【正文】 探頭受磁鋼 感應產(chǎn)生的兩列具有相位差的電平脈沖經(jīng)光電耦合后送入由門電路和ＪＫ觸發(fā)器組成的一個方向鑒別電路。 第六 節(jié)：方向鑒別電路設計： 當提升機容器運行至井口，井底或出現(xiàn)故障時在井筒中間停車，再次啟動時需要判斷提升容器的提升方向。當放電至Ｖ１＝ＶＴ－時，輸出電位又跳變?yōu)楦唠娖?，電容重新開始充電，如此周而復始，電路便不停的振蕩，電容上電壓 Vc 和 Vo的波形如下圖： 22 由Ｖｃ的波形求得電容的充電時間和放電時間各為： ＴＩ＝（Ｒ１＋Ｒ２） ?Ｃ ㏑ （Ｖｃｃ — Ｖｔ－）／（Ｖｃｃ－Ｖｔ＋） ＝（６６０００＋３2021０） ?４７ ? 610? ? ㏑ 2 ≈ ３．３秒 Ｔ２＝Ｒ２ ?Ｃ ㏑ （０ — Ｖｔ +）／（０ — Ｖｔ－） ＝３2021 ?４７ ? 610? ?㏑ 2 ≈ １秒 故振蕩器周期為：Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＝（Ｒ１＋２Ｒ２） 2CLn ＝３．３＋１＝４．３秒 振蕩頻率為： f =1/T =1/（Ｒ１＋２ Ｒ２） C ㏑ 2 =1/ ≈ HZ 由此可看出通過改變電阻和電容的參數(shù)即可改變振蕩頻率。 報警詳細電路設計如下： 當接通電源以后，因為電容上的初始電壓為零，所以輸出為高電平，并開始經(jīng)電阻 R， 電容 C 充電。因此，利用 CB555 內(nèi)部電路 T1 和 R1 接成一個反向器，它的輸出V0`和 V0 在高，低位電平狀態(tài)上完全相同。只要把 CB555 定時器的兩個輸入端 V11 和 V12 連在一起作為信號輸入端，即可得到施密特觸發(fā)器，再把施密特觸發(fā)器的反向輸出端經(jīng) RC 積分電路接回到它的輸出端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。正常工作時必須使 RD 處于高電平。 RD 是置零輸入端。Ｃ１和Ｃ２的參考電壓（電壓比較的基準）ＶＲ１和ＶＲ２，由Ｖ cc 經(jīng)三個５千歐電阻分壓給出。 Ｖ 12 是比較器Ｃ１的輸入端（也稱閾值端，用ＴＨ標注 )。由于使用靈活，方便 ,所以 555 定時器在波形的產(chǎn)生和變換，測量與控制 ,家用電器，電子玩具等許多領域中都得到了發(fā)揮和應用。即可產(chǎn)生警車的報警聲效果。由 Q1 Q2 Q6 Q3 等組成音頻振蕩器，其振蕩的中心頻率可由 R6R3 數(shù)據(jù)確定，并隨 Q1 管的基極偏執(zhí)電流大小而變化，使音調(diào)由低逐漸升高 ，然后逐漸降低，周而復始，從而形成低高 低 ,高音調(diào)變化的報警聲。經(jīng) Rf 加至 Q1 管的基極上。頻率為不到 1HZ 左右的脈沖波振蕩器，由 CB555 的第 3 腳輸出矩形波電壓 U0。具體報警電路圖設計如下： 此電路是由超低頻振蕩和音頻振蕩兩部分電路構(gòu)成。軟件程序設計詳見后面的軟件程序設計部分。 本次設計的 LED 顯示硬件電路，利用 8255A 的 PA 口輸出控制 顯示的段碼顯示，中間利用譯碼驅(qū)動器 CC4511 作為譯碼驅(qū)動， PB 口輸出作為 LED 的位控信號， 7406 作為反向器，中間限流電阻，保證流過的電流為 LED 數(shù)碼管工作所需電流。當 需要多個字符同時顯示時，可以輪流給每一個字符通以電流，逐次把需要顯示的字符顯示出來，為了不產(chǎn)生閃爍，要求巡回顯示速度較快 (每個掃描至少 20 次左右 )。所謂靜態(tài)顯示就是需要顯示的字符的各字段連續(xù)通過電流 而發(fā)光。 18 第四節(jié)：顯示模塊設計及工作原理描述 LED 數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管組合而成的 1 種新型顯示器，發(fā)光二極管LED 是一種通電后能發(fā)光的半導體器件，其導電性質(zhì)與二極管類似， LED 數(shù)碼顯示器使用了 8 個 LED 發(fā)光二極管，其中 7 個用于顯示字符， 1 個用于顯示小數(shù)點，故通常稱之為 7 段（有時稱為 8 段）發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器， 8 段 LED發(fā)光二極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩種連接方法；即共陽極接法和共陰極接法，其符號和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下土所示： 為了顯示字符，要為 LED 顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個 “ 8”字型符的 7 段，再加上 1 個小數(shù)點位，共計 8 段，各段碼位的對應關系如下： 段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 Dp g f e d c b A 十六制數(shù)碼及空白字符與 P 的顯示段碼 字符 共陽極段碼 共陰極段碼 字符 共陽極段碼 共陰極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH b 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H d A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 84H 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H 一般 地，發(fā)紅光的 LED 每段流過 5mA 的平均電流，就可以有較滿意的亮度，7mA 的電流會更亮些， 10mA 以上也不會再亮多少，但長期運行 10mA 以上會縮 19 短其壽命。 工作方式 A 口 B 口 C 口 0 基本輸入輸出 輸出鎖存 輸入三態(tài) 基本輸入輸出 輸出鎖存 輸入三態(tài) 基本輸入輸出 輸出鎖存 輸入三態(tài) 1 應答式輸入 /輸出 輸入輸出均鎖存 應答式輸入 /輸出 輸入輸出均鎖存 作為 A 口和 B 口的 控制位及狀態(tài)位 2 應答式雙向輸入輸出 輸入輸出均鎖存 作為 A 口的控制及 狀態(tài)位 8255A 端口選擇表如下圖 17 A1 A0 RD WR CS 操 作 0 0 0 1 0 A 口 ? 數(shù)據(jù)總線 0 1 0 1 0 B 口 ? 數(shù)據(jù)總線 1 0 0 1 0 C 口 ? 數(shù)據(jù)總線 0 0 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 ? A 口 0 1 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 ? B 口 1 0 1 0 0 數(shù)據(jù)總線 ? C 口 本設計采用線選法，雖然要浪費大量的地址線，但譯碼電路較簡單。 8255A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及芯片引腳如圖 二： 圖二 ： 8255A 有 3 種工作方式，即方式 0，方式 1 和方式 2，這些工作方式可用軟件編程來指定。 8255A 可編程并行輸入 /輸出接口芯片是 Inter 公司生產(chǎn)的標準外圍接口電 16 路。 第二節(jié)：系統(tǒng)功能框圖 如 圖一 ： 圖一 ： 第三節(jié)： 8255 接口電路設計及工作原理描述 我們所做的提升機絞車綜合后備保護儀要求能夠適時顯示提升絞車的運行速度和位置值，顯示設計選用的是 BS202 (共陰極 ) LED 數(shù)碼顯示器。該芯片內(nèi) RAM和特殊功能寄存 器值保持不變，直到掉電模式被終止。這種狀態(tài)可被任何一個中斷所終止或通過硬件復位。U:(unprogrammed) P :(programmed). 表 2 程序存儲器加密位 LB1 LB2 LB3 加 密 類 型 1 U U U 程序存儲器不加密 2 U U U MOVC指令可以執(zhí)行外部程序存儲器代碼 ,但禁止從內(nèi)部存儲器讀出代碼 ,禁止再次刷新 3 U U U MOVC 指令可以執(zhí)行外部程序存儲器代碼 ,但禁止從內(nèi)部存儲器讀出代碼 ,禁止再次刷新 , 而且禁止校驗 4 U U U MOVC 指令可以執(zhí)行外部程存儲器代碼 ,但禁止從內(nèi)部存儲器讀出代碼 ,禁止再次刷新 ,而且禁止校驗 ,禁止執(zhí)行外部指令 2) 工作模式 AT89C51有間歇和掉電兩種工作模式。計數(shù)器 1 外部輸入 P3. 6 WD: 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 P3. 7 RD: 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 2) 控制口線 : PSEN(片外取控制 )、 AL E(地址鎖存控制 )、 EA (片外儲器選擇 )、 RE2SET(復位控制 )； 3) 電源及時鐘 : CCC、 VSS。 P3 口的第二功能如表 1. 表 1: 第二功能 P3. 0 RXD: 串行輸入口 P3. 1 TXD: 串行輸出口 P3. 2 INT0: 外部中斷 0 輸入 P3. 3 INT1: 外部中斷 1 輸入 14 P3. 4 T0: 定時 246。 P3 口是雙功能口 , 該口的每一位均可獨立地定義為第一 I/O 功能或第二 I/O 功能。 P2 口是從系統(tǒng)擴展時作高8 位地址線用。 P0 口也用以輸出外部存儲器的低 8 位地由于是分時輸出 , 故應在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存 , 地址鎖存信號用 AL E。計時器 ,5個中斷源 ,兩級中斷優(yōu)先級 ,一個全雙工異 步串行口及時鐘發(fā)生器等。工作電壓范圍寬 ～ 6V ,全靜態(tài)工作 ,工作頻率寬 ,在 0Hz～ 24MHz 內(nèi) , 比 8751等 51系列的 6MHz～ 12MHz更具有靈活性 ,系統(tǒng) ,能快能慢。只要程序長度小于 4k, 四個 I/O 口全部提供給用戶。它與 MCA 251系列單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 , 不僅可完全代替 MCS251 系列單片機 , 而且能系統(tǒng)具有許多 MCS251 系列產(chǎn)品沒有的功能。 2 功能描述 : A T 89C51 是一種低損耗、高性能、 CMO S八位微處理器 , 片內(nèi)有 4K字節(jié)的在線可重復編程 快擦快寫程度存儲器 , 能重復寫入 246。 兩個十六位定時器 246。 32 位雙向輸入輸出線 。 128 8 位內(nèi)部 RAM 。三級程序存儲器加密 。全靜態(tài)工作 , 工作范圍 : 0Hz～ 24MHz。片內(nèi)有 4k 字節(jié)在線可重復編程快擦寫程序存儲器 。 A T 89C51 與 MCS251 系列的單片機在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容 。 A T 89C51 是由北京集成電路設計中心在 MCS 51 單片機的基礎上精心設計 , 由美國生產(chǎn)的至今為止世界上最新型的高性能八位單片機。以上這些方面的發(fā)展，使單片機在大量數(shù)據(jù)的實時處理，高級通信系統(tǒng)，數(shù)字信號處理，復雜工業(yè)控制，高級機器人以及局域網(wǎng)絡等方面得到大量應用。 90 年代至今，單片機在集成，功能，速度，可靠性，應用領域等全方位向更高水平發(fā)展。 1983 年 Intel 公司推出的高性能 16 位單片機 MCS96 系列，采用了最新的制造工藝，使芯片集成度高達 12 萬只晶體管 /片。其典型為 1980 年 Intel 公司推出的 MCS51 系列單片機，這類單片機拓寬了其應用范圍，使之能用于智能終端，局部網(wǎng)絡的接口等。 1976 年 ~1983 年，是低性能單片機階段，以 Intel公司推出的 MCS48 系列為代表，采用 8 位 CPU， 8 位并行 I/O 接口， 8 位定時 /記數(shù)器， RAM/ROM 等集成于一塊半導體芯片上的單片機結(jié)構(gòu)，尋址范圍 4KB，無串行 I/O， RAM 和 ROM 容量小，中斷系統(tǒng)也較簡單，功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器，儀表等的需要。 由于單片機具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于工業(yè)控制或與控制有關的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，愈來愈廣泛地應用于自動控制，智能儀表，數(shù)據(jù)采集，軍工產(chǎn)品以及家用電器等各個領域。 隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，組成微型計算機的各種功能部件：中央處理器，存儲器，串 /并輸入輸出接口，定時器 /記數(shù)器，中斷控制器，以及許多特殊功能單元，如： A/D， D/A 轉(zhuǎn)換器，告訴輸入輸出部件， DMA，浮點運算等已集成在一塊半導體晶體芯片上，構(gòu)成一完整的微型計算機 單片機。 11 第 四 章：硬件電路圖設計 第一節(jié)：控制方案選擇確定： 早期的控制系統(tǒng)是由模擬式自動化 儀表組成的自動控制系統(tǒng)，稱為儀表式自動控制系統(tǒng)。 7 卡箕斗保護 在提升容器正常停車位置過 米處安裝限位開關，箕斗上提或下放時第一次經(jīng)過同步開關到停車時的工作狀況以被微機記憶存儲，當箕斗再 次下放或上提，若位置量過 米仍沒有接受到同步開關發(fā)出的電平 信號，說明箕斗被卡，微機發(fā)出指令使安全回路動作，并發(fā)出聲光報警，后備保護器完成卡箕斗保護功能。 5 過速保護 按照提升容器在等速段運行時的速度的 115%，減速段運行速度的 110%，整定出提升容器運行包絡線，并把此包絡線裝入微機，當提升容器在此包絡線 以內(nèi)運行時，是安全運行速度，當運行速度值超出此運行速度包絡線時，視為超速危險運行，此時微機發(fā)出指令，使安全回路動作，并聲光報警 ，后備保護器完成過速保護功能。 井深 h= 滾筒周長 C1= 電機與滾筒的傳動比 K=:1 電機軸上的磁鋼數(shù)為 11 個 按以下公式可算出提升容器整個行程的脈沖個數(shù)： n=11hk/C1=11 每米需脈沖個數(shù)： 2654/≈ 10個，故每個脈沖的分辨率為 ,（滿足 的設計要求）。按貼 5 個磁鋼計算，得兩磁鋼間距為：175/5=35mm（滿足兩磁鋼間距≥ 30mm 要求），每個磁鋼的動作行程距離為(滿足最大行程死區(qū)≤ 3m)。微機發(fā)出聲光報警，并發(fā)出安全回路繼電器動作指令， 后備保護