【正文】 圖 2系統(tǒng)總體框圖 計數(shù)器設(shè)計方案及工作原理 方案一、電機速度恒定，依靠定時器的計數(shù)。由于 AT89C51單片機的定時器使用的是內(nèi)部時鐘（有時候也是用外部基準(zhǔn)時鐘，但情況比較少），根據(jù)其時鐘穩(wěn)定的特點，我們就可以通過計 N個脈沖，那么時間 ）（ FNT /1?? （ F為時鐘頻率）。 方案二、電機轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)動圓周長度恒定的計數(shù) 。但是電機所帶動的導(dǎo)軌 2滾筒的周長 L不變，將滾筒每轉(zhuǎn)動一周作為一個脈沖信號輸出，運用 AT89C51單片機的計數(shù)器功能，將計數(shù)基數(shù)設(shè)定為滾筒的周長 L，假設(shè)輸出了 N個脈沖信號，則計數(shù)長度為 NLS ?? ， S為布料長度的計數(shù)值。 工作原理：電機轉(zhuǎn)動時，電機轉(zhuǎn)速會不斷發(fā)生變化。運用單片機定時器和計數(shù)器功能，采用分段式累加計數(shù)可實現(xiàn)該實時計數(shù)。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速變化為另一個轉(zhuǎn)速時，測速器輸出另一個電信號，中斷前級控制，重新計時、運算，依時輸出前級布料總長與該轉(zhuǎn)速時布料長度 L2直流電動機 信號采集裝置 基于單片機AT89C51 的計數(shù)器 直流電動機驅(qū)動電路 張力感應(yīng)裝置 布料長度計數(shù)裝置的開發(fā) 4 的累加值。 就以上三種方案來看： 第一種方案要求電機為勻速轉(zhuǎn)動，不能應(yīng)用在 本課題設(shè)計中； 第二種方案要求導(dǎo)軌 2滾筒轉(zhuǎn)動圓周長度恒定，在本設(shè)計中可以實現(xiàn)且電路構(gòu)成簡單，軟件設(shè)計已讀且對計數(shù)器參數(shù)易于調(diào)節(jié)，計數(shù)精確度高，所以本設(shè)計采用第二種方案； 第三種方案要求在電機轉(zhuǎn)動過程中進行實時控制，這就使得計數(shù)器電路復(fù)雜化，在計數(shù)過程還要對測速器輸出的轉(zhuǎn)速電信號進行計時和處理，同時也使得計數(shù)器參數(shù)不易更改，計數(shù)系統(tǒng)也復(fù)雜化。 信號采集裝置設(shè)計方案及工作原理 方案一、 圖 裝置結(jié)構(gòu)示意圖 圖 觸發(fā)電路 工作 原理：當(dāng)單片機未開始計數(shù)時，輸入端處于高電平；當(dāng)進行計數(shù)工作時，輸入端輸入低電平信號。 方案二、 圖 裝置結(jié)構(gòu)示 觸發(fā)電路 單片機 AT89C51 控制計數(shù) LED 顯示器 PIN 二極管 單片機 AT89C51 控制計數(shù) 小信號 放大電路 LED 顯示器 光源 觸發(fā)電路 復(fù)位電路 2022 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 5 圖 5 小信號放大電路 工作原理： PIN二極管也稱為 PIN型光電二極管、 PIN結(jié)二極管，在兩種半導(dǎo)體之間的 PN 結(jié)，或者半導(dǎo)體與金屬之間的結(jié)的鄰近區(qū)域，在 P區(qū)與 N區(qū)之間生成 I型層，吸收光輻射而產(chǎn)生光電流。 方案三、 圖 裝置結(jié)構(gòu)示意圖 R 2 +u iU R E FR 1 R V D zu oAR F 圖 7 簡單的電壓比較器電路 工作原理：利用紅外接收發(fā)射管的特性（即紅外接收頭在有紅外光電阻原理分壓可取基準(zhǔn)電壓，然后通過電壓比較器可輸出高、低電平。然后通過單片機處理，可使輸出精準(zhǔn)的 計數(shù)值。 電壓比較器 單片 AT89C51 控制計數(shù) 紅外接收管 紅外發(fā)射管 電源供電電路 7805 LED 顯示器 LM324 布料長度計數(shù)裝置的開發(fā) 6 通過以上三個方案的對比，可以發(fā)現(xiàn)： 方案一是一個簡單的觸發(fā)計數(shù)裝置，該裝置設(shè)計簡單，計數(shù)功能完善。若頻繁更換該按鈕會增加該計數(shù)裝置的投入成本。 方案二是一個簡單的光電式自動計數(shù)器，價格低廉、計數(shù)精確。所以，這個 方案不能選用。所以，在本課題中選用該方案。根據(jù)直流電動機的轉(zhuǎn)速公式： ?? CeIR aUCeIR aUn /)(/ ???? ）（ 其中： n電機的轉(zhuǎn)速 U電源電壓 I電樞電流 Ra電樞回路電阻 Ce 電機的電勢常數(shù) ? 電機的磁通 可知直流電機的調(diào)速可以有四種方式： 改變電樞電壓 IRa。改變勵磁回路電阻 Rf。這里選用 方案一、 在全磁場狀態(tài)下，調(diào)電樞電壓 。 方案二、 在電樞全電壓狀態(tài)下，調(diào)節(jié)勵磁電壓。 方案三、 改變電樞回路電阻 工作原理： 3 系統(tǒng)電路設(shè)計 單片機的選型 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 圖 1 AT89C51單片機芯片 I/O口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖： 圖 2 I/O接口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 I/O口作為輸入口時，有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時，實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后，再寫回到端口鎖存器。上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU將根據(jù)不同的指令，分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號，以完成不同的操作。 信號采集裝置 該信號采集裝置使用光電信號轉(zhuǎn)化的方式，在導(dǎo)軌 1的兩個滾筒側(cè)面各開一個孔，要求兩個孔處在同一水平直線上，記為孔 孔 2，將紅外發(fā)射管正對孔 1放置，將紅外接收管正對孔 2放置。該計數(shù)裝置可安裝在支撐該設(shè)備的支撐架上。 ： 圖五 橋式整流電路 橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ赃M行整流的最常用電路，常用來將交流轉(zhuǎn)變成為直流電。半波整流利用二極管單向?qū)ㄌ匦裕谳斎霕?biāo)準(zhǔn)正2022 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 弦波的情況下，輸了獲得正弦波正半部分，負半部分則損失掉。橋式整流器對輸入正弦波的利用率比半波整流高一倍。橋式整流也叫整流橋堆。橋式整流器品種多，性能優(yōu)良，整效率高，穩(wěn)定性好，最大整流電流從 50A，最高反射峰值電壓從 50V到 1000V。 常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類。 直流電中的脈動成分的大小用脈動系數(shù)來表示，此值越大，則濾波器的濾波效果越差。而 R值增大時，電阻上的直流壓降會增大，這樣就增大了直流電源的內(nèi)部損耗； 若增大 C2的電容量，又會電容器的體積和重量，實現(xiàn)現(xiàn)起來也不現(xiàn)實。 ： 布料長度計數(shù)裝置的開發(fā) 10 圖五 三端 穩(wěn)壓芯片 、紅外線檢測部分 圖六、紅外線檢測部分 如圖六所示，紅外線檢測部分采用一對紅外發(fā)送接收管完成，當(dāng)電路正常工作時，無障礙物遮擋，紅外接收頭有紅外線照射，這時，紅外接收頭的電阻很小，大部分電壓都加在 R3上，這正是電壓比較器 LM324的正向輸入電壓，而負向輸入電壓由 R4和 R5分壓得到 VRRRU ???? ）（ .而 R3分得的電壓要大于此基準(zhǔn)電壓值，故這時電壓比較器 LM324輸出高電平；當(dāng)在紅外發(fā)射接收管間有一不透光的障礙物時，紅外接收頭無紅外線照射，這時 紅外接收頭的電阻很大，大部分電壓都加在紅外接收頭上，這也是電壓比較器 LM324的正向輸入電壓，而負向輸入電壓也是由 R4和R5分壓得到，和原來電壓一樣，這時， R