【正文】 在技術(shù)或是論文設計的說明論文中他都以非常嚴謹?shù)膽B(tài)度給了我許多寶貴的意見。 雖然中間有著不完美 ，但卻是我自己不斷地查閱資料、思考和動手的結(jié) 果。還有待改進。操作界面可擴展性強，只要稍加改變，即可增加其它按鍵的使用功能。 我所寫的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)智能化電風扇技術(shù)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)實際的應用特點和要求，采用了自動化的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)對電風扇轉(zhuǎn)速的自動控制。 根據(jù)衛(wèi)星的工作模式，采用二維結(jié)構(gòu)體數(shù)組 Table[][]來定義任務模塊調(diào)度表。 針對衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)的需求，應用軟件系統(tǒng)采用縱橫結(jié)超聲 波測距系統(tǒng) 41 合型層次體系結(jié)構(gòu)。 在姿軌控軟件系統(tǒng)中，所有的任務都被設置成可以被中斷的工作方式，以充分發(fā)揮硬件中斷的作用，在一定程度上提高了程序運行的并行度。因此在姿軌控軟件的設計中，要充分考慮到嵌入式軟件的設計特點，合理利用它的特性。程序和數(shù)據(jù)注入模塊通過數(shù)據(jù)總線獲得地面的程序或者數(shù)據(jù)注入到應用軟件；遙測遙控數(shù)據(jù)管理模塊通過數(shù)據(jù)總線與地面測控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。 從軟件角度，姿軌控軟件主要完成以下功能：設置系統(tǒng)工作模式、部件工作狀態(tài)；接收星務總線傳來的軌道參數(shù)、在軌編程信息等；實時采集數(shù)據(jù)并進行處理；根據(jù)控制律，計算控制指令，對太陽或地球跟蹤定向；在軌檢測、系統(tǒng)重構(gòu)等。 縱橫結(jié)合型體系結(jié)構(gòu)中，一個組件不僅在垂直方向與其他組件發(fā)生關(guān)系，同時在水平方向也與其他組件發(fā)生作用。在采用體系結(jié)構(gòu)的基礎上，按信息流來劃分邊界，信息流內(nèi)部再劃分子系統(tǒng)。 層次型 一個分層系統(tǒng)中，每一層向它的上一層提供服務，同時使用它的下一層提供的服務 。 超聲 波測距系統(tǒng) 38 解釋機型 用軟件產(chǎn)生的一個虛擬機，模仿其他機器，解釋并執(zhí)行特定的指令序列。組件就是過濾器，在組件之間傳送數(shù)據(jù)的接口即管道。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的問題包括：用一系列組件來組織一個系統(tǒng)，全局控制結(jié)構(gòu)，通信、同步和數(shù)據(jù)存取協(xié)議，設計元件之間功能的劃分，物理的分布方式，系統(tǒng)運行狀況的估計和測量，演化方向，設計模式的選擇等，這些都是設計階段的軟件體系結(jié)構(gòu)。由于電解電容的纏繞式結(jié)構(gòu)，其分布電感較大，對濾 除高頻干擾信號幾乎不起作用。用于單片機系統(tǒng)的干擾抑制元件 ： 去耦電容每個集成電路的電源、地 之間應配置一個去耦電容，它可以濾掉來自電源的高頻噪聲。在選用單片機時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設計出可靠性高的系統(tǒng)。非法指令復位或非法指令中斷是當運行程序時遇到非法指令或非法尋址空間能產(chǎn)生復位或中斷。以施密特電路對其整形時，這種毛刺會成為觸發(fā)信號干擾正常的時鐘信號。電源電壓從當初的 5v 降至 并繼續(xù)下降到 、 、 。只能使用其中之一。而跳變沿的軟化技術(shù)可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯(lián)，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。改進的技術(shù)將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流，一方面使外部去耦電容在 pcb 設計上更容易安排，以降低系統(tǒng)噪聲。而 motorola 單片機在新推出的 68hc08 系列以及其 16/32 位單片機中普遍采用了內(nèi)部瑣相環(huán)技術(shù)，將外部時鐘頻率降至 32khz，而內(nèi)部總線速度卻提高到 8mhz 乃至更高。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應用系統(tǒng)中，選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。注意高頻電容的布線 ,連線應靠近電源端并盡量粗短 ,否則 ,等于增大了電容的等效串聯(lián)電阻 ,會影響濾波效果。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后 ,增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內(nèi)可動作更多的次數(shù)。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則 ,常常會起到事半功倍的效果。是由于分布電磁感應而產(chǎn)生的耦合。使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。比如干擾信號通過電源線侵入系統(tǒng)。 按波形分：可分為持續(xù)正弦波、脈沖電壓、脈沖序列等等。如： A/D、 D/A 變換器 ,單片機 ,數(shù)字 IC,弱信號放大器等。指干擾從 干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。 形成干擾的基本要素有三個： （ 1）干擾源。程序很簡單，流程圖略去。 動態(tài)掃描的頻率有一定的要求，頻率太低， LED將出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象。 根據(jù)設計要求并綜合各方面因素，可以采用 AT89S51 單片機作為主控制器，用動態(tài)掃描法實現(xiàn) LED數(shù)字顯示，超聲波驅(qū)動信號用單片機的定時器完成，顯示電路 ，由于 AT89C2051 外部 15 個 I/O引腳，即 P1 口和 P3 口，單 P3 口的 是不引出的， 15 個 I/O口要直接驅(qū)動 8 位 LED 顯然是不夠的，我們通過一片面74LS273 對地址進行鎖存，如果 P1 口僅用于顯示驅(qū)動，而沒有與其它外設進行數(shù)據(jù)交換，可省略這個鎖存器，直接或通過其他驅(qū)動電路驅(qū)動連接 LED。 超聲 波測距系統(tǒng) 31 ② CPU、 RAM、 ROM 等主芯片 ,VCC 和 GND之間接電解電容及瓷片電容 ,去掉高、低頻干擾信號。 （ 8）外殼接大地 :解決人身安全及防外界電磁場干擾。 （ 4） I/O 口采用光電、磁電、繼電器隔離 ,同時去掉公共地。 其它常用抗干擾措施 （ 1）交流端用電感電容濾波 :去掉高頻低頻干擾脈沖。其它 IC 的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。 提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下： （ 1）布線時盡量減少回路環(huán)的面積 ,以降低感應噪聲。一般 IC耐壓是指負載和電源 ,沒有注明激勵電壓請不要大于5V設計。并聯(lián)使用是有效的設計辦法。 采用精度較高的 IC 做恒流參考源 ,R 可以設定 IC 輸出電流 ,一經(jīng)確定 R阻值可以使用固定電阻代替。但是有些情況又不得不并聯(lián)解決多顆 LED 驅(qū)動 成本問題 ,這些設計可以為大家做些參考。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 低功耗的閑置和掉電模式 2．管腳說明 ： VCC：供電電壓。32 可編程 I/O 線 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 超聲 波測距系統(tǒng) 26 7 AT89C51 單片機簡介 AT89C51 是 一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 TLE2072 是低噪聲高速 JFET 輸入運算放大器，他的單位增益帶寬可達 10 MHz，能滿足信號放大帶寬的要求，電路中起到前置放大及阻抗變換的作用。該圖為推挽式放大電路， Q1為 NPN管 (3DDSA)， Q2為 PNP管 (3CDSA)。AD9850 的 WCLK， FQUD 和 RESET 均通過 74HC574 連在 DSP 的 GPIOA 上，他們的時序是通過寫入數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。 AD9850 有 32 位調(diào)節(jié)字，分為 W0， W1， W2， W3， W4 五個字節(jié)，每次只能寫入一個字節(jié)，當 WCLK腳變高時，寫入有效。目前使用最廣泛的一種 DDS 方式是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速 DAC產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存人的正弦波。 超聲波的產(chǎn)生與功率放大 多普勒超聲波測量中傳感器的激勵方式有單載頻脈沖激勵、連續(xù)正弦波激勵和偽隨機碼信號激勵等，由于連續(xù)正弦信號的采集較為容易，也適于作頻譜分析，因此選用這種方式。發(fā)射電路將接收到的方波脈沖信號送入乙類推挽放大電路，用其輸出信號驅(qū)動 CMOS 管，接著將其脈沖信號加到高頻脈沖變壓器進行功率放大，使幅值增加到 100 多伏，最后將放大的脈沖方波信號加到超聲波換能器上產(chǎn)生頻率為 125 kHz 的超聲波并將其發(fā)射出去。 (3)采用 FPGA 與 AT89C51 結(jié)合的方案， 由 FPGA 來完成多路超聲波傳播時間的精確測量， AT89C51 完成信號的啟動以及數(shù)據(jù)的處理。接收模塊主要接收回波信號和關(guān)閉計數(shù)器，當接收模塊接收到信號以后，便啟動計數(shù)，達到計數(shù)值，就輸出高電平，用來關(guān)閉計時計數(shù)器停止計數(shù)。順序執(zhí)行計數(shù)器模塊主要由六與非門、計數(shù)器和非門組成。 超聲 波測距系統(tǒng) 20 FPGA 內(nèi)部各組成模塊設計 FPGA 主要實現(xiàn) 125 kHz 的超聲波的發(fā)射與接收以及六路超聲波從發(fā)射到接收之間時間的測量。當超聲波換能器接收到回波信號之后，將其信號送入 FPGA 內(nèi)部，用來控制計時計數(shù)器的停止，將所得的計數(shù)值送入單片機。 圖 63 系統(tǒng)組成框圖 本系統(tǒng)中。為了避免溫度對聲波傳播速度的影響，都采用溫度補償以適應在不同環(huán)境下正常工作的需求。單片機 C8051F236 通過 SPI從 DSP中讀出流速的數(shù)據(jù)，再根據(jù)輸入的儀表參數(shù)進行流量、累計流量等所需要的數(shù)據(jù)量的計算，并通過液晶顯示器顯示。 硬件電路設計方法 總體的系統(tǒng)設計 整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)可以分為兩太模塊：超聲波發(fā)射、接收探頭及濾波放大電路的設計和數(shù)字系統(tǒng)的設計，如圖 1 所示。 諧振頻率高于 20 kHz 的聲波被稱為超聲波。 LM358 應用電路圖： 如圖 52： 超聲 波測距系統(tǒng) 16 圖 52 超聲 波測距系統(tǒng) 17 6 超聲波傳感器測距模塊的硬件設計 超聲就是指頻率高出可聽頻率極限 (即在 20 kHz 以上的頻段 )的彈性振動，這種振動以波動形式在介質(zhì)中的傳播過程就形成超聲波。 ＊共模輸入電壓范圍寬，包括接地。15V) 。 ＊直流電壓增益高 (約 100dB) 。其功能在介紹位指令時再說明 ，如圖 51： 圖 51 DIP塑封引腳圖引腳功能 DIP塑封引腳圖引腳功能 超聲 波測距系統(tǒng) 15 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)?雙運算放大器， 適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。反映累加器 ACC 內(nèi)容的奇偶性，如果 ACC 中的運算結(jié)果有偶數(shù)個 1（如 11001100B，其中有 4個 1），則 P 為 0，否則， P=1。又稱半進位標志，它反映了兩個八位數(shù)運算低四位是否有半進位，即低四位相加（或減）有否進位（或借位），如有則 AC 為 1狀態(tài)，否則為 0。 a、進位標志 CY（ ）。寄存器 B 主要用于乘法 和除法操作。單片機8051 的 CPU 由運算器和控制器組成。 單片機內(nèi)部有一條將它們連接起來的“紐帶”，即所謂的“內(nèi)部總線”。因此，在單片機中就設置有定時器兼計數(shù)器。 CX20206A 紅外遙控接收器集成電路的特性： CX20206A 是日本索尼公司生產(chǎn)的彩電專用紅外遙控接收器，采用單列 8腳直插式，超小型封裝，＋ 5V供電。當它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動產(chǎn)生超聲波，這時它就是一個超聲波發(fā) 生器；反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板 。 接收到超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)為電信號，這時它就成為超聲波接收換能器了。 超聲波發(fā)射電路 超聲波 發(fā)射電路主要由反向器 74LS04 和超聲波換能器 T構(gòu)成，單片機 端口輸出的 40kHz 方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極。屬于晶體的如石英，鈮酸鋰等，屬于壓電陶瓷的有 鋯鈦酸鉛，鈦酸鋇等。由于工作頻率與應用目的不同，超聲傳感器的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，并且名稱也有不同，例如在超聲檢測和診斷中習慣上都把超聲傳感器稱作探頭，而工業(yè)中采用的流體動力型傳感器稱為“哨” 或“笛” 。 圖 32系統(tǒng)軟件設計圖 超聲 波測距系統(tǒng) 11 4 超聲波傳感器 超聲波傳感器的原理及結(jié)構(gòu) 超聲傳感器是一種將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的超聲能或是把超聲能轉(zhuǎn)變?yōu)橥l率的其他形式的能的器件。 OCM2X16 顯示兩行字符，每行可以顯示 16個字符 。它提供 57 點陣 +光標和 510 點陣 +光標的顯示模式。該協(xié)議定義了幾種信號類型：復位脈沖、應答脈沖時隙；寫 “0” 、讀 “1” 時隙，讀 “0” 、讀 “1” 時隙。系統(tǒng)采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來采集溫度， DS18B20 是美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1wire 總線串行數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化 、 抗干擾能力強、易于與微處理器接口等優(yōu)點，適合于各種溫度測控系統(tǒng)。接收頭采用與發(fā)射頭配對的超聲波接收器R，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘枴? 超聲波的發(fā)射電路 超聲波發(fā)射電路一般由超聲波反射器 T、 40kHz 的超音頻振蕩器、驅(qū)動（或激勵）電路等組成，本設計利用門電路產(chǎn)生 40kHz 的超聲波，組成的超聲波發(fā)射電路見圖 21。同時，由溫度傳感器 DS18B20 測得當前的環(huán)境溫度，讀入單片機，然后經(jīng)其處理，在液晶顯示屏上顯示相應的測量值以及當前溫度。反之，如果兩電極間未外加電壓，當共振板接收到