【導(dǎo)讀】肅螞薆膁肂莁螂肇肂蒄薅羃肁薆螀衿膀芆薃螅腿莈螈肄膈蒀薁肀膇蚃袇羆膆莂蠆袂膆蒄裊螈膅薇蚈肆膄芆袃芃荿蚆袈節(jié)蒁袁螄芁薃蚄膃芀莃蕆聿芀蒅螃羅艿薈薅袁羋芇螁螇芇莀薄肆莆蒂蝿羈蒞薄薂袇莄芄螇袃莄蒆薀膂莃薈袆肈莂蟻蠆羄莁莀襖袀羈蒃蚇螆肇薅袂肅肆芅蚅羈肅莇袁羇肄蕿蚃袃肅螞薆膁肂莁螂肇肂蒄薅羃肁薆螀衿膀芆薃螅腿莈螈肄膈蒀薁肀膇蚃袇羆膆莂蠆袂膆蒄裊螈膅薇蚈肆膄芆袃芃荿蚆袈節(jié)蒁袁螄芁薃蚄膃芀莃蕆芀薁蚇羄膆薀蝿螇肂蕿葿肈薈蟻螅莇薇螃肀芃薇裊袃腿薆薅聿肅薅蚇袁莃蚄螀肇艿蚃袂袀膅螞薂肅膁艿螄羈肇羋袆膄莆芇薆羆節(jié)芆蚈膂膈芅螁

　　

【正文】 經(jīng)計(jì)算，充電時(shí)間為 秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，完全可以滿足復(fù)位。電容放電回路中由于沒(méi)有電路，因此放電時(shí)間很短，而 人 按鍵的 動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒 ， 因此完全可以使電容充分放電。 VCC RESET GND 圖 22 外部復(fù)位電路 VCC RESET GND + +5V （ a）上電復(fù)位 （ b）按鍵電平復(fù)位 VCC RESET GND + +5V 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 10 頁(yè) 共 41 頁(yè) 電源電路 7805 與 AMS1117 比較與選擇 7805 是 X78XX 三端正電源集成穩(wěn)壓模塊系列中的一員，它的封裝形式為 TO220。輸出電壓為 5V，最大輸出電流為 ，如果能夠提供足夠的散熱片，就能提供大于 的輸出電流。它的內(nèi)部有電流限制，以及過(guò)熱保護(hù)盒安全工作區(qū)的保護(hù)，所以它基本上不會(huì)損壞。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。 AMS1117 是一個(gè)正向低壓降穩(wěn)壓器，在 1A 電流下壓降為 。 AMS1117 有兩個(gè)版本 :固定輸出版本和可調(diào)版本 ,這里將選用固定版輸出電壓為 ,它具有 1％的精度。AMS1117 內(nèi)部集成過(guò)熱保護(hù)和限流電路它多應(yīng)用于便攜式設(shè)備中。 兩者比較下來(lái)，都是輸出穩(wěn)定的 5V電壓，但 7805 的輸出電流比 AMS1117 大，同樣功耗也就比 AMS1117 大，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的熱量。 AMS1117 又叫低壓差線性三端穩(wěn)壓器，這就意味著可以用較小的電壓獲得穩(wěn)定的 5V 輸出，因而更節(jié)能， 7805 則沒(méi)有這個(gè)功能。所以，本次設(shè)計(jì)選擇 AMS1117 穩(wěn)壓器。 AMS1117 介紹以及實(shí)際電路 。 AMS1117 的管腳圖如圖 23（ a）所示 . AMS1117 各管腳功能： 1 GND； 2 VOUT； 3 VINT。 AMS1117 實(shí)際連接電路如圖 23（ b）所示。在穩(wěn)壓模塊的輸入端串聯(lián)一個(gè)二極管，用來(lái)保護(hù)當(dāng)電源正負(fù)極接反時(shí)，可以起到保護(hù)電路的作用。輸入電壓時(shí)， VINT 輸入 6～9V。電路中二極管要有足夠高的方向耐壓值已經(jīng)正向?qū)娏?，這里選擇 IN4007 整流二極管，他的額定輸出電流為 1A， 反 向擊穿電壓為 1000V，完全可以滿足這里的要求。 1 2 3 (a)AMS1117 管腳圖 圖 23 AMS1117 管腳圖與實(shí)際連接電路圖 (b)實(shí)際連接電路圖 VINT VCC 單片機(jī) GND 3 2 1 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) AMS1117 的極限參數(shù) 如表 22 所示： 表 22 AMS1117 極限參數(shù) 參數(shù) 符 號(hào) 范 圍 單位 輸入工作電壓 VIN 20 V 引腳溫度 (焊接 5 秒 ) TLead 260 176。C 工作結(jié)溫范圍 TJ 150 176。C 儲(chǔ)存溫度 TSTG 65 ~ +150 176。C 功耗 PD 內(nèi)部限制 (注 1) mW ESD 能力（最小值） ESD 2020 V 注 1：最大允許功耗是最大工作結(jié)溫 TJ (max)，結(jié)對(duì)空熱阻θ JA 和環(huán)境溫度 Tamb的函數(shù)。最大允許 功耗在給定的環(huán)境溫度下， PD (max) = (TJ (max) Tamb)/θ JA，超過(guò)最大允許功耗會(huì)導(dǎo)致芯片 溫度過(guò)高，調(diào)整器因此會(huì)進(jìn)入到過(guò)熱切斷狀態(tài)。不同封裝類型的結(jié)對(duì)空熱阻θ JA 是不同的， 由封裝技術(shù)決定。 電機(jī)選擇及驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī)選擇及比較 方案一：用 220V 交流電機(jī)。此種方案是在單片機(jī)上接上繼電器，然后把交流電機(jī)接入繼電器上。單片機(jī)通過(guò) 9013 型三極管來(lái)控制繼電器的通斷，以來(lái)達(dá)到控制交流電機(jī)的電機(jī)的通斷，這樣就能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 方案二：用 5V 步進(jìn)電機(jī)。 5V 步進(jìn)電機(jī)的各個(gè)接口接在單片機(jī)的接口上，單片機(jī)按一定規(guī)律輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào) ，就可以控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于單片機(jī)不能直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，因此需要在單片機(jī)與電機(jī)之間增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)放大電路。 兩種方案比較下來(lái)，雖說(shuō)方案一用到的單片機(jī)接口少，程序編寫相對(duì)于簡(jiǎn)單，但由于使用的是 220V 的交流電機(jī)，電源需要外接，這里僅需要模擬電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此選用方案二中的 5V 步進(jìn)電機(jī)。 28BYJ48 型步進(jìn)電機(jī) 28BYJ48 型四相八拍電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電壓為輸入 DC5V。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就 對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（一個(gè)步距角）。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，常見的通電方式有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA178。178。178。），雙（雙相繞組通電）四拍（ ABBCCDDAAB178。178。178。），八拍（ AABBBCCCDDDAA178。178。178。）。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) 28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)外部導(dǎo)線如圖 24所示： 本次設(shè)計(jì)將使步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行八拍運(yùn)行。驅(qū)動(dòng)方式如表 23所示： 表 23 28BYJ48 型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式（ 4— 1— 2 相驅(qū)動(dòng)） 導(dǎo)線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8 紅 + + + + + + + + 橙 黃 粉 藍(lán) 紅線接電源 5V，橙色電線接 口，黃色電線接 口，粉色電線接 口，藍(lán)色接 口。 ULN2020 驅(qū)動(dòng)芯片 根據(jù)表 23可知，步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要向單片機(jī)輸入電流，而 STC89C52 型單片機(jī)的 IO 口最大灌電流輸入為 20mA，步進(jìn)電機(jī)在工作時(shí)則會(huì)輸出 25mA 的電流， 這樣會(huì)燒壞單片機(jī)，所以 必須要再單片機(jī)接口與步進(jìn)電機(jī)間增加驅(qū)動(dòng)電路。 ULN2020 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn) ,適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 ULN2020是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列 ,由七個(gè)硅 NPN 達(dá)林頓管組成。每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻 ,在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路 直接相連 ,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。因此 ULN2020 是大電流驅(qū)動(dòng)陣列 ,多用于單片機(jī)、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯?驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。輸入 5VTTL電平，輸出可達(dá) 500mA/50V。 ULN2020 管腳分布如圖 25 所示： M 紅 橙 黃 粉 藍(lán) 圖 24 3 28BYJ48 型步進(jìn)電機(jī)外部導(dǎo)線圖 圖 25 ULN2020 管腳分布 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 1～ 7引腳為脈沖輸入引腳； 16～ 10引腳為信號(hào)輸出引腳，分別對(duì)應(yīng) 1～ 7引腳；8引腳接地； 9引腳接電源。 UNL2020 極限參數(shù)如表 24所示： 表 24 ULN2020 極限參數(shù)（若無(wú)其它規(guī)定， Tamb=25℃） 參數(shù)名稱 符號(hào) 數(shù)值 單位 輸入電壓 VIN 30 V 輸入電流 IIN 25 mA 功耗 PD 1 W 工作環(huán)境溫度 Topr 20to+85 ℃ 貯 存溫度 Tstg 55to+150 ℃ 單片機(jī)控制及驅(qū)動(dòng) 由 表 23所列出的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式所知，步進(jìn)電機(jī)的四根信號(hào)線要按照一定的時(shí)間規(guī)律接低電平，但步進(jìn)電機(jī)的四根信號(hào)線是接在 ULN2020 驅(qū)動(dòng)芯片上的，因此 ULN2020輸出端要輸出低電平。根據(jù) ULN2020 的特性，只有在輸入端輸入高電平時(shí)輸出端才會(huì)有低電平輸出。因此單片機(jī)相應(yīng)的接口也就要輸出高電平了，單片機(jī)對(duì)應(yīng)接口信號(hào)如表 25所示： 表 25 單片機(jī)電機(jī)對(duì)應(yīng)接口信號(hào) 橙 黃 粉 藍(lán) 十六制（ P1 口） 1 0 0 0 0x08 1 1 0 0 0x0c 0 1 0 0 0x04 0 1 1 0 0x06 0 0 1 0 0x02 0 0 1 1 0x03 0 0 0 1 0x01 1 0 0 1 0x09 上表為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向，所以可以定義旋轉(zhuǎn)相序： uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}。 //逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表 uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}。//正時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)相序表 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 (論文 ) 第 14 頁(yè) 共 41 頁(yè) 步進(jìn)電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)接線如圖 26所示： 單片機(jī) IO 口輸出高電平時(shí)，雖說(shuō)輸出電壓有 4V 左右，但輸出電流是很微弱的，只有幾十微安，這是無(wú)法驅(qū)動(dòng) ULN2020 使之判斷輸入端為高電平的，因此需要在單片機(jī) IO與 ULN2020 輸入端之間添加上拉電阻，以達(dá)到增大驅(qū)動(dòng)電流的目的。 ULN2020 的輸入驅(qū)動(dòng)電流在 ～ ，這里選擇 1mA 來(lái)計(jì)算。電阻 R=電壓 U/電流 I，則 R=5/1=5KΩ，查 閱電阻標(biāo)稱值，最終選擇阻值為 。 當(dāng)單片機(jī) IO口為高電平時(shí)，電源通過(guò)上拉電阻為 ULN2020 提供驅(qū)動(dòng)電流；當(dāng)單片機(jī)為低電平時(shí)，電源通過(guò)上拉電阻提供的電流就會(huì)流入單片機(jī)內(nèi)。 顯示模塊及電路 顯示器件選擇比較 方案一：共陰極數(shù)碼管。此方案是將共陰極數(shù)碼管連接于單片機(jī)的通信口上，采用動(dòng)態(tài)顯示。因?yàn)椴捎脛?dòng)態(tài)顯示，因此還需要為數(shù)碼管準(zhǔn)備一個(gè)位選信號(hào)產(chǎn)生電路。因?yàn)閱纹瑱C(jī)接口信號(hào)是不能直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的，因此還需要為數(shù)碼管建立一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。 方案二： LCD1602 液晶顯示器。此方案是將液 晶顯示器直接連接于單片機(jī)接口上，液晶顯示由電源供電，然后通過(guò)程序讓單片機(jī)控制液晶顯示器的顯示方式，顯示內(nèi)容。 兩種方案比較下來(lái)，共陰極數(shù)碼管固然便宜，但他得外圍電路比較復(fù)雜，不僅要驅(qū)動(dòng)電路，還要位選電路，而且，顯示的內(nèi)容也很單一，只有 0～ 9數(shù)字顯示。液晶顯示器則不同，他 的 外圍電路很簡(jiǎn)單，可以直接接在單片機(jī)上，顯示的內(nèi)容不僅有字母數(shù)字，還有一些符號(hào)，這些都可以通過(guò)程序來(lái)控制，顯示的方式也可以通過(guò)程序來(lái)控制。所以本設(shè)計(jì)選擇 LCD1602 液晶顯示器。 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 藍(lán) 粉 黃 橙 紅 ST