【正文】 的實(shí)現(xiàn)價(jià)格，較長(zhǎng)的通信距離，優(yōu)異的抗干擾能力，仍然占有十分大的應(yīng)用比例。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 采用三級(jí)管直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，電路使三級(jí)管工作在飽和或截止區(qū)，三極管處于很低的功耗狀態(tài)，發(fā)揮簡(jiǎn)單的開關(guān)作用來控制電機(jī)兩端電流的通斷，從而達(dá)到控制電機(jī)的目的。隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。 定子和轉(zhuǎn)子 兩大部分 構(gòu)成了 直流電機(jī) 。 直流電機(jī)簡(jiǎn)介 輸出或輸入為直流電 能 的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它 能夠 實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的 電機(jī) 。 在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的 PN 結(jié)，組成一個(gè) PNP（或 NPN）結(jié)構(gòu)。 按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管 。按功能分 ： 開關(guān)管、功率管、 達(dá)林頓管 、光敏管等 。三極管分類： 按材質(zhì)分 ： 硅管、鍺管 。 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 三極管簡(jiǎn)介 三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型 晶體管 ， 晶體三極管 ， 是一種電流控制的半導(dǎo)體器件 。 7 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 。 5 將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 3 將數(shù)據(jù)線拉低 “0” 。 DS18B20 的讀操作 1 將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 6 重復(fù)上 1 到 5 的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。 4 延時(shí)時(shí)間為 45 微秒。 2 延時(shí)確定的時(shí)間為 15微秒。 8 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在， 必須要 應(yīng) 該 注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，否則 會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以 才 要進(jìn)行超時(shí)控制）。 5 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1” 。 2 延時(shí)（該時(shí)間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點(diǎn)） 3 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” 。 9 負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀， 但 是 不能正常工作。 7 在 9 位分辨率時(shí) 最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時(shí)最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快 。 5 溫范圍 － 55℃ ～ +125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177。 3 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫 。 圖 傳感器原理圖 圖 18B20 管腳圖 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 DS18B20 引腳定義： DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； GND 為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 它 可 以 選 擇 更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如： 溫度 控制、設(shè)備 的 過程控制、測(cè)溫類 電子消費(fèi) 產(chǎn)品等。 ℃。一線總線 性 價(jià)比高 的特點(diǎn)， 方便用戶 輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。 當(dāng) STC90C51 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部 獲取 代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 然而，每次訪問 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 脈沖將會(huì)跳過。 當(dāng) CPU 自外界記憶體中 獲 取指令碼或存取資料時(shí) ， ALE 將會(huì)在一個(gè)匯流排周期開始時(shí)送出 H 的信號(hào)，表示 (AD0AD7)正送出低階地址 A0A7 信號(hào)，以供外界電路鎖定這些低階地址信號(hào)。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 當(dāng)本引腳收到一個(gè)由 下降沿轉(zhuǎn)換 為 上升沿 的轉(zhuǎn)態(tài)信號(hào)時(shí)， 9051 將被重置，此時(shí) 9051 將其內(nèi)部的特殊功能暫存器 (Special Function Register, SFR)設(shè)定為預(yù)設(shè)值，并由地址 0000H 開始執(zhí)行程序。 RST： 復(fù)位輸入。對(duì) P3 端口寫 “1”時(shí)，端口 被 內(nèi)部上拉電阻 拉高， 這時(shí)候 可以 當(dāng)作 為輸入口使用。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 被 8 位地址訪問 時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口 輸 出高八位地址。 對(duì) P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ）。對(duì) P1 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以 當(dāng)作 為輸入 端 口使用。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻 。對(duì) P0 端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 C 9 看門狗 10 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，外部晶體 12M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路，復(fù) 位即可接地使用 引腳功能圖 引腳功能描述： VCC： 電源 GND： 地 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 7 圖 引腳示意圖 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 單片機(jī) STC90C516 RD+ 芯片特點(diǎn) 1 工作電壓： (5V單片機(jī) )、 （ 3V單片機(jī)） 2 增強(qiáng)型 6 時(shí)鐘 /機(jī)械周期， 12 時(shí)鐘 /機(jī)械周期 8051CPU 3 工作頻率范圍： 040HZ，相當(dāng)于普通 8051 的 0~80Hz 4 程序儲(chǔ)存器字節(jié)：最多 61K 5 片上集成 1280 字節(jié) /512/256 字節(jié) RAM 6 共 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0 可當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用 7 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 8 工作溫度范圍： 075176。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)的主要包括對(duì)外界溫度信息的采集電路，單片機(jī)控制電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機(jī)串口通信電路，電源電路。此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)。而且電路過于復(fù)雜，成本過高。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào) 節(jié) ， 逆變電路輸出電壓的大小和 輸出頻率 都可以被它所改變 。 PWM 控制是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。此方案的優(yōu)點(diǎn)在，電路簡(jiǎn)單，通過一個(gè)電位器 就可以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的，但它也存在明顯的不足，三極管工作在放大區(qū)時(shí)在電機(jī)回路上將產(chǎn)生一個(gè)壓降，會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，效率很低。 電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選擇 方案一：采用直流電機(jī)加模擬電路，通過電位器調(diào)節(jié)電機(jī)兩端電壓進(jìn)行控制。適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，系統(tǒng)的抗干擾性 能被提高了 。 方案二：采用“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20， DS18B20 支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃ ~125℃，在 10℃ ~85℃ 范圍內(nèi) ,精度為177。 溫度采集器件的選擇 方案一：使用模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片和模擬溫度器件組成，其溫度感知器件一般為溫度的線性器件，然后通過模擬轉(zhuǎn)數(shù)字芯片把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入控制器加以識(shí)別和判斷，其優(yōu)點(diǎn)是，其通過選擇合適的轉(zhuǎn)換芯片和模擬溫度器件可已達(dá)到很高的精度，一般的模數(shù)轉(zhuǎn)換有 8 位、 10 位、 12 位等，在一般的系統(tǒng)中都采用此種方案。 STC90C51RC/RD+系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng) 抗干擾 /高速 /低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可任意選擇，內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在 12MHz 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接接地。故不提倡此方案。處理速度高，尤其適用于語(yǔ)音處理和識(shí)別等領(lǐng)域。且從使用 性價(jià)比 的角度考慮放棄了此方案。采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度， 對(duì)于 大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的控制核心 比較適合 。 系統(tǒng)框圖 圖 系統(tǒng)框圖 各模塊方案論證 控制器的選擇 方案一：采用可編程邏輯器件 CPLD 作為控制器。 本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括對(duì)外界溫度信息的采集電路，單片機(jī)控制器電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機(jī)串口通信電路。所以底座測(cè)試的時(shí)候需要留心判斷下其噪音是否能夠接受，是否會(huì)有 振動(dòng)影響電 腦硬盤 。還需要特別注意的是散熱底座的噪音和 振 動(dòng)問題，風(fēng)扇的數(shù)量和質(zhì)量是決定因素。但是如果是重量較大，發(fā)熱較高的筆記本還是 得使用 金屬材質(zhì)的做工良好的散熱底座。塑料材質(zhì)一般比較輕便，硬度也較高，很多工程塑料的強(qiáng)度甚至超過金屬。當(dāng)然，金屬底座還是可以更好地將筆記本內(nèi)散發(fā)出來熱量吸收并擴(kuò)散出去。 筆記本 散熱 底座 設(shè)計(jì) 散熱 底座 的材料 當(dāng)前市場(chǎng)主要產(chǎn)品使用的材料有兩種：金屬或者塑料。 理論上說，開放環(huán)境中，紊流的換熱效率比層流大，但是筆記本底部和散熱底座實(shí)際組成了一個(gè)封閉空間，所以一般吸風(fēng)散熱方式更符合風(fēng)流設(shè)計(jì)規(guī)范。這種風(fēng)冷散熱方式包括吸風(fēng)和吹風(fēng)兩種。將塑料或金屬 制成的散熱底座放在筆記本的底部，抬高筆記本以促進(jìn)空氣流通和熱量輻射，可以達(dá)到散熱效果。筆記本電腦在設(shè)計(jì)的時(shí)候也考慮到散熱問題，往往會(huì)用墊腳將機(jī)身抬高，但是在溫度過高的時(shí)候，就顯得比較勉強(qiáng)。目前很多筆記本電腦采用鋁鎂合金的 外殼，對(duì)散熱也起到了一定的作用。 散熱原理和方式 散熱，其實(shí)就是一個(gè)熱量傳遞過程 通過 傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等幾種 方式。而目前市場(chǎng)上僅僅有的是單開關(guān)式的散熱器，且操作不方便，經(jīng)常開關(guān)，還沒有根據(jù)溫度變化來進(jìn)行控制的智能散熱底座。那就 更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 intelligent control 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 III 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... I 1 引 言 .................................................................................................................................... 1 系統(tǒng)研景究背 ........................................................................................................... 1 散熱原理和方式 ....................................................................................................... 1 筆記本散熱底座設(shè)計(jì) ............................................................................................... 2 散 熱底座的材料 ............................................................................................ 2 散熱底座的性能 ............................................................................................ 2 2 系統(tǒng)方案論證 ........................................................................................................................ 3 系統(tǒng)框圖 ................................................................................................................... 3 各模塊方案論證 ....................................................................................................... 3 控制器的選擇 ............................