【正文】 GND 20 21 圖 37 AT89C51的引腳 (二 ) 外圍電路 4 2 C1 C3 GND C5 3 BRIDGE1 2020uF D2 C4 2 BRIDGE1 圖 38 電源管理部分電路 電源是電子設(shè)備的最關(guān)鍵的部分，所以電子設(shè)備的可靠性主要取決于電源的質(zhì)量，而且電子設(shè)備 60%的故障來(lái)自電源，所以電源是電子設(shè)備組成中的基礎(chǔ)元件。作為輸入時(shí)，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 P2 口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 輸入。在 Flash 編程和驗(yàn)證時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 Pl 的輸出可驅(qū)動(dòng)4個(gè) TTL 輸入。而在 FLASH 驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié) ,此時(shí) P0 外接上拉電阻。它能用于訪外部程序數(shù)據(jù)時(shí)存儲(chǔ)器，它被定義為地址 /數(shù)據(jù)總線的第八位。 P0 口 ():P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向 I/0 口。 RST：復(fù)位輸入端。 XTAL1:反向 震蕩放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 Vcc:供電電壓。 MT2HB03M 太陽(yáng)能自動(dòng)追光系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 VCO 圖 36 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 （ 2） AT89C51 的引腳： AT89C51 引腳采用雙列直插式封裝 (DIP)或方形封裝。 它具有如下的主要特征 : 4K字節(jié)可編程序閃爍存貯器 (可擦寫 1000 次 )； 全靜態(tài)工作頻率 :24MHz； 三級(jí)程序存貯器鎖定； 128 字節(jié)內(nèi)部 RMA； 32可編程 I/O 線； 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 6 個(gè)中斷源；可編程全雙工串行通道；片內(nèi)時(shí)鐘震蕩器[12] 。 其結(jié)構(gòu)如圖 35 所示： 型號(hào) 電壓 (V) 電流 (A) 電阻 (Ω) 最大靜力矩 () 機(jī)身長(zhǎng)(mm) 輸出軸直徑 (mm) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量() 重量 (kg) 接線圖 57BYGH1001 5 3 200 100 10 650 步 進(jìn) 電 機(jī) 電源 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 A A B B VH GND CP+ CP U/D+ U/D FREE+ FREE 用戶控制單元 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 ON 小 大 圖 35 MT2HB03M驅(qū)動(dòng)器 單片機(jī)及其外圍電路 (一 ) AT89C51 單片機(jī) AT89C5l 是一種低功耗、高性能的 8位單片機(jī)，且片內(nèi)帶有 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器，它采用 ATMEL 高密度非易失性存存儲(chǔ)器技術(shù)，而且與 MCS51 的指令集和輸出管腳相兼容 [11]。限流電阻R 的要求與共陽(yáng)極接法相同。 共陰極接法：分別將 CP， U/D， FREE連接到控制系統(tǒng)的地端（ SGND，與電源地隔離）， +5V 的輸入信號(hào)通過(guò) CP+加入。輸入信號(hào)通過(guò) CP加入 。 圖 33 步進(jìn)電示意圖 （ 3） MT2HB03M 驅(qū)動(dòng)器 特點(diǎn)：雙極驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器工作電壓 1240 V； 驅(qū)動(dòng)電流 A；用戶可根據(jù)需要采用共陽(yáng)極接法、共陰極接法或差分輸入接法。技術(shù)參數(shù)如下： 1)線圈雙極性， 2)最大推力 2270N， 3） 位移分辨率 ， 4） 工作電壓 5V， 5）相電流 ， 6） 相電阻 ， 7） 相電感 mH， 9） 功耗 ,10)最高溫度 130176。 (二 ) 步進(jìn)電機(jī)的選擇 （ 1） 步進(jìn)電機(jī)１選擇 估計(jì)步進(jìn)電機(jī) 1所需要的最大 靜力矩不大于 200N，故選用 57BYGH1001混合式步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào) , 它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。 因?yàn)樵?A 和 B之間的電壓差可以是正的或負(fù)的 ，而單片機(jī)的輸入電壓值不能為負(fù)值，所以 U3A正的輸入端接了個(gè)偏置電壓電路，使 U3A 的輸出值始 終是正值。運(yùn)算放大器 U2A 的角色是一個(gè)電壓跟隨器，有緩沖、隔離、提高負(fù)載能力的作用，保持穩(wěn)定的采樣信號(hào)。四運(yùn)放 LM124 的輸出的電壓也是相同的，單片機(jī)收到的信號(hào)差值為零，所以單片機(jī)不能控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 光電轉(zhuǎn)換電路在下面的圖片中是其中的一組 ，另一組是相同的電路。 光電轉(zhuǎn)換器 VCC LM124 R1 R2 A U2A B U3A VCC 圖 32 光電轉(zhuǎn)換電路 光電轉(zhuǎn)換裝置接收太陽(yáng)光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)所采集到的信號(hào)，由單片機(jī)分析得最終控制的步進(jìn)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)向來(lái)達(dá)到太陽(yáng)能電池面板 ,結(jié)果始終是垂直于入射光線，從而達(dá)到利用太陽(yáng)能的最高效率?？刂茩C(jī)構(gòu)將分別調(diào)整水平方向與垂直方向。 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 圖 31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 此系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、 89C51 系列單片機(jī)以及相應(yīng)的外圍電路等組成。 = 抗風(fēng)性分析 (一 ) 底座上螺釘校核 危險(xiǎn)截面面積 221( ) 1 0 4 546c HA d m m?? ? ? (212) 螺釘應(yīng)力副 9000aa cF NA? ?? (213) 選擇螺釘?shù)男阅艿燃?jí) 級(jí) 則 5 1 0 0 5 0 05006 6 3 0 01 0 1 0BaBsaMPMP???? ? ?? ? ? ? ? (214) 螺釘疲勞極限 1 0. 32 0. 32 50 0 16 0Ba MP??? ? ? ? ? (215) 極限應(yīng)力幅 l i m 1 0 . 6 2 1 1 . 5 1 6 0 4 3 . 13 . 4 5maaakk MPk ???? ? ??? ? ? ? (216) (二 ) 軸校核 判斷危險(xiǎn)截面主軸端面往下 170mm 處 材料選用 45鋼調(diào)質(zhì) ?，F(xiàn)暫選一近似中間值，取 Y=，則 P=( 5500＋ 2700)=8556N (3) 求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 C=P179。 (1) 求比值 Fa/Fr=2700/5500=e 菏澤 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 (2) 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 P， P=fp( XFr+YFa) 因?yàn)檩p微沖擊，所以載荷系數(shù) fp=～ ，取 fp=?！?60nLh/10178。同時(shí)可得 X=， Y值需在已知型號(hào)和基本額定靜載荷 Co 后才能求出。 軸承的選擇 (一 ) 軸承 1的選擇 該支承根據(jù)工作條件決定選用深溝球軸承，軸承徑向載荷 Fr=1500N，軸向載荷Fa=5500N，軸承轉(zhuǎn)速 n=300r/min，裝軸承處的軸頸直徑大約為 30mm，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊，預(yù)期計(jì)算壽命 Lh=5000h。 σ =F/S=σs = 353MPa。材料的截面積為：S=πr178。又 45 鋼是塑性材料，所以，要用屈服極限 σs來(lái)校核。軸的材料選擇 45 鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 許用接觸應(yīng)力 []H? l im 1 11m inl im 2 22m in710 [ ] 681580 5[ ] 604HNHHHNHHZ MPSZ MPS?????? ? ??? ? ? (29) 驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力 []H? 121422 1[]2 2 . 8 4 2 1 0 4 11 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 71 2 0 1 0 0 41 4 1 6 0 4H E HKT uZ Z Zb d uM P a M P a?????? ? ? ?? ? ? ? ???? (210) 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無(wú)需調(diào)整。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) LN 107＜ NL＜ 109 （ 27） 原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確。 查文獻(xiàn) [8]表 得接觸最小安全系數(shù)為 。 載荷系數(shù) K K=KAKVKHδ KHβ (26) = = 查文獻(xiàn) [8]表 得彈性系數(shù) 。 查文獻(xiàn) [8]表 得齒間載荷分配系數(shù) KHa 。 齒頂高 1 1 4 42 ( ) 3 .7ha ha mha ha ha m? ? ? ? ??? （ 22） 齒根高 ( ) (1 0 . 2 5 ) 4 5 h f h a c m? ? ? ? ? ? （ 23） 齒高 1 1 9h ha hf? ? ? 2 2 ha hf? ? ? （ 24） (三 ) 校核計(jì)算 查文獻(xiàn) [8]表 得使用系數(shù)