【正文】 正弦波輸出 波形 圖 圖 41 正弦波形 圖 數(shù)碼管顯示問題的處理 在電機運轉(zhuǎn)的過程中，數(shù)碼管沒有實時顯示轉(zhuǎn)速，檢查硬件連接沒有發(fā)現(xiàn)問題，因而選擇從軟件角度著手，通過 kei 軟件自帶的調(diào)試功能 ，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管顯示子函數(shù)始終沒有運行，然后我想一個辦法就是在 while（ 1）的主函數(shù)里調(diào)用顯示子函數(shù)即 display(num)，就解決了這個問題。 調(diào)試主要 就電機運轉(zhuǎn)、正弦波輸出進行調(diào)試。實現(xiàn)測速功能的程序流程圖如圖 36 所示。 M 法適合高速的檢測，速度越高，誤差越??； T 法適合低速的檢測。/61 ) …… ，如此計算下去，將這些正弦值模擬量都轉(zhuǎn)換為雙極性方式下的數(shù)字量，得到一張按照點號順序排列的數(shù)字量正弦值表格 ，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出， 就可以通過單片機和 DAC0832 就可以得到波形。將一個周期內(nèi)的正弦波形等分為 61 份，那么第 1 點的角度為 0176。 顯示模塊涉及的硬件有： 6位共陰數(shù)碼管、 74HC573 鎖存器、 74HC138 譯碼器三個器件，其中 573鎖存器作為驅(qū)動器使用并不涉及程序控制， 74HC138 譯碼器是用于控 制數(shù)碼管的位選信號，單片機 P0 口控制數(shù)碼管的段碼輸出。得到鍵值后，將鍵值給鍵盤處理程序，通過 選擇結(jié)構(gòu)，分別對相應(yīng)的鍵值做出對應(yīng)的處理。 在圖 32 所示，程序首先對數(shù)據(jù)進行初始化，然后開外部中斷、設(shè)定定時器 T0 的工作方式、定時時間，使 T0 開始計數(shù)，然后循環(huán)執(zhí)行測速子程 序、顯示子程序和鍵盤子程序。二是子程序，它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如 A/D 轉(zhuǎn)換、狀態(tài)顯示、通訊等。易學易用。 本章小結(jié) 本章主要介紹了與控制系統(tǒng)相關(guān)硬件元件，分析了它們的特點、功能、應(yīng)用場合，包括單片機最小系統(tǒng)、按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、 D/A轉(zhuǎn)換電路、三角波發(fā)生器、光電編碼器、 L9110驅(qū)動芯片、 74HC573鎖存單元、74HC138譯碼器、 ? A741運放、穩(wěn)壓電路、 LCR0202線性光耦、 C4051電子開關(guān)。 邏輯符號如圖 232所示。例如，若 VDD＝＋ 5V， VSS＝ 0， VEE＝－ ，則 0～ 5V 的數(shù)字信號可控制－ ～ 的模擬信號。 經(jīng)過查閱相關(guān)手冊， 817 光耦的三極管的導通電壓最低為 1V，正常工作電壓為 ,最大輸入電流為 ,因此可以計算出采樣電阻 5R 或 6R 33 的范圍是 72? ~80? 。 外形圖如圖 230 所示。電路簡單，直流和交流均可。外形如圖 230 所示 。三角波發(fā)生器的工作電壓是 12V。 31 圖 228 7812 管腳圖 LM7805 穩(wěn)壓芯片 7805 穩(wěn)壓電路圖如圖 2— 29 所示。 30 圖 226 7812穩(wěn)壓電路圖 圖 227 LM7812IC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 引腳序號及其功能 引腳 1 為最高電位， 3 腳為最低電位， 2 腳居中。 LM7812 穩(wěn)壓芯片 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 lm78 xx 系列和負電壓輸出的 lm79xx 系列。 圖 224 I/V變換電路 放大器在本設(shè)計中的應(yīng)用 在本設(shè)計中，由于三角波的幅值必須要高于正弦波的幅值，兩種波才有可能“合成” PWM 波，因此必須要考慮運算放大器的放大倍數(shù)，經(jīng)過搭建實物電路，在 DAC0832 的輸出口 1outI 利用示波器測量得正弦 波的電壓幅值為 ，將示波器接在三角波發(fā)生器的輸出端，測得它的電壓為 。圖中 a點 電 位 為 V1 ， 流 過 反 饋 電 阻 R1 的 電 流 ，可得 。另外放大器放大倍率亦不一定正好為所需倍率， 所以要 外接不同 的 電阻來解決 問題 。 A? 741運放屬于使用反饋電路進行運算的高放大型放大器，放大倍 數(shù)都 由外界組件所控制，搭配 好 外接電路或電阻， 就能 決定放大倍率 的 大小。 A? 741放大器為運算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與 非反相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號，經(jīng)放大后由輸出端輸出。 放大器最初被開發(fā)的目的是運用于類比計算器之運算電路，其內(nèi)部為復雜的集成電路，亦即在單一電子組件中整合了許多晶體管與二極管，圖 217為一般放大器之內(nèi)部等值電路。 表 26 74HC138真值表 （ a） 表 26 74HC138真值表 （ b） 23 74HC138 在本設(shè)計的應(yīng)用 在本設(shè)計中共用了 6 個數(shù)碼管， 74HC138 在本設(shè)計中起“位選”的作用，單片機的 到 以 BCD 碼輸出位選信號，控制在某一個數(shù)碼管顯示數(shù)值 ,分別使用第三個到第八個數(shù)碼管，段選信號分別從 0x02 到 0x07。擴展成 32 線譯碼器 ,只需要接一個外接倒相器。 原理 74HC138作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù) transfer 系統(tǒng) 的 延遲時間 間隔不能長 ,在性能 好的 存 儲 系統(tǒng)中 ,用這種譯碼器可以 減少以 譯碼的 時間 。 21 74HC138 譯碼器 概述 74HC138是一款高速 CMOS 器件， 74HC138引腳兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列?？梢钥闯觯?單片機 處理的時間僅限于顯示內(nèi)容發(fā)生變化的時候，這在整個顯示時間上只是非常少的一個部分。在人能夠接受的刷新頻率之內(nèi)，大概每三十毫秒就要刷新一次。 74HC573引腳功能如表 25所示。 當 使能 端 為低 電平 ，輸出 數(shù)據(jù)被 鎖存在已 有的數(shù) 據(jù) 上。 表 24三角波發(fā)生器 元件 表 序號 元件型號 參數(shù) 標號 數(shù)量 1 0805貼片電阻 R1 1 2 R2,R3,R4,R5 4 3 電位器 5kΩ RP1 1 4 瓷片電容 F（ 103） C1,C3 2 5 F（ 104） C2 1 6 貼片二極管 1N4148 D1,D4 2 7 穩(wěn)壓二極管 （ 4A2） DW2,DW3 2 8 三極管 9013 VT1,VT3 2 9 9012 VT2 1 10 貼片集成塊 NE555 IC1 1 11 單排針 3P S1 1 12 短路頭 配 S1 1 13 電源線 雙色杜邦線 接電路中 12V、 GND處 2 14 電路板 50*40 1 19 圖 213 三角波發(fā)生器原理圖 74HC573 地址鎖存器 74HC573 特點 支持 三態(tài)總線驅(qū)動輸出 ，可 置數(shù)全并行存取 ， 緩沖控制輸入 ， 使能輸入有改善抗擾度的滯后作用 。 當定時電容上的電壓達到 （ 2/3） VCC 時， IC1的第 3腳輸出低電平， VT1截止，集電極輸出高電平， VT3導通，定時 的 電容通過 VT RP1和 D4放電，電壓 慢慢 下降，形成三角波的下降沿 脈沖 。 T 為放電管，當 T導通時，將給接于腳 7 的電容器提供低阻放電電路 . 電路的引腳功能 如表 23所示 表 23 555電路引腳功能表 三角波發(fā)生器工作原理 三角波發(fā)生器是由 IC1（ NE555）及周圍元件所構(gòu)成的一個多諧振蕩器，通過對定時電容 C2（或 C3）的充放電，形成三角波形。當輸入 電壓 輸入 且 超過 Vcc32 時，觸發(fā)器 恢 復 原 位， 555 的輸出端 3腳輸出低電平，同時放電，開關(guān) 管 被自動 導通；當輸入 電壓從 2 腳輸入 且小 于Vcc31 時，觸發(fā)器 被自動 置位， 555 的 3 腳輸出 高電平 ，同時放電，開關(guān)管截止。 L9110 常應(yīng)用于驅(qū)動模型車電機，步進電機、開光功率管等電路上。 它的特點：低靜態(tài)工作電流；寬電源電壓范圍： ~12V。 如 傳真機、打印機、車載導航、出卡機、車輛檢測器 等場 合 。本設(shè)計采用“單緩沖”方式輸出模擬正弦波信號，通過連接 ILE、 1WR 、 2WR 、 CS 和 XFER引腳，使得兩個鎖存器中的一個處于直通狀態(tài)，另外一個處于受控制狀態(tài)，或者兩個同時被控制， DAC0832就工作于“單緩沖”方式，連接線路如圖 28 所示。 由 上 式 可 見 ， 輸 出 的 模 擬 量 與 輸 入 的 數(shù) 字 量? ?002211 222 ??????? ???? DDD nnnn 成正比，這就實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。 12 GND—— 模擬地和數(shù)字地，模擬地為 模擬信號與基準電源參考地；數(shù)字地為工作電源地與數(shù)字邏輯地（兩地最好在基準電源處一點共地）。 2WR —— DAC 寄存器的寫選通輸入口，負脈沖有效 (脈沖寬度應(yīng)大于500ns)。 Rfb— 反饋電阻端，芯片內(nèi)部此端與 Iout1 接有一個 15k ohm 的電阻。 1WR — 輸入寄存器寫選通輸入，負脈沖信號有效（脈寬不小于 500ns）。 DAC0832 主要特性如下： ； 1us。 圖 26 三角波和正弦波合成 PWM波 原理 圖 圖 27 PWM 驅(qū)動電機原理圖 11 DAC0832 電路設(shè)計 DAC0832 是使用非常普遍的 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間為 1us,工作電壓為 +5V 到 +15V,基準電壓為正負 10V。 本設(shè)計采用 51 單片機和 DAC0832 構(gòu) 成“單緩沖”電路產(chǎn)生正弦波， 10 與三角波發(fā)生器產(chǎn)生的三角波進行合成產(chǎn)生 PWM 波，如圖 26 所示。所有位的顯示則通過位選編碼和段選編碼來實現(xiàn)。數(shù)碼管內(nèi)部發(fā)光二極管點亮時，需要 5mA 以上的電流 ，而且電流不可過大，否則會燒壞發(fā)光二極管，由于單片機的 I/O 口不可能輸出如此大的電流，所以數(shù)碼管與單片機相連時需要加驅(qū)動電路，可以用上拉電阻或?qū)ｉT的數(shù)碼管驅(qū)動芯片來驅(qū)動，本設(shè)計采用 74HC573 鎖存器 。 圖 23 按鍵抖動示意圖 8 數(shù)碼管顯示設(shè)計 采用七段數(shù)碼管來顯示轉(zhuǎn)速。鍵盤按鍵一般都 是 觸點式 的 。 7 鍵盤原理圖如圖 22 所示。 鍵盤 有 獨立式鍵盤和行列式鍵盤 兩種 。 6 圖 21 單片機 電路 本系統(tǒng)采用 P1^ P1^ P1^ P1^ P3^0 分別作為電機加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的 輸入 口，把 P2^0、 P2^1 作為正反轉(zhuǎn)輸出口，將P3^4 作為計數(shù)脈沖輸入口。 ALE/PROG(低電平有效 )地址鎖存器和編程脈沖輸入端。 Vcc、 GND 是電源引腳和接地端。 它共含有 40 個引腳，按其功能分為 3 類。 利用 LG9110 芯片來驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)，將單片機的 I/O口與驅(qū)動芯片上的端子相連接， 達 到驅(qū)動 電機 正反轉(zhuǎn)、加減速的目的。 電機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)數(shù)字化控制，是電氣傳動發(fā)展的主要方向之一，從 20世紀 80年代中后期開始，數(shù)字式調(diào)速傳動裝置發(fā)展很快。 數(shù)字式傳動裝置控制器內(nèi)有多種形式的 存儲器，可以存儲大量的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)保護護、故障自診斷、報警顯示、波形分析、故障自動復原等功能。 數(shù)字控制不但可以實現(xiàn)例如數(shù)字給定和比較、數(shù)字 PID 運算。但 是在頻率恒定的電網(wǎng)上運行時，它們的速度不能方便經(jīng)濟的進行調(diào)節(jié)。 — 電機旋轉(zhuǎn)時，電樞繞組內(nèi)部切割磁力線所感應(yīng)的電動勢相對于轉(zhuǎn)速的比例系數(shù)稱發(fā)電系數(shù)或感應(yīng)電動勢系數(shù) 數(shù)字直流調(diào)速控制技術(shù) 微機出現(xiàn)于 20世紀 70年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微機的性能越來越高，價格越來越便宜。測定電氣時間常數(shù)時，電機應(yīng)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)并施加階躍性質(zhì)的驅(qū)動電壓。在國際單位制中為 rad/s,即弧度每秒。 —— 電機所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電樞電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 大小。 （ 3） 易于控制，可靠性高。主磁通在主磁路中流動，同時與兩個電路交聯(lián)，其中一個電路是用以產(chǎn)生磁通的，稱為激磁電路；另一個電路是用來傳遞功率的，稱為功率回路或電樞回路。 本章小結(jié) .................................................... 43 存在問題及解決方案 ..........................................