監(jiān)測 引腳 15 – 3。18 . Not Connected 空 它的引腳 2， 3， 13， 14 為 L298N 芯片輸入到電動機的輸出端，其中引腳 2 和 3 能控制兩相電機，對于直流電動機，即可控制一個電動機。同理，引腳 13 和 14 也可控制一個直流電動機。引腳 6 和 11 腳為電動機的使能接線腳。引腳 5， 7， 10， 12 為單片機常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 42 頁 輸入到 L298N 芯片的輸入引腳。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系 如下表 所示 。 L298 絕對最大額定值如表 所示。 表 L298 芯片引腳邏輯關(guān)系 EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 電機運行情況 H H L 正轉(zhuǎn) H L H 反轉(zhuǎn) H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止 表 L298N 絕對最大額定值 Symbol 符號 Parameter 參 數(shù) Value 數(shù)值 單位 VS Power Supply 電源 50 V VSS Logic Supply Voltage 電源電壓 7 V VI,Ven Input and Enable Voltage 輸入電壓和啟用 – to 7 V IO 峰值輸出電流 (每通道 ) A 非重復(fù)性 (t= 100ms) 3 重復(fù) (80% on –20% off。 ton = 10ms) 直流運行 2 Vsens Sensing Voltage 感應(yīng)電壓 –1 to V Ptot Total Power Dissipation (Tcase=75℃ )總功率耗散 25 W 電機驅(qū)動模塊電路設(shè)計 本次電機驅(qū)動模塊具體的電路如圖 ， 它是由 5V 電源供電， 以 L298N 芯片為主 ， 在硬件電路 的連接上， 將單片機的 ~ 298的 IN1~IN2上，通過改變 ~。 引腳 2與電機正極相連，引腳 3與電機負極相連， VSS 與外接電源相連， VS 與單片機接口處的 5V 穩(wěn)壓電路相連接。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 共 42 頁 圖 電機驅(qū)動模塊原理圖 液晶顯示模塊 在測速系統(tǒng)中顯示部分其著非常重要的作用，它是人機互動的主界面，在測速的過程中，即時準確的反應(yīng)出了電機每一時刻的速度。 本文選擇了 LCD 液晶顯示，相 比于 LED 數(shù)碼管顯示， LCD 顯示具有功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點，它被廣泛用于單片機控制的智能儀儀表和低功耗電子產(chǎn)品中， LCD 智能顯示模塊不但可以顯示字符、漢字和圖像，同時還有可編程功能。且與單片機接口比較方便。 LCD1602 液晶顯示 （ 1）顯示特性 ① 單 5V 電源電壓 ， 低功耗、長壽命、高可靠性 ② 內(nèi)置 192 種字符（ 160 個 5 7 點陣字符和 32 個 5 10 點陣字符） ③ 具有 64 個字節(jié)的自定義字符 RAM， 可自定義 8 個 5 8 點陣字符或四個 ④ 5 11 點陣字符 ⑤ 顯示方式： STN、半透、正顯 ⑥ 驅(qū)動方式： 1/16DUTY， 1/5BIAS ⑦ 視角方向： 6 點 ⑧ 背光方式：底部 LED ⑨ 通訊方式： 4 位或 8 位并口可選 ⑩ 標(biāo)準的接口特性 ， 適配 MC51 和 M6800 系列 MPU的操作時序。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 20 頁 共 42 頁 （ 2） 1602LCD 采用標(biāo)準 的 16 引 腳 接口 如圖 ，各引腳接口說明如表 所示 圖 1602LCD 引腳圖 表 引腳接口說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù) 據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 第 1 腳： VSS 為 電源地 （ GND） 。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 3 腳： VL 為 液晶顯示器的對比度調(diào)整端，當(dāng)它接的是正電源時這時的對比度是最弱的，而當(dāng)它接地時這時的對比度最高，然而當(dāng)對比度過高時顯示器容易 產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，這時我們可以使用一個 10K 的電位器來調(diào)整對比度。 第 4 腳： RS 是選擇寄存器的，當(dāng)它是高電平時我們選擇數(shù)據(jù)寄存器，相反當(dāng)它是低電平時選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 是讀寫信號端，當(dāng)它為高電平時進行的是讀操作，而當(dāng)它是低電平的時候進行寫操作。 第 6 腳： E 端為 使能信號輸入端，輸入 MPU時選擇讀 /寫模塊操作使能信號，讀操作時，高電平有效；寫操作時，低電平有效。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口。 第 15 腳：背光 的正極 5V。 第 16 腳 ： 背光 的負極 0V (4) 1602LCD 的 RAM 地址映射及標(biāo) 準字庫表 如圖 所示 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 共 42 頁 圖 字庫表 顯示模塊的 電路 設(shè)計 顯示模塊的電路圖如下圖 所示。 P1 口與 D0D7 相連作為數(shù)據(jù)輸入輸出， 、 分別與 RS、 R/W 、 E 相連，作為控制信號。 液晶的讀寫由 和 控制。 圖 顯示電路 電源模塊 在 電 子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負電壓輸出的 79系列。三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路， 它們 只有三條引腳輸出，它們 分別是輸入端、接地端和輸出端。 我們看 它的樣子 很像 是普通的三極管， TO 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 共 42 頁 220 的標(biāo)準封裝， 同時我們 也 可以看到 9013 樣子的 TO92 封裝。 用 78/79 系列 的 三端穩(wěn)壓 IC 組成 的 穩(wěn)壓電源所需 要 的外圍元件 很 少，電路內(nèi)部 我們可以看到 過流、過熱 以 及調(diào)整管的保護電路， 它們 使用起來 比較 可靠 與 方便，而且價格 比較 便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中 78 或 79 后面的數(shù)字 是 代表該三端集 成穩(wěn)壓電路的輸出電壓 的 ，如 7806 表示 的 輸出電壓為正 6V， 7909 則 表示輸出電壓為負 9V。 78系列的封裝形式為 TO220，它有一系列固定的電壓輸出，應(yīng)用非常廣泛。每種類型由于內(nèi)部電流的限制以及過熱保護和安全工作區(qū)的保護，使它基本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于 的輸出電流，雖然是按照固定電壓值來設(shè)計的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷螅湍塬@得各種不同的電壓和電流。 在這邊我們選擇 7805 系列的穩(wěn)壓集成電路，它們是 最常用的線性降壓型 DC 轉(zhuǎn)換器 ，這一 系列簡單易用、價格低廉， 到 現(xiàn)在 還在大多電路中采用 。電路中我們輸入 9V的電壓通過 7805 穩(wěn)壓電路 如圖 轉(zhuǎn)為 5V的電壓 。 圖 電源電路 蜂鳴器 報警模塊 在測量轉(zhuǎn)速的 過程中，需要一個報警電路，當(dāng)物體的轉(zhuǎn)動速度超過設(shè)定值時做出報警 ， 用蜂鳴器鳴響和發(fā)光二極管亮來顯示報警狀態(tài)， 單片機的 和 分別控制蜂鳴器與發(fā)光二極管，通過編程使傳感器數(shù)據(jù)與設(shè)定值比較，如果大于則報警，即蜂鳴器鳴叫，發(fā)光二極管閃爍。 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一 體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 。蜂鳴器在電路中用字母 ―H‖或 ―HA‖表示。 (1)蜂鳴器的分類：蜂鳴器按其結(jié)構(gòu)分主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器按其是否帶有信號源又分為有源和無源兩種類型。有源蜂鳴器只需要在其供電端加上額定直流電壓，其內(nèi)部的震蕩器就可以產(chǎn)生固定頻率的信號，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音。無源蜂鳴器可以理解成與喇叭一樣，需要在其供電端上加上高低不斷變化的電信號才可以驅(qū)動發(fā)出聲音。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 42 頁 （ 2）蜂鳴器的 發(fā)聲 原理： 當(dāng)電流通過電磁線圈時，使電磁線圈產(chǎn)生的磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲，因此需要有一定的電流才能夠來驅(qū)動它，單片機 IO 口的引腳輸出的電流較小，單片機輸出的 TTL 電平基本上是 不能驅(qū)動蜂鳴器的，因此我們需要增加一個電流放大電路，我們一般采用一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器。 發(fā)光二極管 發(fā)光 二極管 簡稱為 LED。 如圖 所示， 它是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件，能直接把電轉(zhuǎn)化為光。其最重要的是半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端是負極，另一端是正極，并且需要環(huán)氧樹脂把整個晶封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是 P 型半導(dǎo)體，在整體中占主導(dǎo)地位，而另一部分是 N 型半導(dǎo)體， 它主要是電子。這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個 ―PN 結(jié) ‖。 當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用而作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里和空穴復(fù)合，然后它就會以光子的形式來發(fā)出一定的能量，這就是 LED 的發(fā)光原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成 PN 結(jié)的材料決定的。 圖 發(fā)光二極管內(nèi)部構(gòu)造 報警電路的設(shè)計 本電路如圖 采用一個三極管來放大驅(qū)動蜂鳴器。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 24 頁 共 42 頁 圖 報警電路 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 共 42