【正文】 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。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。 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。 (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。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 。 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。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。 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。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口。 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。且與單片機接口比較方便。 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 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。 Out 4 2Y 2Y2 輸出端 監(jiān)測 引腳 15 – 3。15 Input 3。14 Enable A。7 7。 表 L298N 引腳功能表 引腳 PowerSO Name Function 功能說明 2。 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(zhǔn)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 。 常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 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。 圖 LM339 比較器 電路圖 紅外采集模塊 電路設(shè) 計 本次設(shè)計 紅外采集模塊的原理圖如圖 所示 ， 考慮到在使用過程防止紅外光電管接觸不實，或者意外損壞，所以在原理圖上多設(shè)計了一個備用的紅外光電管和 LM339電壓比較器。 當(dāng)比較兩個電壓時，任意一個輸入端加一個固定電壓做 門限電平 也可以叫做限電壓， 它可選擇 LM339 輸入共模范圍的任何一點，另一端加一個待比較的信號 電壓。 圖 LM339 引腳圖 電壓比較 電路設(shè)計 上面介紹了紅外光電管 的基本工作原理 。 表 引腳功能排列表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 OUT2 輸出端 2 8 IN(3) 反向輸入端 3 2 OUT1 輸出端 1 9 IN+(3) 正向輸入端 3 3 VCC+ 電源 10 IN(4) 反向輸入端 4 4 IN(1) 反向輸入端 1 11 IN+(4) 正向輸入端 4 5 IN+(1) 正向輸入端 1 12 VCC+ 電源 6 IN(2) 反向輸入端 2 13 OUT4 輸出端 4 7 OUT2 正向輸入端 2 14 OUT3 輸出端 3 LM339 電壓比較器芯片內(nèi)部裝有四個獨立的電壓比較器 如圖 所示 ，是很常見LM339 引腳圖的集成電路。 1～177。由于黑色吸光， 紅外發(fā)射管發(fā)出的光照射在上面后反射的部分就較小，接收管接收到的紅外線也就較少，表現(xiàn)為電阻比較大，通過外接的電路就可以讀出檢測的狀態(tài)，同理當(dāng)照射在白色表面時發(fā)射的紅外常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 42 頁 線就比較多，表現(xiàn)為接收管的電阻就比較小。 如 ：紅外線 遙控器 、光電開關(guān)、光電計數(shù)設(shè)備等 。 下面 將 逐一的介紹。 整個單片機是本設(shè)計的核心控制部分。其中本次復(fù)位電路的作用是常州大學(xué) 本科 生 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 42 頁 用來確定單片機的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。 單片機復(fù)位原理如圖 所示 圖 復(fù)位電路 圖 所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部比較，增加放電回路的效果。其中復(fù)位電路是用來確定單片機的起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 懸空。我們對于外接電容 C1， C2 沒有十分明確的要求，但是電容容量的大小會影響到振蕩頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性，溫度穩(wěn)定性等等，如果使用石英晶體，電容一般選擇 30pF177。 M M0 為工作方式選擇位 ，用于對 T0 的四種工作方式， T1 的三種工作方式進行選擇，選擇情況如下表 ： M1M0=00 為 方式 0。當(dāng)定時器采用不同的工作方式和設(shè)置不同的初值時，產(chǎn)生溢出中斷的定時值和計數(shù)值將不同，從而可以適應(yīng)不同的定時或計數(shù)控制 。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號 （ 4） AT89S52 的特殊引腳端口： P3 口 ， P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口 ， 當(dāng) P3 口寫入 ―1‖后，它們被內(nèi)部上 賦予 高電平， P3 口也可作為 AT89S52 的一些特殊功能口， 如表 所示： 表 P3 口的第二功能 引腳 第二功能 說明 RXD 串行數(shù)據(jù)輸入口 TXD 串行數(shù)據(jù)輸出口 /INT0 外部中斷 0 輸入 /INT1 外部中斷 1 輸入 T0 定時 /計數(shù)器 T0 T1 定時 /計數(shù)器 T1 /WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出 （ 3）定時器的初始化 AT89S52 有兩個定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1，每個定時器 /計數(shù)器均可設(shè)置成為 16 位，也可以設(shè)置成 為 13 位進行定時或計數(shù)。并因此作 為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 （ 2） P1 口 ： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 （ 1） P0 口 ： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式。 由于我們學(xué)習(xí)過 51 單 片機， 52 和 52 原理幾乎相同，對它比較熟悉，在運用的時候就會比較熟練，所以選擇了 AT89S52 單片機。 控制模塊 模塊控制的選擇 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。因此，在實際操作時往往采用一種稱變 M/T 的測量方法，即所謂變 M/T 法，在 M/T 法的基礎(chǔ)上，讓測量時間 Tc始終等于轉(zhuǎn)速輸入脈沖信號的周期之和。 圖 “ M/T”法定時 /計數(shù)測量 通過上面的分析可知， M 法適合于高速測量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會越大。測速時間 Td 由脈沖發(fā)生器脈沖來同步，即 Td 等于 m1個脈沖周期。測周法在低轉(zhuǎn)速時精度較高，但隨著轉(zhuǎn)速的增加，精度變差，有小于一個脈沖 的誤差存在。 TP 通過定時器測得。 測周期法“ T 法” 轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度 TP 來決定。因此，為了提高測量精度， T 要有足夠長的時間。但是基于不占 用定時器資源，且對于直流電機，采用軟件延時所產(chǎn)生的定時誤差在允許范圍。本設(shè)計采用了定頻調(diào)寬方式，采用這種方式的優(yōu)點是電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定，并且在采用單片機產(chǎn)生 PWM脈沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。 方案二：使用 2 個按鍵，進行逐位 電機調(diào)速 設(shè)置。用 AT89S52 單片機 控制達林頓管令其 工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)， 從而可 以 精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。這個方案的優(yōu)點是電路簡單，缺點是 電磁 繼電器的 電路 響應(yīng)時間慢、 頻繁使用， 機械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。 不能代表所測物體的整體平均速度。具體是通過單片機記單位時間 S（秒）內(nèi)的脈沖數(shù) N， 則轉(zhuǎn)子 的 每分鐘的轉(zhuǎn)速： M=N/S60。系統(tǒng) 以 一對紅外發(fā)射和接收二極管形成光路 ， 通過 照射到 齒盤 上顏色的變化 對光路形成脈沖 ， 單片機采用同步 M/T 法對脈沖計 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。 當(dāng)轉(zhuǎn)速超過一定速度時，電路的報警系統(tǒng)會立刻進行報警。當(dāng)紅外線 照 到黑色部分時，由于黑色吸光， 紅外發(fā)射管發(fā)出的光照射在上面后反射的部分就較小，接收管接收到的紅外線也就較少，表現(xiàn)為電阻比較大，通 過外接的電路就可以讀出檢測的狀態(tài)，同理當(dāng)照射在白色表面時發(fā)射的紅外線就比較多，表現(xiàn)為接收管的電阻就比較小。 課題 的主要內(nèi)容和任務(wù) 數(shù)字轉(zhuǎn)速測試儀系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分內(nèi)容。 由于集成塊國產(chǎn)化的成熟和電子技術(shù)的飛快發(fā)展，轉(zhuǎn)速儀表結(jié)構(gòu)簡單化，品種多樣化與系列化，進一步要向人性化發(fā)展，單片機技術(shù)和大規(guī)模可編程數(shù)字邏 輯電路的普及，為轉(zhuǎn)速儀表結(jié)構(gòu)簡單化提供了基礎(chǔ)，智能芯片的運用，是同一儀表硬件，具有多種不同功能的軟件為多樣化，系列化帶來了便利，智能儀表的軟件，可為不同需求量身定做，是智能儀表又具個性化的特點。同時采用數(shù)字同步采樣技術(shù)通過測量直流電機換向器電火花電流，經(jīng)過信號的采集 —處理 —分析 —運算，最后準(zhǔn)確計算出直流電機的轉(zhuǎn)速。 在 過去的 轉(zhuǎn)速的測量過程中，模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測量的主 要方法，這種測量方技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和測量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。 總之，轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題 數(shù)字測速儀的 國內(nèi)外 研究現(xiàn)狀 及發(fā)展趨勢 目前國內(nèi)外測量電機轉(zhuǎn)速的方法很多，按照不同的理論方法，先后產(chǎn)生過模擬測速法 (如離心式轉(zhuǎn)速表、用電機轉(zhuǎn)矩或者電機電樞電動勢計算所得 )、同步測速法 (如機械式或閃光式頻閃測速儀 )以及計數(shù)測速法。一方面它可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機轉(zhuǎn)速檢測和控制 、 水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進行控制的許多場合，如車輛的里程表 、 車速表等。對某一些問題，轉(zhuǎn)速測量的要求準(zhǔn)度不是太高，而對另一些問題，除了能準(zhǔn)確的測轉(zhuǎn)速外，還要保證測量的實時性，要求能測得瞬時速度，轉(zhuǎn)速更加是電動機極為重要的一個參數(shù)，其測量精度將直接影響電動機其它有關(guān)參數(shù)和特性的測試，以及故障檢測與診斷的準(zhǔn)確性。 Synchronic M/T method 。 該 系統(tǒng) 以 一對紅外發(fā)射和接收二極管形成光路 ， 通過 照射到 齒盤 上顏色的變化 對光路形成脈沖 ， 單片機采用同步 M/T 法對脈沖計 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。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 。數(shù)字式通常采用光電編碼器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號 為 脈沖信號。 同時當(dāng)轉(zhuǎn)速超過其所設(shè)定的數(shù)值時 ，系統(tǒng)對其進行報警。 1602 LCD。例如， 空載時了解電機自身損耗的大小啊，與同步轉(zhuǎn)速相差太遠的話就不能使用了（不在正常轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)），重載時可及時發(fā)現(xiàn)電機是否過載，避免燒電機。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制機進行連接，實行遠程管理和控制，進一步提高現(xiàn)代化水平。計數(shù)測速法又可分為機械式定時計數(shù)法和電子式定時計數(shù)法。 隨著超大規(guī)模