【正文】 164 提供需要顯示的段碼。本系統(tǒng)通過 ～ ，用于控制各個顯示器的接地端。這樣巡回掃描速度較快，每秒可重復(fù)多次。這種顯示為動態(tài)顯示，此時，段選碼和位選碼均由軟件控制。 A\D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 167。 在自動化控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換輸出過程中， A/D轉(zhuǎn)換往往是必不可少的，因此在很多場合要使用到 A/D轉(zhuǎn)換芯片。傳統(tǒng)的并行 A/D轉(zhuǎn)換需占用較多的 I/O 口，串行的 A/D轉(zhuǎn)換周期長，讀寫復(fù)雜，可擴展性較差。 PCF8591是一種具有 I2C總線接口的 8 位 A/D轉(zhuǎn)換芯片，在與 CPU的信息傳輸過程中僅靠時鐘線 SCL 和數(shù)據(jù)線 SDA 就可以實現(xiàn)。 167。對 PCF8591 進(jìn)行寫讀操作后便立即啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，并讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 A/D 轉(zhuǎn)換中，一旦 A/D 采樣周期被觸發(fā)，所選擇通道的采樣電壓便保存在采樣、保持電路中，并轉(zhuǎn)換成 8 位二進(jìn)制碼（單端輸入） 或二進(jìn)制補碼（差分輸入） 存放在 ADC 數(shù)據(jù)寄存器中等待器件讀出。讀周期中讀出的第一個字節(jié)為前一個周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 PCF8591 的 A/D 轉(zhuǎn)換亦使用的是 I2C 總線的讀方式操作完成的。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，先發(fā)送一個非應(yīng)答信號位 A 再發(fā)送結(jié)束信號位 P。上電復(fù)位后控制字節(jié)狀態(tài)為 00H，在 A/D 轉(zhuǎn)換時須設(shè)置控制字，即須在讀操作之前進(jìn)行控制字節(jié)的寫入操作。PCF8591 有 4 路 8 位 A/D 輸入，屬逐次比較型，內(nèi)含采樣保持電路； 1 路 8 位D/A 輸出，內(nèi)含有 DAC的數(shù)據(jù)寄存器。 圖 167。 步進(jìn)電機的原理 步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件，它不能直接接到交直流電源上，而必須使用專業(yè)設(shè)備 步進(jìn)電機控制驅(qū)動器，控制器可以發(fā)出脈沖頻率從幾赫茲到幾千赫茲可以連續(xù)變化的脈沖信號，它為環(huán)形分配器提供脈沖序列，環(huán)形分配器的主要功能是把來自控制環(huán)節(jié)的脈沖序列按一定的規(guī)律分 配后，經(jīng)過功率放大器的放大加到步進(jìn)電機驅(qū)動電源的各項輸入端，以驅(qū)動步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)動，環(huán)形分配器主要有兩大類：一類是用計算機軟件設(shè)計的方法實現(xiàn)環(huán)形分配器要求的功能，通常稱軟環(huán)形分配器。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進(jìn)行放大，以達(dá)到驅(qū)動步進(jìn)電機的目的，步進(jìn)電 15 機的基本控制包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制兩個方面。 步進(jìn)電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)動一個角度 ，因此非常適合于單片機控制。 步進(jìn)電機分三種：永磁式（ PM），反應(yīng)式（ VR）和混合式 (HB)，步進(jìn)電機又稱為脈沖電機，是工業(yè)過程控制和儀表中一種能夠快速啟動，反轉(zhuǎn)和制動的執(zhí)行元件，其功用是將電脈沖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的角位移或直線位移，由于開環(huán)下就能實現(xiàn)精確定位的特點，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。 （ 1）四相步進(jìn)電機的工作原理 該設(shè)計采用了 20BY0 型步進(jìn) 電機，該電機為四相步進(jìn)電機，采用單極性直流電源供電。當(dāng)某一相繞組通電時，對應(yīng)的磁極產(chǎn)生磁場，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，這時，如果定子和轉(zhuǎn)子的小齒沒有對齊，在磁場的作用下，由于磁通具有力圖走磁阻最小路徑的特點，則轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動一定的角度，使轉(zhuǎn)子與定子的齒相互對齊，由此可見，錯齒是促使電機旋轉(zhuǎn)的原因。 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖用 n 表示，以四相電機為例，有 四 相 四 拍 運 行 方 式 即 AB→BC→CD→DA→AB, 四 相 八 拍 運 行 方 式A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A 。 Θ=360度（轉(zhuǎn)子齒角運行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒角為 50 齒角電機為例。 定位轉(zhuǎn)矩：電機在不通電的狀態(tài)下，電機轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場齒形的諧波以及機械誤差造成的）。本設(shè)計利用單片機進(jìn)行控制，主要是利用軟件進(jìn)行環(huán)形脈沖分配。各種工作方式在電源通電時的時序 與波形分別如圖 1 a、 b、 c 所示。 步進(jìn)電機的電路原理圖如下圖所示： 圖 167。2. 6 報警電路的設(shè)計 本設(shè)計當(dāng)液體原料的實際值與設(shè)定值相等或者大于實際值大于實際值的時候，報警電路工作。光報警用 LED燈工作，聲報警用蜂鳴器。 167。接 到 +5V 或者懸空，整個電路中沒有電流流過， LED 的狀態(tài)是熄滅。在數(shù)字電路中，接 +5V 為電平 “1”，接地為 “0”。 O3 \, f 18 圖 燈的電路原理圖 167。如圖所示，蜂鳴器的正極接到電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射機 E,三極管的基極 B 經(jīng)過限流電阻 R 后由單片機的某個引腳控制，當(dāng)引腳輸入高電平時候，三極管 T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)引腳輸出低電平時候，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。 圖 19 167。使讀者對本設(shè)計的各個功能模塊有一個清晰的認(rèn)識。 protel 簡介 早期的 PROTEL主要作為印制板自動布線 工具使用 ，運行在 DOS環(huán)境，對 硬件的要求很低，在無硬盤 286機的 1M內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的 PROTEL已發(fā)展到 DXP 2021，是個龐大的 EDA軟件 ，完全安裝有 200多 M，它工作在 WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、 模擬電路與數(shù)字電路 混合信號仿真、多層印制電路板 設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、 可編程邏輯器件 設(shè)計、圖表生成、 電子表格 生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客戶 /服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的 文件格式 ，如 ORCAD， PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB的 100%布通率。 2021年年底， Protel 軟件的 原廠商 Altium 公司推出了 Protel 系列的最新高端版本 Altium Designer 。 Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化 PCB 設(shè)計、可編程器件（如 FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的 嵌入式軟件開發(fā) 功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進(jìn)行 PCB 和 FPGA 設(shè)計以及嵌入式設(shè)計的解決方案，具有將設(shè)計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 Altium Designer ，全面集成了 FPGA 設(shè)計功能和 SOPC 設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計中的 FPGA 與 PCB設(shè)計以及嵌入式設(shè)計集成在一起。 21 167。 概述 進(jìn)入 Design Protel 99se 后在 Documents 中通過右鍵 “New” 建立 “Schematic Document”文件，打 開后即可進(jìn)行電路原理圖的編輯。將編輯框縮小，將元件照電路的樣子搭好，整體上排列勻稱。 或者可以先將電路的各個模塊搭好，再通過框定各模塊平移組合成完整的電路，取消框定要通過 Edit－》 DeSelect－》 Inside Area－》再用鼠標(biāo)框定以前選中的模塊，就可以解除，表現(xiàn)為模塊由黃色變成普通顏色。 167。而將文件直接放在數(shù)據(jù)庫根目錄下則不會出現(xiàn)這些問題。 protel 99SE 生成 PCB Protel99SE 生成 PCB 正確的步驟是 : （ 1） 新建庫文件 ， SCH 文件 ， PCB 文件 ， 全部保存； （ 2） 畫原理圖 ， 在畫原理圖的時候要注意每個元件的封裝設(shè)置 ； （ 3） 給每個元件分配唯一的標(biāo)號 ， 用 ToolsAnotate[自動標(biāo)號也可以 ]； （ 4） 生成網(wǎng)表文件 [.]； （ 5） 更新 PCB， 即將 sch 導(dǎo)入到 PCB 文件中 .這樣 PCB 文件中就會出現(xiàn)散落的元件 ,元件管腳之間用灰色的細(xì)線表示存在電氣連接 ； （ 6） 元件位置擺放 ,一般是手動布局 ； 22 （ 7） 布線 。 23 結(jié) 論 在當(dāng)今電子技術(shù)快速發(fā)展的時代，單片機技術(shù)日趨成熟完善，而單片機的功能多，價格也越來越適合于普遍使用。特別是單片機具有體積小，重量輕的優(yōu)勢，可以把單片機使用在環(huán)境不能接觸的地方，代替人來工作。 本文所述的液體原料配料系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)是以低價位的單片微機STC89C54 為核心的。而在軟件方面，采用 PID 算法來確定控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速。 學(xué)習(xí)了一些軟件的應(yīng)用，例如 protel 99SE， keil C 等等。兩個月來，老師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和平易近人的氣質(zhì)，給我以深深的教誨和啟迪，是我今后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。感謝我的父母和家人對我的學(xué)業(yè)一貫的支持與關(guān)心，是他們在背后默默地為我提供了物質(zhì)保障和不斷進(jìn)取的精神動力，讓我順利的完成學(xué)業(yè)。 限于本人水平，在論文中還存在許多缺陷和不足，真誠希望各位專家、學(xué)者對本論文提出寶貴意見