【正文】 所用元器件的說明 555 定時(shí)器 555定時(shí)器是由集成運(yùn)算放大器組成的單門限電壓比較器 、 基本 RS 觸發(fā)器及工作于開關(guān)狀態(tài)的雙極型三極管或 MOS 管集成在一起的電路模塊，其引腳圖和功能表如下圖所示： 武漢理工大學(xué)《電工電子綜合》課程設(shè)計(jì)說明書 6 圖 17 555 定時(shí)器的引腳圖 表 11 555 定時(shí)器的邏輯動(dòng)能表 輸入 輸出 閾值輸入 (Vi6) 觸發(fā)值（ Vi2） 復(fù)位（ RD） 輸出（ Vo） 放 電管 T 0 0 導(dǎo)通 (2/3)Vcc (1/3)Vcc 1 1 截止 (2/3)Vcc (1/3)Vcc 1 0 導(dǎo)通 (2/3)Vcc (1/3)Vcc 1 不變 不變 CT74LS192 的功能說明 該芯片是一種同步可預(yù)置 BCD、 可逆計(jì)數(shù)器，它由四個(gè)主從 T觸發(fā)器和一些門電路組成，具有清除、保持、并行輸入、加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)等功能。 整機(jī)工作原理說明 當(dāng)接通電源時(shí)，由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器便開始工作，由前面的分析可知 ，其產(chǎn)生脈沖信號的周期 T=(R1+2R2)C2，可以通過計(jì)算選擇適當(dāng)大小的電阻和電容使產(chǎn)生脈沖信號的周期為一秒，用該脈沖信號去觸發(fā)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器便每隔一秒減一位數(shù)，此時(shí)計(jì)數(shù)器便相當(dāng)于一個(gè)秒表，當(dāng)計(jì)數(shù)器減計(jì)數(shù)到零時(shí)，計(jì)數(shù)器的借位信號由高電平變?yōu)榈碗娖?，相?dāng)于一個(gè)下降沿脈沖，而 JK 觸發(fā)器正好是下降沿觸發(fā)的，用該信號去觸發(fā) JK觸發(fā)器，便可控制 JK 觸發(fā)器輸出端信號的翻轉(zhuǎn)周期，其周期正好為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間， JK 觸發(fā)器輸出端信號發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端信號也隨之發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電機(jī)便反向轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)，由此便實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的前進(jìn)與后退時(shí)間可調(diào)的功能， SW1 為電機(jī)的制動(dòng)開關(guān)，當(dāng)機(jī)器人行走時(shí)，如果將 SW1 撥向低電平，便可使電機(jī)停止工作，機(jī)器人停止行走。將 JK 觸發(fā)器的兩個(gè)反向輸出端分別接 L298 的 IN1和 IN2 便可控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)計(jì)時(shí)到零時(shí)， U2 的借位信號從高電平變?yōu)榈碗娖?，?JK 觸發(fā)器剛好是在下降沿觸發(fā)，因此可將 U2 的借位輸出端接到 JK觸發(fā)器的脈沖信號輸入端作為它的觸發(fā)信號。 時(shí) 電路的設(shè)計(jì)與分析 計(jì)數(shù)器采用芯片 CT74LS192，由兩片 74LS192 構(gòu)成的置數(shù)可調(diào)的減計(jì)數(shù)器的電路原理圖如下圖所示 : 1/3Vcc 2/3Vcc VoH VoL 武漢理工大學(xué)《電工電子綜合》課程設(shè)計(jì)說明書 4 圖 15 計(jì)數(shù)器電路原理圖 其中脈沖信號從 U1 芯片的 DN 端輸入 ,U1 的借位輸出端與 U2的脈沖信號 輸入端相連 ,清零端接地 ,兩片芯片的借位輸出端相或后與置數(shù)端 PL 相連 ,當(dāng) U1 芯片減計(jì)數(shù)到零時(shí) ,其借位信號由高電平變?yōu)榈碗娖?,觸發(fā) U2,即實(shí)現(xiàn)了向高位的借位 ,當(dāng)兩片芯片都減到零時(shí) ,借位信號都變?yōu)榈碗娖?,相或后的結(jié)果仍為低電平 ,計(jì)數(shù)器重新置數(shù) ,如此循環(huán) ,如果需要改變計(jì)數(shù)時(shí)間 ,可通過撥動(dòng)開關(guān)對計(jì)數(shù)器置數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)框圖 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 控制電路 電動(dòng)機(jī) 機(jī)器人前進(jìn) 機(jī)器人后退 武漢理工大學(xué)《電工電子綜合》課程設(shè)計(jì)說明書 2 圖 12設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)電路原理圖 圖 13設(shè)計(jì)電路原理圖 單元電路的設(shè)計(jì)與分析 脈沖信號產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與分析 脈沖信號可由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器來產(chǎn)生 ，由 555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路原理圖和波形圖如下圖所示 : 脈沖信號產(chǎn)生電路 計(jì)數(shù)器 JK 觸發(fā)器 記時(shí)到規(guī)定時(shí)間 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī) 前進(jìn) 后退 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn)武漢理工大學(xué)《電工電子綜合》課程設(shè)計(jì)說明書 3 圖 14多諧振蕩器電路圖及波形圖 電路的工作原理分析：剛接通電源時(shí)，電容 C2 兩端沒有存儲(chǔ)電荷，兩端的電 壓為零， 555定時(shí)器的 2和 6端的輸入電壓為零，即 6端的輸入電壓小于 2/3Vcc，2端輸入電壓小于 1/3Vcc,輸出信號 Vo為高電平，電源對電容 C2充電，直到其兩端電壓略超過 2/3Vcc；電容 C 兩端的電壓超過 2/3Vcc 時(shí)，出現(xiàn) 6輸入端電壓大于 2/3Vcc， 2 端輸入電壓大于 1/3Vcc 的情況，輸出信號 Vo 為低電平，電容C2開始放電，直到 C2兩端的電壓略低于 1/3Vcc，電容又回到充電的狀態(tài)，如此循環(huán)，便形成了振蕩，產(chǎn)生矩形脈沖信號。 設(shè)計(jì)思路 要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)與后退，就要想辦法來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可以通過JK觸發(fā)器的輸出信號的翻轉(zhuǎn)來改變電機(jī)兩端電壓的極性來實(shí)現(xiàn)，而 JK 觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖信號可由計(jì)數(shù)器的輸出信號來代替，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到規(guī)定時(shí)間時(shí)， JK觸發(fā)器被觸發(fā)，輸出信號發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而正反轉(zhuǎn)的時(shí)間可以通過改變計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間來調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)與后退時(shí)間可調(diào)的功能。②通過 JK 觸發(fā)器的輸出信號來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，用計(jì)數(shù)器的輸出信號來控制 JK 觸發(fā)器，從而控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的時(shí)間，其時(shí)間的調(diào)節(jié)則可通過計(jì)數(shù)器的置數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 接通電源