【導讀】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】 經計算，充電時間為 秒，遠遠大于兩個機器周期時間，完全可以滿足復位。電容放電回路中由于沒有電路，因此放電時間很短，而 人 按鍵的 動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒 ， 因此完全可以使電容充分放電。 VCC RESET GND 圖 22 外部復位電路 VCC RESET GND + +5V （ a）上電復位 （ b）按鍵電平復位 VCC RESET GND + +5V 江蘇技術師范學院畢 業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 10 頁 共 41 頁 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。它的內部有電流限制，以及過熱保護盒安全工作區(qū)的保護，所以它基本上不會損壞。當接入適當?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。 AMS1117 是一個正向低壓降穩(wěn)壓器，在 1A 電流下壓降為 。 AMS1117 有兩個版本 :固定輸出版本和可調版本 ,這里將選用固定版輸出電壓為 ,它具有 1％的精度。AMS1117 內部集成過熱保護和限流電路它多應用于便攜式設備中。 兩者比較下來，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，在工作時會產生更多的熱量。 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 則沒有這個功能。所以，本次設計選擇 AMS1117 穩(wěn)壓器。 AMS1117 介紹以及實際電路 。 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)一個二極管，用來保護當電源正負極接反時，可以起到保護電路的作用。輸入電壓時， VINT 輸入 6～9V。電路中二極管要有足夠高的方向耐壓值已經正向導通電流，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 管腳圖與實際連接電路圖 (b)實際連接電路圖 VINT VCC 單片機 GND 3 2 1 江蘇技術師范學院畢 業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 11 頁 共 41 頁 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 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 工作結溫范圍 TJ 150 176。C 儲存溫度 TSTG 65 ~ +150 176。C 功耗 PD 內部限制 (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溫 TJ (max)，結對空熱阻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，超過最大允許功耗會導致芯片 溫度過高，調整器因此會進入到過熱切斷狀態(tài)。不同封裝類型的結對空熱阻θ JA 是不同的， 由封裝技術決定。 電機選擇及驅動電路 電機選擇及比較 方案一：用 220V 交流電機。此種方案是在單片機上接上繼電器，然后把交流電機接入繼電器上。單片機通過 9013 型三極管來控制繼電器的通斷，以來達到控制交流電機的電機的通斷，這樣就能實現(xiàn)單片機來控制電機的運轉。 方案二：用 5V 步進電機。 5V 步進電機的各個接口接在單片機的接口上，單片機按一定規(guī)律輸出驅動信號 ，就可以控制步進電機運轉。由于單片機不能直接驅動步進電機，因此需要在單片機與電機之間增加一個驅動放大電路。 兩種方案比較下來，雖說方案一用到的單片機接口少，程序編寫相對于簡單，但由于使用的是 220V 的交流電機，電源需要外接，這里僅需要模擬電機的轉動，因此選用方案二中的 5V 步進電機。 28BYJ48 型步進電機 28BYJ48 型四相八拍電機，驅動電壓為輸入 DC5V。當對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉動。每一個脈沖信號對應步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就 對應轉子轉過一定的角度（一個步距角）。當通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉子轉過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，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。）。 江蘇技術師范學院畢 業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 12 頁 共 41 頁 28BYJ48型步進電機外部導線如圖 24所示： 本次設計將使步進電機進行八拍運行。驅動方式如表 23所示： 表 23 28BYJ48 型步進電機驅動方式（ 4— 1— 2 相驅動） 導線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8 紅 + + + + + + + + 橙 黃 粉 藍 紅線接電源 5V，橙色電線接 口，黃色電線接 口，粉色電線接 口，藍色接 口。 ULN2020 驅動芯片 根據(jù)表 23可知，步進電機在運行時需要向單片機輸入電流，而 STC89C52 型單片機的 IO 口最大灌電流輸入為 20mA，步進電機在工作時則會輸出 25mA 的電流， 這樣會燒壞單片機，所以 必須要再單片機接口與步進電機間增加驅動電路。 ULN2020 是高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產品 ,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點 ,適應于各類要求高速大功率驅動的系統(tǒng)。 ULN2020是高耐壓、大電流達林頓陳列 ,由七個硅 NPN 達林頓管組成。每一對達林頓都串聯(lián)一個 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準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。因此 ULN2020 是大電流驅動陣列 ,多用于單片機、智能儀表、 PLC、數(shù)字量輸出卡等控制電路中?？芍苯?驅動繼電器等負載。輸入 5VTTL電平，輸出可達 500mA/50V。 ULN2020 管腳分布如圖 25 所示： M 紅 橙 黃 粉 藍 圖 24 3 28BYJ48 型步進電機外部導線圖 圖 25 ULN2020 管腳分布 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 江蘇技術師范學院畢 業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 13 頁 共 41 頁 1～ 7引腳為脈沖輸入引腳； 16～ 10引腳為信號輸出引腳，分別對應 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)（若無其它規(guī)定， Tamb=25℃） 參數(shù)名稱 符號 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 ℃ 單片機控制及驅動 由 表 23所列出的步進電機驅動方式所知，步進電機的四根信號線要按照一定的時間規(guī)律接低電平，但步進電機的四根信號線是接在 ULN2020 驅動芯片上的，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輸出端才會有低電平輸出。因此單片機相應的接口也就要輸出高電平了，單片機對應接口信號如表 25所示： 表 25 單片機電機對應接口信號 橙 黃 粉 藍 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 上表為逆時針旋轉方向，所以可以定義旋轉相序： uchar code CCW[8]={0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01,0x09}。 //逆時鐘旋轉相序表 uchar code CW[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08}。//正時鐘旋轉相序表 江蘇技術師范學院畢 業(yè)設計說明書 (論文 ) 第 14 頁 共 41 頁 步進電機控制及驅動接線如圖 26所示： 單片機 IO 口輸出高電平時，雖說輸出電壓有 4V 左右，但輸出電流是很微弱的，只有幾十微安，這是無法驅動 ULN2020 使之判斷輸入端為高電平的，因此需要在單片機 IO與 ULN2020 輸入端之間添加上拉電阻，以達到增大驅動電流的目的。 ULN2020 的輸入驅動電流在 ～ ，這里選擇 1mA 來計算。電阻 R=電壓 U/電流 I，則 R=5/1=5KΩ，查 閱電阻標稱值，最終選擇阻值為 。 當單片機 IO口為高電平時，電源通過上拉電阻為 ULN2020 提供驅動電流；當單片機為低電平時，電源通過上拉電阻提供的電流就會流入單片機內。 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)碼管連接于單片機的通信口上，采用動態(tài)顯示。因為采用動態(tài)顯示，因此還需要為數(shù)碼管準備一個位選信號產生電路。因為單片機接口信號是不能直接驅動數(shù)碼管的，因此還需要為數(shù)碼管建立一個驅動電路。 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接口上，液晶顯示由電源供電，然后通過程序讓單片機控制液晶顯示器的顯示方式，顯示內容。 兩種方案比較下來，共陰極數(shù)碼管固然便宜，但他得外圍電路比較復雜，不僅要驅動電路，還要位選電路，而且，顯示的內容也很單一，只有 0～ 9數(shù)字顯示。液晶顯示器則不同，他 的 外圍電路很簡單，可以直接接在單片機上，顯示的內容不僅有字母數(shù)字，還有一些符號，這些都可以通過程序來控制，顯示的方式也可以通過程序來控制。所以本設計選擇 LCD1602 液晶顯示器。 1 16 2 15 3 14 4 13 5 12 6 11 7 10 8 9 藍 粉 黃 橙 紅 ST