【正文】 采用恒流源作橋路電源也能減小非線性誤差。 當(dāng)應(yīng)變值較小時，非線性可忽略，萬惡杜宇半導(dǎo)體應(yīng)變片尤其在測大應(yīng)變時，非線性不可忽略。若是壓應(yīng)變 應(yīng)以負ε值代入，若是拉應(yīng)變ε應(yīng)以正值代入。 A D+BCU 1U 0+R1R2R3R4圖33 橋路的調(diào)零原理圖 在使用上述公式時，應(yīng)注意電阻變化和應(yīng)變值的符號。下面我們將采用全橋工作方式來滿僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 足 系統(tǒng)靈敏度高的要求。 測量轉(zhuǎn)換電路 常規(guī)應(yīng)變片的電阻的變化很小，因而測量轉(zhuǎn)換電路應(yīng)當(dāng)精確地測量出這些小的電阻變化。該類傳感器將金屬鉑片型電阻應(yīng)變片按 4 等分粘貼在軸的表面，應(yīng)變方位及連線方法，如圖 31 所示：應(yīng)變片與軸線成 45 度角 圖 31 應(yīng)變片 粘貼圖 圖 32 金屬鉑電阻 如圖 32 所示，金屬銀鉑式電阻應(yīng)變片由于它有散熱好，允許通過較大電流，橫向效應(yīng)小，疲勞的壽命長，柔性好。相位差式和應(yīng)變片式。電機換相必須在電機停止后再進行，并且換向信號一定要在前一個方向的最后一個 CP 脈沖結(jié)束后以及下一個方向的第一個 CP 脈沖前發(fā)出。本驅(qū)動的信號是高電平有效，如下圖所示 脈沖寬度 5 msCP =0CP =5 V圖 27 CP 脈沖圖 方向電平信號 DIR 用于控制步進電動機的旋轉(zhuǎn)方向。控制 CP 脈沖個數(shù)，則可以使步進電動機精確定位。 綜合上述三點，我們最終選擇了美國斯達特公司 57BYG09 混合式步進電機。它不僅大大簡化了系統(tǒng)，而且提高了傳動精度。它不需要提高了傳動精度。前者輸出力矩較小，有時需要經(jīng)過力矩放大器或伺服功率放大系統(tǒng)帶動步進電動機。 1. 最大靜轉(zhuǎn)矩選擇 選擇步進電動機時，最主要的任務(wù)之一就是要詳細規(guī)定電動機的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩值。但是 由于使用的是三相的步進電機，就需要對三路信號分別進行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機的功率較大時運行起來回路的制作也比較復(fù)雜。程序邏輯電路和環(huán)形分配器接受輸入的控制脈沖信號 CP 并將其轉(zhuǎn)變?yōu)楣β黍?qū)動器僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 的驅(qū)動信號并給電機各項繞組供電。布 矩角的電動機 表 23步進電機的主要參數(shù)表 相數(shù) 步距角 相電流 最大靜轉(zhuǎn)矩 空載啟動頻率 2 ? 驅(qū)動電 相電阻 相電流 重量 絕緣強度 DC(2440)V B （ 2）步進電動機的選擇 步進電動機驅(qū)動電路就是其最基本的功能來講，是一個依次給電動機各相通電的控制功效級裝置，步進電動機驅(qū)動器是緩沖寄存器、環(huán)形分配器、控制邏輯及正反控制門組成，能把輸入的脈沖 CP 轉(zhuǎn)換成環(huán)形脈沖，以便控制 步進電動機驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)框圖如圖 26 所示： 輸入脈沖 隔離電路光電 環(huán)行分配器功率電源功率電源功率驅(qū)動器步進電機 圖 26 步進電機驅(qū)動圖 本系統(tǒng)所采用的步進電動機驅(qū)動器時由美國斯達特公司生產(chǎn)的 SH2H057M 型驅(qū)動器，該驅(qū)動器與我們選擇的 57BYG09 是配套產(chǎn)品。步矩角的電動機 （ b） 選擇小于 176。例如需 ? 的步距增量運動時，可有三種選擇。 2） 步距角的選擇 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 步距角大小會直接影響步進電動機起動和運動頻率，外形尺寸相同的電動機，步距角小的往往起動、運行頻率比較高，但轉(zhuǎn)速和輸出功率不一定高。有些系統(tǒng)只要求在斷電時負載中須保持固定位置口，因而，選擇永磁電機是合理的。它適用數(shù)字程序控制系統(tǒng)，可調(diào)恒數(shù)裝置及其它有精度要求的開環(huán)數(shù)字系統(tǒng)，用作執(zhí)行元件。另一方面，永磁式步進電動機在相繞組不通電時有較小的定位轉(zhuǎn)矩而混合式步進電機則具有步距角小，定位精度高，誤差不積累，及斷電后能自鎖等特點。步進電機的選擇包括類型的選擇、步距角選擇、最大靜轉(zhuǎn)矩的選擇。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。 ② 控制步進電動機的速度 如果給步進電機一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它就再轉(zhuǎn)一步。例如：三相步進電機的六拍工作方式，其各相通電順序為： AABBBCCCAA通過控制脈沖必須嚴(yán)格按照這一順序分別控制 A、B、 C相的通斷。步進電 動機可分為反應(yīng)式步進電動機（簡稱 VR）、永磁式步進電動機（簡稱 PM）和混合式步進電動機（簡稱 HB） 步進電動機區(qū)別與其他控制電機的最大特點是：它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號的頻率決定。步進電動機的步距角分辨率和傳動機構(gòu)的導(dǎo)程式?jīng)Q定儀器分辨率的重要因數(shù)。 由于 I/O 口發(fā) 送的信號為 TTL 信號無驅(qū)動能力，因此需對 CPU 信號進行功率放大，在信號經(jīng)過功率放大裝置放大后，才可以驅(qū)動步進電動機，步進電動機通過傳動機產(chǎn)生扭矩并由傳感器檢測得到數(shù)據(jù)。 光電隔離器的原理電路時由一個發(fā)光二極管和一個光敏三極管組成的復(fù)合的晶體管。因此，強電控制電路必將會對單片機控制系統(tǒng)長生嚴(yán)重的干擾，以致單片機控制系統(tǒng)不能正常工作 。 系統(tǒng)工作時有單片機通過 I/O 發(fā)送步進脈沖信號給步進電動機驅(qū)動器，驅(qū)動步進電動機完成工作。因此， CPU 判別被按按鍵是數(shù)字鍵還是功能鍵還是十分容易的：若被按按鍵的鍵值小于是 10H，則轉(zhuǎn)數(shù)字處理程序；若被按按鍵大于或等于 10H，則 CPU通過查表可以很快轉(zhuǎn)如相應(yīng)按鍵的處理程序。 表 22 鍵值表 關(guān)鍵字 鍵值 行值 列值 按鍵 0FH 00H B=01H A=0FH 0 1FH 01H B=01H A=0FH 1 1TH 02H B=02H A=17H 2 1BH 03H B=02H A=1BH 3 2FH 04H B=04H A=0FH 4 2TH 05H B=04H A=1TH 5 2BH 06H B=04H A=1BH 6 3FH 07H B=08H A=0FH 7 3TH 08H B=08H A=0TH 8 3BH 09H B=08H A=1BH 9 3DH 0AH B=08H A=1DH A 2DH 0BH B=04H A=1DH B 1DH 0CH B=02H A=1DH C 0DH 0DH B=01H A=1DH D 0BH 0EH B=01H A=1BH E 0TH 0FH B=01H A=1TH F 0EH 10H B=01H A=1EH EXEC 1EH 11H B=02H A=1EH STEP 2EH 12H B=04H A=1EH MON 3EH 13H B=08H A=1EH MON 4FH 14H B=10H A=0FH DISP 4TH 15H B=10H A=1TH RED 4BH 16H B=10H A=1BH DUMP 4DH 17H B=10H A=1DH LOAD 5FH 18H B=020H A=0FH PROG 5TH 19H B=20H A=1TH MOVE 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 5BH 1AH B=20H A=1BH RAM 5DH 1BH B=20H A=1DH BP 求鍵值：被按按鍵的關(guān)鍵字在鍵值表中的序號定義為該鍵的鍵值。 求關(guān)鍵字：由鍵值表可以看到， CPU 把行序號移到高四和列值低四位相加便可得到相關(guān)的關(guān)鍵字。因此， CPU 在行掃描時必須不以發(fā)現(xiàn)第一個被按按鍵位滿足，而是應(yīng)繼續(xù)完成對所有行的一遍掃描，并在該行掃描結(jié)束后根據(jù)竄鍵標(biāo)志來判斷是否發(fā)生竄鍵，則 CPU 再進行一遍掃描就可獲得最后放開鍵盤的行值和列值。 CPU 在處理發(fā)生在兩個不同行商的竄鍵時可以預(yù)先設(shè)定一個竄鍵標(biāo)志寄存器。 用戶在操作時常常因不小心同時按下了一個以上的按鍵即發(fā)生了竄鍵。若列值位 1FH，則表明被按按鍵不 在本行；若列值不為1FH，則對應(yīng)的行值和列值就是被按按鍵的列值和行值。 若 CPU 發(fā)現(xiàn)有鍵按下，則它必須獲取被按按鍵的行值和列值。 CPU 只要把“ 1”送到 Inter8155 口就可以在所有行線 PC0PC3 上得到 TTL低電平，然后讀取 PB7PB0 口的列線就可以判斷是否有鍵按下。把 PB7PB0 作為行線， PC0PC3 作為列線這樣鍵盤就連接好了。由于我們使用了 32 個鍵，所以有 4179。 由于 8051 單片機的引腳數(shù)量有限，所以必須進行擴展，那么我們用一片 Inter8155芯 片來擴展 I/O 接口，它具有 2個 8位、一個 6 位可編程 I/O 口，可通過程序改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強，可作為單片機與多種外圍設(shè)備連接時的中間接口電路。 8 的鍵盤進行掃描，接收鍵盤上的輸入信息，并存入內(nèi)部的 FIFO 緩沖器，在有鍵盤輸入時向 CPU 請求中斷。 由于不需要很多顯示器，所以我們可以選擇 Inter 公司推出的一種專用 I/O 口擴僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 展接口器件 Inter8155 芯片作為驅(qū)動芯片。 CPU 向字段輸出口送出字形代碼時，所有顯示器接口收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于 COM 端，而這一端是由 I/O 控制的，所以我們就可以自行決定何時顯示哪一位了。動態(tài)掃描顯示器接口是單片機中應(yīng)用最廣泛的一種顯示 方法之一。 圖 25 顯示器連接圖 二 、顯示器的連接于驅(qū)動 顯示器的顯示常用兩種連接方法，靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示，所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨具有鎖存功能的 I/O口接口用于筆劃段字形代碼，這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形代碼，因此，使用這種方法單片機中 CPU 的開銷小。如果是共陽極 LED 顯示器，共陽極接高電平，顯示“ 8”字符的字形代碼為 1000 0000（ 80H）。 8個筆劃段 hgedcba 對應(yīng)于一個字節(jié)的 D7D6D5D4D3D2D0 等，若用僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 8 位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。共陽和工陰結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆畫段和各位置安排是相同的。 LED 顯示器有兩種不同的形式：一種是8 個發(fā)光二極管都連接在一起的，稱之為共陽極 LED 顯示器，另一種是 8 個發(fā)光二極管的陰極連在一起的稱之為共陰極 LED 顯示器。 LED 顯示器就是我們小時候玩的火柴棒游戲，幾根火柴棒組合起來，可以拼各種各樣的圖形， LED 顯示器實際上就是這樣的東西，八 段 LED 顯示器，由 8 個發(fā)光二極管組成。 圖 24 MCS51 開發(fā) MCS96 單片機圖 一 、顯示器的使用 在我們單片機的系統(tǒng)中，通常是 LED 數(shù)碼來顯示各種數(shù)字或符號，由于它具有清晰的、亮度高、使用電壓低、壽命長等特點，因此得到非常廣泛的使用。使用時，開頭置于“ 8051”，除可以調(diào)試 51 程序外，還可以編輯 8098 程序；開頭置于“ 8098”， 8098 開始執(zhí)行地址從 2080H 開始的 8098 程序，為了能看到結(jié)果， 8098 程序中應(yīng)包括數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)存 RAM 的程序段。另外， 8051 單片機就 有地址從 2020H 開始的 RAM 或 ROM，以共 8098 作程序存貯器；如果是 ROM，必須按 8098 的要求寫入有關(guān)數(shù)據(jù)如芯片配置字，跳轉(zhuǎn)到用戶程序 RAM 區(qū)的指令等；如果是 RAM可以在 8051監(jiān)控下填寫。 ⑵ 單片機上的 硬件資源 片內(nèi)有 256 字節(jié)的 RAM 除此之外還可以根據(jù)需要在外部擴展 2Χ 64KB 存貯器； 時鐘電路的頻率 024MHZ； 2個中斷電源、一個中斷優(yōu)先的中斷控制器； 1 個全雙工異步串行口。 單片機的選用 ⑴ 單片機的選用 8051 內(nèi)部的可改寫、可編程 ROM，用戶可采用寫入程序，又可以擦除程序，擦除后還可以重新編寫，它也可以進行擴展，可以根據(jù)實用中的具體要求，擴展不同容量內(nèi)存的芯片，并且，這種芯片集成度高，結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，產(chǎn)品來源豐富，相關(guān)軟件利用比較方便。主程序編好后再編制從屬的程序。 程序的設(shè)計，是單片機應(yīng)用于中的一種程序設(shè)計技術(shù)，它是把一個功能完整的較長的程序分解為若干功能相對獨立的較小的程序的模塊，各個程序模塊分別進行設(shè)計、編制程序和調(diào)試，最后把各個高度好的程序 模塊連成一個大的程序。 ⑸ 程序設(shè)計 選擇好的軟件結(jié)構(gòu)和采樣的程序設(shè)計技術(shù)之后，便可以著手進行程序的 設(shè)計，把問題的定義轉(zhuǎn)為具體程序。合理的軟件結(jié)構(gòu)是設(shè)計出一個性能優(yōu)良的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，必須給以足夠重視，對于簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，通常采用順序程序設(shè)計的方法，這種系統(tǒng)軟件由主程序完成，并指定各個中斷的優(yōu)先級。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性通的措施如下： I采用抗干擾措施，提高系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)能力 II提高元器件的質(zhì)量 III 采用容錯技術(shù) ⑷ 軟件設(shè)計 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 單片機的應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)計是系統(tǒng)最基本工作量中較大的任務(wù)。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性通常是在規(guī)定功能的能力。 ⑶ 可靠性設(shè)計 隨著單片機應(yīng)用深入到各領(lǐng)域，對單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性提出了越來越多的要求。 最后，還要考慮到器件的 選擇，除了單片機以外系統(tǒng)中可能需要傳感器、模擬電路、輸入 /輸出電路、存貯器以及