【正文】 件設計電路原理，設計布局必須合理美觀 ； ? 實物采用洞洞板焊接，布局采用萬能板專用繪圖軟件； ? 4 位數(shù)據(jù)顯示功能； ? 具有至少 2 個獨立按鍵，通過按鍵可設置不同運行方式； ? 系統(tǒng)具有較好的模塊化， 功能、程序等分塊合理； 4 二、方案總體設計 方案一： 用三 極管搭 H 橋，實現(xiàn)電機正反轉的控制。 方案二 ： 以驅動芯片 ULN2020作為電機驅動， ULN2020是高壓大電流達林頓晶體管 陣列系列產品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬等特點。 由于這里不需正反轉的控制，也為了使焊接更方便，提高成功率。 總體設計： RE S E T復位電路紅外測速 脈沖整形 P 四位數(shù)碼管顯示P 電機驅動按鍵控制P P P P 蜂鳴器驅動復位電路紅外測速 脈沖整形四位數(shù)碼管顯示電機驅動按鍵控制 蜂鳴器驅動 圖 1 整體硬件設計 總體方案工作原理： 使用 STC89C52 單片機作為主控制芯片，按鍵控制改變電機的設定值，通過紅外對管進行轉速的測量，與設定值進行比較，通過 PID 算法控制電機達到設定轉速。 大家都比較熟悉，這里不再贅述。本系統(tǒng)中前 三位顯示電壓的整 數(shù)位，最后一位顯示轉速 的小數(shù)位。 圖 2 四位 LED 引腳 電機驅動電路 電機驅動電中是采用 ULN2020 來驅動。該電路的特點 ： ULN2020 的每一對達林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻 ， 在 5V 的工作電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連 ， 可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù) ， 輸入 5VTTL 電平，輸出可達 500mA/50V。用于感性負載時，該腳接負載電源正極，實現(xiàn)續(xù)流作用。 圖 4 一對達林頓管 圖 4 為一對達林頓管示意框圖， 它反映了每一對輸入與輸出的內部結構。 圖 5 電機驅動電路 圖 5 為本設計的直流電機驅動電路。當 為低電平時，內部三極管截止，電路斷開，電機停止轉動。 紅 外測速電路 圖 6 紅外對管測速 紅外測速部分電路如圖 6 所示，發(fā)射管工作時發(fā)出紅外線，當接收管收到紅外信號時，其電阻變?。?本設計 相當于從無窮大變到 1k 左右） 。擋片是利用圓盤上剪四個孔，當擋片隨電機轉動時，接收管兩端電 平發(fā)生變化，產生脈沖。 圖 7 整形電路 其電路如圖 7所示， 其特性為，輸入信號從 0 逐漸升高的過程：當輸入信號 in 1/3VCC，3 引腳輸出高電平；當 1/3VCC in 2/3VCC， 3 引腳輸出高電平保持不變；當 in 2/3VCC，3 引腳輸出低電平。 整形效果如下圖所示： 圖 8 脈沖整形前后變化 整體電路 圖 9 整體電路原理圖 8 四、軟件設計 算法實現(xiàn) （ 1） PID 算法 數(shù)字 PID 調節(jié)器結構簡單，參數(shù)易于調整。采用數(shù)字 PID調節(jié)算法，根據(jù)經驗和實踐， 在線整定參數(shù)，具有很強的靈活性。在設計中采用了 紅外 傳感器做為測速裝置，其計算公式為： 這里主要是采集圓盤邊緣上凹槽數(shù)的多少決定 的，圓盤有 4 個凹槽，每轉一圈便會產生4 個脈沖，通過上面的等式就可得出電機的轉速。數(shù)碼管顯示的速度為三位整數(shù)，一 位小數(shù)。 定時器 1 中斷流程 圖 12 T1 中斷 程序流程圖 10 五、硬件設計 軟件介紹 Keil C51 是 美國 Keil Software公司出品的 51 系列兼容 單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。運行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 硬件調試 當認真 的把板子焊接完成，之后也認真的檢查了一下連接線路，確認無誤后，將程序下載進去后。 將虛焊點重新焊接后顯示正常。最后認真檢查程序，發(fā)現(xiàn)程序中顯示的那一部分按錯了一個符號，導致其運算結果不正確。 是采用模塊化程序的方法，各個功能的程序都使用不同的子程序編寫。 當發(fā)現(xiàn)問題的時候，首先檢查主函數(shù)的調用是否有問題，如果沒有問題，就到相應的子函數(shù)中，對子函數(shù)進行檢查。而不應該認為是軟件出現(xiàn)了問題。在軟件調試的過程中就不應該去懷疑硬件。硬件的調試有時候需要通過軟件的現(xiàn)象來檢測，光看電路圖是，或者只是單純地用萬用表檢查有沒有短路也是沒有意義的。下面我對整個設計的過程做一下簡單的總結。選題是設計的開端，選擇恰當?shù)?、感興趣的題目，這對于整個設計是否能夠順利進行關系極大。 否則，就可能走許多彎路、費許多周折 ，甚至南轅北轍，難以到達目的。第二，題目確定后就是找資料了?？傊?，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。第四，有了研究方向，就應該動手實現(xiàn)了。通過這次設計，我對數(shù) 字電路設計中的邏輯關系等有了一定的認識，對以前學的數(shù)字 電路又有了一定的新認識，溫習了以前學的知識，就像人們常說的溫故知新 ，但在設計的過程中，遇到了很多的問題，有一些知識都已經不太清楚了，但是通過一些資料又重新的溫習了一下數(shù)字電路部分的內容。 在此要感謝我的指導老師，感謝老師給我這樣的機會鍛煉。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。 12 七、 參考文獻 1. 李朝青 .單片機原理及接口技術（簡明修訂版） .北京：北京航空航天大學出版社，1999 2. 李群芳，等 .單片微型計算機與接口技術 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 3. 錢逸秋 .單片機原理與應用 .北京：電子工業(yè)出版社， 2020 4. 朱定華，等 .單片微型計算機原理與應用 .北京：清華大學出版社， 2020 5. 何立民 .單 片機高級教程 .北京：北京航空航天大學出版社， 2020 13 附錄一：源程序 include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b, 0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}。 sbit wei1=P2^4。 sbit wei3=P2^6。 sbit beep=P2^3。 //電機控制 sbit s1_jiasu = P1^4。 //減速按鍵 sbit s3_jiting=P1^6。 //INT0 接收到的脈沖數(shù) uint num=0