施工升降機畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　施工升降機是人員和物料的提升機械，在建筑行業(yè)最為常見。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，對施工升降機的安全性、方便性要求越來越高。電子控制技術的發(fā)展也為施工升降機的發(fā)展帶來可能。本來通過應用AT89S52單片機為核心控制元件，結合其他模塊對施工升降進行無線控制，這樣更能滿足施工升降機的安全需要。具體完成的工作如下：</p>&

2、lt;p>　　完成了施工升降機控制系統(tǒng)的整體框架及設計思路；</p><p>　　選用AT89S52單片機、NFR24L01芯片，設計了無線發(fā)射模塊、鍵盤輸入電路、</p><p>　　顯示電路、單片機接口電路；</p><p>　　選用AT89S52單片機、NFR24L01芯片和L298N芯片，設計了無線接收模塊，</p><p>　

3、　以及驅動電機電路，電源電路等輔助電路；</p><p>　　4、從可靠性出發(fā)，完善電路設計，并進行了軟件設計。</p><p>　　本文設計的施工升降機無線控制系統(tǒng)造價低，控制方便、安全、可靠，滿足施工現(xiàn)場的要求。</p><p>　　關鍵詞：施工升降機；無線控制；單片機</p><p><b>　　ABSTRACT</b&

4、gt;</p><p>　　Construction elevator is personnel and materials to enhance the mechanical, the most common in the construction industry. With the construction of the development, construction elevator safety,c

5、onvenience increasingly demanding.Electronic control technology development but also for the development of construction elevator to bring possible. Originally AT89S52 microcontroller through the application of wireless

6、control of the construction elevator. Specific work completed as follows:</p><p>　　(1) Completed the construction elevator control system the overall framework and design considerations;</p><p>

7、　　(2) Use AT89S52 microcontroller, NFR24L01 chip designed wireless transmitter module, keyboard input circuit,Show circuit, microcontroller interface circuit;</p><p>　　(3) Use AT89S52 microcontroller, NFR24L

8、01 chips and L298N chip, designed wireless receiver module,And a drive motor circuit auxiliary circuit power supply circuit;</p><p>　　(4) starting from the reliability, improving the circuit design.</p>

9、;<p>　　This design of construction hoist wireless control system low cost, easy to control, safe, reliable, and meet the requirements of the construction site.</p><p>　　Keywords: construction hoist; w

10、ireless control; SCM</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1國內外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2本論文研究內容4</p><p>　　第二章 總體設計5

11、</p><p>　　2.1 任務分析與實現(xiàn)5</p><p>　　2.2 樓層信號獲取硬件方案設計5</p><p>　　2.3 軟件方案設計6</p><p>　　第三章 發(fā)射電路設計8</p><p>　　3.1鍵盤輸入電路設計8</p><p>　　3.1.1按鍵的確認8&l

12、t;/p><p>　　3.1.2鍵盤的工作方式8</p><p>　　3.2顯示電路設計9</p><p>　　3.2.1 LED數(shù)碼管簡介10</p><p>　　3.2.2 LED數(shù)碼管的基本參數(shù)和引腳功能10</p><p>　　3.3信號處理電路設計11</p><p>　　3.4

13、無線發(fā)射、接收模塊電路11</p><p>　　3.5時鐘電路設計18</p><p>　　3.6上拉電阻的作用18</p><p>　　3.7發(fā)射模塊電路圖18</p><p>　　第四章 接收信號及驅動電機電路設計20</p><p>　　4.1接收模塊20</p><p>&l

14、t;b>　　4.2單片機20</b></p><p>　　4.3電機驅動模塊21</p><p>　　4.4霍爾傳感器模塊22</p><p>　　4.4.1檢測傳感器的選用及測量原理22</p><p>　　4.4.2集成開關霍爾傳感器22</p><p>　　4.4.3 74LS74芯片

15、的運用23</p><p>　　4.5輔助模塊24</p><p>　　4.5.1看門狗電路24</p><p>　　4.5.2電源電路24</p><p>　　4.5.3程序輸入電路25</p><p>　　4.5.4復位及時鐘電路25</p><p>　　4.5.5報警電路26

16、</p><p>　　4.6 接收模塊總電路圖26</p><p>　　第五章 可靠性設計28</p><p>　　5.1硬件的可靠性設計28</p><p>　　5.1.1合理選擇單片機型號28</p><p>　　5.1.2其他方法28</p><p>　　5.2軟件的可靠性設計

17、31</p><p>　　5.3設計合理的復位電路32</p><p>　　第六章 軟件部分設計33</p><p>　　6.1軟件總體設計思路33</p><p>　　6.2軟件總體設計流程圖33</p><p>　　6.2.1發(fā)送模塊33</p><p>　　6.2.2接收、驅動電

18、機模塊34</p><p>　　6.3主要子模塊程序設計34</p><p>　　6.3.1按鍵顯示模塊設計34</p><p>　　6.3.2NFR24L01模塊程序設計35</p><p><b>　　第七章 總結37</b></p><p><b>　　參考文獻38&l

19、t;/b></p><p><b>　　致謝39</b></p><p>　　附錄A 程序40</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　人員和物料的提升機械，其吊籠是完成提升任務的具體執(zhí)行裝置。目前吊籠多是兩根主立柱焊接的鋼結構，周圍有鋼絲保護網，吊籠前后

20、分別安裝著單、雙開吊籠門，頂部有活動板門，配備的專用梯可作為緊急出口，也可以在頂部進行架設、維修和保養(yǎng)等工作。目前吊籠的最主要缺陷是自重過大帶來的不良影響，特別是應用在高層或超高層建筑物上時影響尤其顯著。</p><p>　　施工升降機是以各類鋼材為主結構的組件，因此它的利潤空間是很小的。對于施工升降機，其利潤是隨其架設高度的增加而增加的。如果在整個架設高度上都使用同樣規(guī)格的標準節(jié)和主弦桿，經濟投入勢必較大，同時

21、從整個結構受力狀態(tài)來說，它也是不理想的。而如果能夠根據(jù)載荷、危險截面位置、架設高度將結構分成幾段為其分別選取不同公稱尺寸的標準節(jié)和主弦桿，則可大大地降低施工升降機的生產成本。將整個架設高度簡單的分成二段或三段，按受力狀態(tài)為各段的標準節(jié)和主弦桿選擇合理的公稱尺寸，則可達到這個目標。改進施工升降機的速度特性是改善其產品綜合性能的一個主要方面，它可以提高施工效率。隨著高層和超高層的建筑量的不斷增加，改進施工升降機的速度特性顯得尤為重要。而速度

22、特性的改進，絕不能以影響其產品性能為代價，提升速度增加的同時，還要具備良好的運行性能、安全性和可靠性。因此，變頻器在現(xiàn)代施工升降機上應用得越來越廣泛。</p><p>　　提高額定起重量對國產施工升降機來說，是在今后發(fā)展中需要解決的主要問題之一。施工升降機經過了多年的發(fā)展，仍然基本上沿用原來的機型模式，真正意義上的突破還不多見，目前對大額定起重量施工升降機的需求己初現(xiàn)端倪，提高額定載重量將是今后施工升降機的發(fā)展方

23、向。</p><p>　　根據(jù)GB廳 10054一19%《施工升降機技術條件》要求施工升降機必須具備安全防墜器，同時對安全防墜器的各種性能指標也做出了規(guī)定。升降機古代就有，一個絞盤、一根繩子加上滑輪，就能夠組成升降機了。但是，如果要用升降機載人，就必須解決安全防墜落問題，這是相當復雜的事情，業(yè)內人士稱安全防墜落問題是升降機發(fā)展道路上的世界難題。150年前，美國人奧的斯發(fā)明了安全鉗，從此開創(chuàng)了升降機載客時代，他的名

24、字也就是當今全球最大的電梯廠商的廠名。高樓里的電梯，運行自如，由電腦控制，運行的平穩(wěn)程度遠遠超過施工升降機，主要是使用鋼絲繩傳動的原因。但是100多年來，用鋼絲繩傳動的升降機在室外露天作業(yè)的安全防墜落的提升速度在24~36m/min之間，單籠額定載重量基本上不超過2噸。</p><p>　　目前，雖然國產施工升降機己經取得了很大的發(fā)展，但是仍然存在著許多不足之處。</p><p>　　首先

25、，沒有應用不同公稱尺寸的材料作為標準節(jié)來分段架設。根據(jù)現(xiàn)代設計理論可以全面地掌握施工升降機在每個架設高度任何截面上的應力狀態(tài)，從結構受力狀態(tài)分析，無論架設高度是多高的施工升降機其底部的標準節(jié)都是承受應力最大的部分，而隨著施工升降機架設高度的增加其應力狀態(tài)更加惡劣。而當架設高度一定時，施工升降機上部標準節(jié)的應力狀態(tài)要比下部的標準節(jié)理想的多，通過對施工升降機結構的有限元模型計算和模態(tài)分析也同樣可以驗證這一結論。因此，將施工升降機按架設高度分

26、段，選取不同截面形式的材料作為標準節(jié)，可以大大減少施工升降機的鋼材消耗量、減輕自重、降低生產成本。其次，產品形式較為單一，沒有根據(jù)建筑工程與架設高度的需要而采用不同結構的施工升降機。三角型截面的標準節(jié)，由于少了一根主弦桿，在成本、鋼材消耗量、安裝的便利等方面有著很大優(yōu)勢，對于架設高度為100米以下的建筑，使用該種施工升降機有著巨大的價格優(yōu)勢?？梢?，根據(jù)各種不同的建筑需要，采用不同截面形狀的標準節(jié)，能夠真正提高性價比。根據(jù)建筑工程與架設高

27、度的需求，可采用大額定提升起重量的施工升降機，目前國內絕大多數(shù)的廠家生產的施工升降機的最大額定起重量是2噸每籠，從提</p><p>　　再次，升降機沒有廣泛地采用變頻器來改善施工升降機的速度特性。變頻器在改善速度特性方面是起著極其重要的作用。過去，變頻器由于技術還不成熟，而且價格較高，大多數(shù)施工升降機廠家是不會考慮安裝變頻器作為主要改變速度特性的裝置。這些年來變頻器已廣泛使用在各種改變速度特性的場合，而且技術成

28、熟了，體積減小了，價格降低了，這些都為施工升降機在改變提升速度的同時改善啟、制動特性帶來了可能。正因為使用變頻器，對施工升降機可以實現(xiàn)理想的自動平層功能，而且大大提高了施工升降機的檔次以及整機的安全性和舒適性，產品性能、可靠性和壽命也進一步提高。</p><p>　　最后，吊籠自重過大，影響了額定起升載重量。施工升降機作為垂直運送率，但是該行業(yè)在今后還是有著巨大的發(fā)展空間。我們應該正確認識目前施工降機存在的不足，

29、通過先進的理論和科技手段全面地掌握施工升降機的各種特性并在此基礎上改進我們現(xiàn)有的產品，使其具有更高的科技含量、更強的市場競爭力。</p><p>　　1.1國內外研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，國產施工升降機得到了迅速發(fā)展，國際著名的ALIMAK公司的產品也遠不比20多年前那樣風光無限了，我國施工升降機的迅速發(fā)展極大程度地沖擊了它的市場，這與國產升降機所具有先進的技術性能、過硬的產品

30、質量、明顯的價格優(yōu)勢等諸多因素分不開的。</p><p>　　現(xiàn)代設計理論是施工升降機發(fā)展的基礎。近年來，隨著各種理論的迅速發(fā)展，給國產施工升降機的迅速崛起奠定了強大的理論基礎，特別是結構動力分析、有限元模型計算、優(yōu)化方法、機械振動與模態(tài)分析、計算機輔助設計等。人們把這些理論應用到施工升降機的研究與開發(fā)上，給施工升降機的發(fā)展帶來巨大變化利用這些理論人們可以全面掌握任何高度位置上標準節(jié)的任何部位的應力狀態(tài)，可以得到

31、施工升降機懸臂部分的動態(tài)特性以及由吊籠提升速度的加大給施工升降機帶來的影響。總而言之，利用這些理論，可以完全掌握施工升降機各方面的結構特性和工作狀態(tài)。施工升降機作為垂直運送人員及物料的提升機械，它主要是由塔身、吊籠、起升機構和附墻結構組成，當然施工升降機還包括控制系統(tǒng)和安全裝置。這些年來，施工升降機的標準節(jié)一直沒有大的變化，并且不論多大的架設高度，采用的基本都是從上到下規(guī)格相同的鋼材。吊籠雖然有多種型式，但都是型鋼焊接而成。近年來，國外

32、施工升降機的提升速度已由40r/min提高到了60r /min、80r/min甚至高達96r/inin，單籠額定載重量在3噸以上，而國產施工升降機施工升降機是建筑施工中不可缺少的垂直運輸機械，自 1973年</p><p>　　施工升降機主要用于城市高層和超高層的各類建筑中，這主要因為這樣的建筑高度對于使用井字架、龍門架來完成作業(yè)是十分困難的。近年來，隨著建筑高度的不斷增加，架設高度大的施工升降機的需求量也在不斷

33、增加。建筑施工升降機除了應用在高層建筑中還可以應用在大橋的建設中，此外，它還可以應用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電廠的煙囪、廣播電視塔以及煤礦等多種施工場合下，施工升降機已成為建筑行業(yè)中一種必不可少的機械設備。</p><p>　　如今，施工升降機已廣泛的應用于建筑工地上，承擔著垂直運輸人員及貨物的工作。但是，毋庸諱言，施工升降機的性能和可靠性還不夠完善，安全事故時有發(fā)生，造成了人員的傷亡和不可挽回的經濟損失，事故的原

34、因主要是施工升降機安全保護裝置存在問題，導致了升降機的安全性能下降，從而為施工升降機的正常工作帶來了重大的安全隱患，這可能會導致事故的發(fā)生。因此，安全保護裝置的可靠性、完善性直接影響著人身及貨物安全。</p><p>　　安全防墜器作為施工升降機最為重要的安全保護裝置，它的性能的好壞直接影響到施工人員及貨物的安全。因此為施工升降機配備一種安全可靠的安全防墜裝置，可以保證施工升降機在工作過程中不會發(fā)生事故，從而保證

35、施工人員及貨物的安全。</p><p>　　本課題的最終目的是研制出一臺高性能、高效率、低成本的鋼絲繩提升式施工升降機。同時，為該施工升降機設計并制造出一臺符合規(guī)范要求、安全可靠、使用方便、反應靈敏、制作簡單的安全防墜器，以及超載保護裝置、高度限位裝置，為施工升降機提供可靠的安全保障。</p><p>　　在建筑機械的大家族里，施工升降機沒有像其它建筑機械那樣高的年增長機操作和機構作較大改

36、動，即結構應簡單，適用性要廣。</p><p>　　1.2本論文研究內容</p><p>　　根據(jù)施工升降機的發(fā)展現(xiàn)狀，存在的問題，提出了用無線控制施工升降機，使得更安全、方便。本文應用AT89S52單片機為核心控制元件，結合其他模塊對施工升降進行無線控制，在地面上，能實時的顯示升降機所在的樓層，通過按鍵控制升降機需要去的樓層。完成的內容具體如下：</p><p>

37、　　1、施工升降機控制系統(tǒng)的整體框架及設計思路；</p><p>　　2、設計了無線發(fā)射模塊；</p><p>　　3、設計了無線接收模塊，以及驅動電機電路</p><p>　　4、從可靠性出發(fā)，完善電路設計。</p><p><b>　　第二章 總體設計</b></p><p>　　2.1 任務

38、分析與實現(xiàn)</p><p>　　本設計的任務是：以單片機為處理核心，對施工升降機進行無線控制。</p><p>　　本系統(tǒng)總體思路如下：初始化系統(tǒng)，設定當前施工升降機所在的樓層，并且通過發(fā)射信號模塊，將樓層信號傳遞給升降機上的接收模塊，單片機處理信號，存儲當前樓層信號。在地面輸入升降機要去的樓層，經單片機處理后，發(fā)射給控制升降機的部分。這樣單片機通過比較當前樓層和要去的樓層，決定電機是正轉

39、還是反轉，每當升降機到一樓層，霍爾傳感器獲得信號，通過觸發(fā)器，將信號給單片機。施工升降機樓層的變化，會實時的顯示在地面的LED顯示屏幕上。要求達到的各項指標及實現(xiàn)方法如下。</p><p>　　(1)通過NFR24L01來進行無線信號的發(fā)射接收；</p><p>　　(2)利用霍爾傳感器產生樓層變化數(shù)的脈沖信號；</p><p>　　(3)利用L298對電機進行控制

40、；</p><p>　　(4) 對數(shù)據(jù)進行處理，要求用LED顯示里程總數(shù)和即時速度。</p><p>　　實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。最終實現(xiàn)目標：單片機對施工升降機的無線控制，能實時的顯示當前樓層功能。</p><p>　　2.2 樓層信號獲取硬件方案設計</p><p>　　樓層信號，首先要解決是采樣的問題。使用單片

41、機進行樓層信號處理，可以使用簡單的脈沖計數(shù)法。只要升降機每經過一層，產生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉速的信息。常用的計數(shù)元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。樓層信號傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻獲得樓層信號、利用編碼器對經過的樓層數(shù)進行測量、利用霍爾傳感器對樓層信號進行檢測、利用干簧管型傳感器測量樓層。光敏電阻對光特別敏感，當白天行駛時，外界光源將導致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境

42、的要求相當高，如果光敏電阻或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行準確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。所以本設計采用霍爾元件對樓層信號進行測量，既簡單易行，又經濟適用。</p><p>　　使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結構也可以做得較為簡單，只要在每一層上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在升降機上，當施工

43、升降機經過樓層時霍爾元件靠近磁鋼，就有信號輸出，就會不斷地產生脈沖信號輸出。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應用廣泛。</p><p>　　此控制系統(tǒng)的硬件主要組成：單片機、信號發(fā)射模塊、L298N、鍵盤等。整體結構如圖2.1所示本系統(tǒng)總體設計思路是：由鍵盤發(fā)出電平信號，單片機接受并轉換成控制信號發(fā)送給信號發(fā)射模塊。信號接收模塊接收信號，傳給單片機，單片機再控制電機的轉動。在系統(tǒng)中按鍵的作用是控制整個系統(tǒng)的。

44、LED為實時顯示。</p><p>　　該系統(tǒng)由二個模塊組成，第一模塊是信號發(fā)射模塊；第二個模塊為信號接收、處理并驅動電機工作模塊。二個模塊互相通信，在第一模塊里，有LED能即時顯示升降機所處在的樓層。二個模塊的信號發(fā)送、接收模塊都采用NFR24L01芯片。為了獲得較為準確的樓層信息，采用霍爾傳感器模塊。</p><p>　　考慮到實際工作情況，要求該系統(tǒng)具有比較高的可靠性，故設計了看門狗

45、電路。并采取了其他一系列的保護措施。</p><p>　　另外，還專門設計了+5V電源，給芯片提供穩(wěn)定的電壓，使得系統(tǒng)更安全可靠。</p><p>　　2.3 軟件方案設計</p><p>　　通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設計要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設計的原則，采用自頂向下的設計方法。模塊化設計使程序的可讀性好、修改及完善方便。&

46、lt;/p><p>　　軟件設計包括主程序、樓層計算子程序、延時子程序、中斷服務子程序、顯示子程序等等。</p><p>　　中斷子程序是將傳感器產生的信號接入外部中斷0，將經過74LS74分頻后的信號接入外部中斷1，利用中斷和定時器對分別對里程進行累加。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應關系，經過軟件編程顯示所需

47、要的值。</p><p>　　顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結果送顯示器顯示。</p><p>　　第三章 發(fā)射電路設計</p><p>　　發(fā)射電路由鍵盤輸入電路、顯示電路、NFR24L01發(fā)射模塊、復位電路、時鐘電路組成。</p><p>　　3.1鍵盤輸入電路設計</p><p>　　鍵盤是由一組按鍵開關組成的。通常，

48、按鍵所用的開關為機械彈性開關，這種開關一般為常開型。平時(按鍵不按下時)，按鍵的觸點是斷開狀態(tài)，按鍵被按下時，他們才閉合。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關從開始按上至接觸穩(wěn)定要經過一定的彈跳時間，即在這段時間里連續(xù)產生了多個脈沖，在斷開時也不會一下子斷開，存在同樣的問題，按鍵開關在閉合及斷開的瞬間，均伴隨有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為5ms～10ms，而按鍵的穩(wěn)定閉合期的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的

49、，一般為十分之幾秒的時間。此種抖動在對步進電機的控制時會產生一定的影響，為消除這種抖動，在軟件設計時會設計一個去抖動模塊來加以解決。</p><p>　　3.1.1按鍵的確認</p><p>　　按鍵的確認就是判別按鍵是否閉合，反映在電壓上就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平或低電平。如果高電平表示斷開，那么低電平則表示閉合，所以通過檢測電平的高低狀態(tài)，便可以確認按鍵是否按下。本次設計中，在鍵

50、盤的部分采用四個按鍵，分別控制步進電機的轉動方向、加速、減速。</p><p>　　3.1.2鍵盤的工作方式</p><p>　　鍵盤的工作方式有3種，即程序控制掃描、定時掃描和中斷掃描方式。</p><p>　　1、程序控制掃描方式</p><p>　　程序控制掃描方式是指單片機在空閑時，才調用鍵盤掃描程序，并反復的掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤

51、上輸入命令或數(shù)據(jù)，而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中，CPU將不再影響鍵入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。具體過程如下:</p><p>　　(1)判別有無按鍵按下；</p><p>　　(2)鍵掃描取得閉合鍵的行、列值；</p><p>　　(3)用計算法得到鍵值；</p><p>　　(4)判斷閉合鍵是否釋放，如果沒有釋放則等待；如果

52、閉合鍵釋放，將閉合鍵的鍵號保存，并轉去執(zhí)行閉合鍵的功能；</p><p><b>　　(5)返回；</b></p><p><b>　　2、定時掃描方式</b></p><p>　　定時掃描方式就是每隔一定時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內部的定時器產生一定時間的定時，當定時時間到就產生定時器溢出中斷，CPU響應中斷后對鍵

53、盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵執(zhí)行響應的鍵功能程序。</p><p><b>　　3、中斷掃描方式</b></p><p>　　鍵盤工作在程序控制掃描方式時，當無鍵按下時，CPU要不間斷的掃描鍵盤直到有按鍵按下為止。如果CPU要處理的事情很多，這種工作方式就不能適應。定時掃描方式只要定時時間到，CPU就去掃描鍵盤，工作效率有了一定的提高。由此可見，這兩種方式常使

54、CPU處于空掃描的狀態(tài)，而中斷掃描方式下，CPU可以一直處理自己的工作，直到有鍵閉合時發(fā)出中斷申請，CPU響應中斷，執(zhí)行響應的中斷服務，才對鍵進行處理，從而提高了CPU的工作效率。本設計鍵盤使用的是簡單的程序控制掃描方式。如圖3.1所示。</p><p><b>　　3.2顯示電路設計</b></p><p>　　在日常生活中，我們對LED數(shù)碼管并不陌生。LED數(shù)碼管

55、已作為很多電子產品的通用器件，如在儀表、汽車、機械電子及很多家用電子產品中都可以看到。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。</p><p>　　3.2.1 LED數(shù)碼管簡介</p><p>　　LED數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應筆段

56、可以發(fā)光。共陰極LED數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極(負極)短接后作為公共陰極。當驅動信號為高電平、?端接低電平時，才能發(fā)光。LED的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、磷砷化鎵 (GaAsP)、氮化鎵(GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關，還與所摻雜質有關，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其

57、他顏色LED數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同。LED數(shù)碼管的產品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。LED數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的PN結。當PN結導通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向導通之前，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此，LED數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度L(單位是cd／m2)與正向電流IF有關，用

58、公式表示：L=KIF即亮</p><p>　　3.2.2 LED數(shù)碼管的基本參數(shù)和引腳功能</p><p>　　LED數(shù)碼管正向壓降一般為1.5～2V，額定電流為10mA，最大電流為40mA。本設計采用4位一組共陽LED數(shù)碼管，用P1來控制數(shù)碼管的短選和p2口控制位選位選，其管腳分配和內部結構，見圖3.2。</p><p>　　3.3信號處理電路設計</p&g

59、t;<p>　　信號處理采用型號為AT89S52的單片機。其功能特征描述如下：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應

60、用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器

61、被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。</p><p>　　3.4無線發(fā)射、接收模塊電路</p><p>　　隨著我國國際地位和科研水平的不斷提高，無需導線連接的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)對用戶有著極大的吸引力。無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用了能在局域范圍內無線傳輸信息的數(shù)字網絡，在不改動原有設施的前提下，將有效的數(shù)據(jù)信息準確、快速和安全地傳送給與會者。因此，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設備的設計得到了國內外相關

62、領域廠商的廣泛關注，未來，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁鳌?lt;/p><p>　　要了解無線數(shù)據(jù)傳輸， 就得先了解無線傳輸技術。 下面大概介紹一下幾種常見的無線傳輸技術：</p><p>　　1、U段無線傳輸技術</p><p>　　超高頻（UHF -Ultra High Frequency）。UHF波段則是指頻率為300~3000

63、MHz的特高頻無線電波。</p><p>　　具有特點是：1）穩(wěn)定性高；2）寫距離遠；3）訊速率較高。但U段技術由于頻段多、使用范圍廣，容易串頻和被聽，保密性較差。</p><p><b>　　2、紅外線技術</b></p><p>　　紅外通訊技術的特點：</p><p>　　1）它是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無

64、線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；</p><p>　　2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。</p><p>　　3）主要是用來取代點對點的線纜連接；</p><p>　　4）具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會議信息的安全與保密；</p><p>　　5）安裝方便快捷，成本低；</p>&

65、lt;p>　　當然我們還是需要注意一下紅外線技術的一些局限性。在進行系統(tǒng)安裝時，設備距離紅外信號收發(fā)器的距離通常比較短，大都在10米內，且應遠離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。</p><p><b>　　3、WAP技術 </b></p><p>　　WAP是Wireless Application Protocol（即無線應用協(xié)議）的縮寫。無

66、線應用協(xié)議也稱為無線應用程序協(xié)議，目前應用廣泛，是在數(shù)字移動電話、Internet及其他個人數(shù)字助理機PDA、計算機應用之間進行通信的開放性全球標準。</p><p>　　在工作方面，對于日理萬機、經常與時間競賽的商務人士，WAP更能為用戶提供市場上最新的第一手信息，完全配合用戶的業(yè)務和工作需要。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過WAP上網，進行各項線上銀行服務，在娛樂方面，WAP也為用戶提供了嶄新的消費模

67、式，無論您走到那里，都可以隨心所欲地與朋友甚至其他WAP用戶，一起上網、玩游戲，一起分享WAP的樂趣。BOSCH的DCN無線討論系統(tǒng)采用的就是該無線技術。 通過倍受贊譽的無線介入點能夠為方圓40米（164英尺）左右的空間提供穩(wěn)固如一的強大連接。WAP既可部署在會議室中心以獲得最佳的覆蓋率，也可以移動到會議室中最適合的位置。</p><p>　　盡管WAP有其強大的優(yōu)勢，但是也必須指出WAP在技術角度上的局限性，主

68、要存在于兩個方面：</p><p>　　1）WAP設備和WAP承載網絡： </p><p>　　2）WAP設備受CPU、隨機訪問存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）和處理速度的限制；</p><p>　　3）WAP承載網絡是低功率的網絡，一般在辦公環(huán)境中的帶寬多為11M，。WAP承載網絡的固有特性是可靠性不高、穩(wěn)定性不高和不可。</p><p&

69、gt;　　4、2.4G頻射技術</p><p>　　2.4G無線技術，其頻段處于2.405GHz-2.485GHz之間。所以簡稱為2.4G無線技術。這個頻段里是國際規(guī)定的免費頻段，是不需要向國際相關組織繳納任何費用的。這就為2.4G無線技術可發(fā)展性提供了必要的有利條件。而且2.4G無線技術不同于之前的27MHz無線技術，它的工作方式是全雙工模式傳輸，在抗干擾性能上要比27MHz有著絕對的優(yōu)勢。這個優(yōu)勢決定了它的超

70、強抗干擾性以及最大可達10米的傳輸距離。此外2.4G無線技術還擁有理論上2M的數(shù)據(jù)傳輸速率，比藍牙的1M理論傳輸速率提高了一倍。這就為以后的應用層提高了可靠的保障。2.4G有著自己獨到的優(yōu)勢所在。相比藍牙它的產品制造成本更低，提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高。相比同樣免費的27MHz無線技術它的抗干擾性、最大傳輸距離以及功耗都遠遠超出。</p><p>　　這里選用NFR24L01芯片為無線發(fā)射、接收模塊芯片。該芯片的是一

71、款新型單片射頻收發(fā)器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 mA;接收時，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。</p><p>　　1、NR

72、F24L01主要特性如下：</p><p>　?。?）GFSK調制：</p><p>　?。?）硬件集成OSI鏈路層;</p><p>　?。?）具有自動應答和自動再發(fā)射功能;</p><p>　?。?）片內自動生成報頭和CRC校驗碼;</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)傳輸率為l Mb/s或2Mb/s;</p>

73、;<p>　　（6）SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s;</p><p>　?。?）125個頻道：</p><p>　?。?）與其他NRF24系列射頻器件相兼容;</p><p>　　（9）QFN20引腳4 mm×4 mm封裝;</p><p>　?。?0）供電電壓為1.9 V～3.6 V。</p>

74、<p>　　2、NRF24L01工作模式</p><p>　　NRF24L01有工作模式有三種：收發(fā)模式、空閑模式、關機模式。</p><p>　　工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register和CE決定,見表3.3</p><p><b>　　1.收發(fā)模式</b></p><p&g

75、t;　　收發(fā)模式有Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式、ShockBurstTM收發(fā)模式和直接收發(fā)模式三種。</p><p>　　(1)Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式，在Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速(1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能,因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)

76、議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。Enhanced ShockBurstTM技術同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。在Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式下， NRF24L01自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼，在發(fā)送模式下，置C

77、E為高，至少10us，將時發(fā)送過程完成后。</p><p>　　Enhanced ShockBurstTM發(fā)射流程:</p><p>　　A. 把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入NRF24L01；</p><p>　　B. 配置CONFIG寄存器，使之進入發(fā)送模式。</p><p>　　C. 微控制器把CE置高（至少10us），激發(fā)NRF

78、24L01進行Enhanced ShockBurstTM發(fā)射； D. N24L01的Enhanced ShockBurstTM發(fā)射(1) 給射頻前端供電；(2)射頻數(shù)據(jù)打包；(3) 高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；(4)發(fā)射完成，NRF24L01進入空閑狀態(tài)。</p><p>　　Enhanced ShockBurstTM接收流程</p><p>　　A. 配置本機地址和要接收的數(shù)據(jù)包大??；</p&

79、gt;<p>　　B. 配置CONFIG寄存器，使之進入接收模式，把CE置高。</p><p>　　C. 130us后，NRF24L01進入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來。 </p><p>　　D.當接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC校驗碼)，NRF2401自動把字頭、地址和CRC校驗位移去。</p><p>　　E. NRF24L01通過把STAT

80、US寄存器的RX_DR置位(STATUS一般引起微控制器中斷)通知微控制器；</p><p>　　F. 微控制器把數(shù)據(jù)從NewMsg_RF2401 讀出；</p><p>　　G. 所有數(shù)據(jù)讀取完畢后，可以清除STATUS寄存器。NRF2401可以進入四種主要的模式之一。</p><p>　　(2)ShockBurstTM收發(fā)模式</p><p&

81、gt;　　ShockBurstTM收發(fā)模式下，使用片內的先入先出堆棧區(qū)，數(shù)據(jù)低速從微控制器送入，但高速(1Mbps)發(fā)射，這樣可以盡量節(jié)能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射頻數(shù)據(jù)發(fā)射速率。與射頻協(xié)議相關的所有高速信號處理都在片內進行，這種做法有三大好處：盡量節(jié)能；低的系統(tǒng)費用(低速微處理器也能進行高速射頻發(fā)射)；數(shù)據(jù)在空中停留時間短，抗干擾性高。nRF24L01的ShockBurstTM技術同時也減小了整個系統(tǒng)的平均工作電流。&

82、lt;/p><p>　　在ShockBurstTM收發(fā)模式下，nRF2401自動處理字頭和CRC校驗碼。在接收數(shù)據(jù)時，自動把字頭和CRC校驗碼移去。在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上字頭和CRC校驗碼，當發(fā)送過程完成后，數(shù)據(jù)準備好引腳通知微處理器數(shù)據(jù)發(fā)射完畢。</p><p>　　ShockBurstTM發(fā)射流程：</p><p>　　A. 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，其把CE置高，

83、使NRF24L01工作；</p><p>　　B. 把接收機的地址和要發(fā)送的數(shù)據(jù)按時序送入NRF24L01；</p><p>　　C. 微控制器把CE置低，激發(fā)nRF24L01進行ShockBurstTM發(fā)射；</p><p>　　D. nRF24L01的ShockBurstTM發(fā)射，過程如下：</p><p>　?。?）給射頻前端供電；&l

84、t;/p><p>　?。?）射頻數(shù)據(jù)打包(加字頭、CRC校驗碼)；</p><p>　?。?）高速發(fā)射數(shù)據(jù)包；</p><p>　　（4）發(fā)射完成，nRF2401進入空閑狀態(tài)。</p><p>　　ShockBurstTM接收流程：</p><p>　　A. 配置本機地址和要接收的數(shù)據(jù)包大小；</p><

85、;p>　　B. 進入接收狀態(tài)，把CE置高；</p><p>　　C. 200us后，NRF24L01進入監(jiān)視狀態(tài)，等待數(shù)據(jù)包的到來；</p><p>　　D. 當接收到正確的數(shù)據(jù)包(正確的地址和CRC校驗碼)，NRF24L01自動把字頭、地址和CRC校驗位移去；</p><p>　　E. NRF24L01通過把DR1(這個引腳一般引起微控制器中斷)置高通知微控

86、制器；</p><p>　　F. 微控制器把數(shù)據(jù)從nRF2401移出；</p><p>　　G. 所有數(shù)據(jù)移完，NRF24L01把DR1置低，此時，如果CE為高，則等待下一個數(shù)據(jù)包，如果CE為低，開始其它工作流程。</p><p><b>　?。?）直接發(fā)送模式</b></p><p>　　A. 當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時

87、，把CE置高；</p><p>　　B. nRF2401射頻前端被激活；</p><p>　　C. 所有的射頻協(xié)議必須在微控制器程序中進行處理 (包括字頭、地址和CRC校驗碼) 。</p><p><b>　　直接接收模式</b></p><p>　　A. 一旦nRF2401被配置為直接接收模式，DATA引腳將根據(jù)天線接

88、收到的信號開始高低變化(由于噪聲的存在)；</p><p>　　B. CLK1引腳也開始工作；</p><p>　　C. 一旦接收到有效的字頭，CLK1引腳和DATA引腳將協(xié)調工作，把射頻數(shù)據(jù)包以其被發(fā)射時的數(shù)據(jù)從DATA引腳送給微控制器；</p><p>　　D. 這頭必須是8位；</p><p>　　E. DR引腳沒用上，所有的地址和CR

89、C校驗必須在微控制器內部進行。</p><p><b>　　2.空閑模式</b></p><p>　　NRF24L01的空閑模式是為了減小平均工作電流而設計，其最大的優(yōu)點是，實現(xiàn)節(jié)能的同時，縮短芯片的起動時間。在空閑模式下，部分片內晶振仍在工作，此時的工作電流跟外部晶振的頻率有關。</p><p><b>　　3.關機模式</b

90、></p><p>　　在關機模式下，為了得到最小的工作電流，一般此時的工作電流為900nA左右。關機模式下，配置字的內容也會被保持在NRF24L01片內，這是該模式與斷電狀態(tài)最大的區(qū)別。</p><p><b>　　6、配置過程</b></p><p>　　NRF2401的所有配置工作都是通過SPI完成，共有30字節(jié)的配置字。我們推薦N

91、RF24L01工作于Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式，這種工作模式下，系統(tǒng)的程序編制會更加簡單，并且穩(wěn)定性也會更高，因此，下文著重介紹把NRF24L01配置為Enhanced ShockBurstTM收發(fā)模式的器件配置方法。ShockBurstTM的配置字使NRF24L01能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在NRF24L01工作的過程中，只需改變其最低一個字節(jié)中的內容，以實現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。</p&g

92、t;<p>　　ShockBurstTM的配置字可以分為以下四個部分：</p><p>　　數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得NRF24L01能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和CRC校驗碼；</p><p>　　地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。這使得NRF24L01能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)；</p><p>　　地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道

93、0到通道5的地址；</p><p>　　CRC：使NRF24L01能夠生成CRC校驗碼和解碼。</p><p>　　當使用NRF24L01片內的CRC技術時，要確保在配置字(CONFIG的EN_CRC)中CRC校驗被使能，并且發(fā)送和接收使用相同的協(xié)議。</p><p>　　7、NRF24L01接口電路，見圖3.4</p><p><b&

94、gt;　　3.5復位電路設計</b></p><p>　　復位電路總體分為：上電復位、按鍵復位兩種。上電復位主要是一個是在系統(tǒng)加電的時候，能夠使單片機正常復位，并開始從0000H處開始執(zhí)行程序，而按鍵復位主要是在調試過程中，需要有一個復位按鍵，能夠方便的在運行時實現(xiàn)復位。這個復位電路的原理很簡單，就是利用RC電路的充電時間，使得RST端能夠保持在高電平一段時間。一般取經驗值R=10KΩ，C=10uF，

95、Rs=200Ω。RST在高電平復位，低電平時正常工作10μF電容和10K電阻組成一個RC延時電路，為單片機提供上電復位，加入10μF電容目的是不會讓兩邊電壓發(fā)生突變。200Ω的電阻是使電容C19的放電電流不至于太大。本系統(tǒng)就是采用此種復位方式，其電路圖如圖3.5所示。</p><p><b>　　3.6時鐘電路設計</b></p><p>　　在這個最小系統(tǒng)中，采用的

96、是最常用的內部時鐘方式，一般情況下，單片機選用的是12MHz晶振（在此頻率上，T1可以很容易的產生9600的波特率供串口使用）。再由兩只瓷片電容構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。事實上對外接電容并沒有嚴格的要求，典型值選用20PF-30PF的電容。本電路中使用1個30 PF的電容，它的主要作用是為單片機提供工作時鐘。如圖3.6所示。</p><p>　　3.7上拉電阻的作用</p><

97、p>　　P0口沒有上拉電阻，故作為普通IO口用的時候，須加上拉電阻。P2口內部存在上拉電阻，但因為其用作矩陣鍵盤，為了得到較高的可靠性，故將其也再加上外部上拉。一般上拉電阻取值為1KΩ-10KΩ。阻值越小，能提供的上拉能力也越強，但功耗也會隨之上升。</p><p>　　3.8發(fā)射模塊電路圖</p><p>　　綜上所設計的，得到發(fā)射模塊電路圖如圖3.7所示。</p>

98、<p>　　接收信號及驅動電機電路設計</p><p>　　該電路是接收來自第三章發(fā)出的信號，進入單片機處理后，控制電機。故該部分電路主要由由：接收模塊、單片機、電機驅動電路組成。</p><p><b>　　4.1接收模塊</b></p><p>　　根據(jù)NFR24L01的具有接收發(fā)送功能，這里選NFR24L01作為接收模塊。對于N

99、FR24L01，前一章已經詳細敘述。接收模塊電路圖如圖4.1所示。</p><p><b>　　4.2單片機</b></p><p>　　這里選用AT89S52。該芯片的性能在第三章已經詳細介紹，這里不再多介紹。如圖4.2所示。</p><p><b>　　4.3電機驅動模塊</b></p><p>

100、;　　這部分電路作用是驅動步進電機的，這里選用L298N芯片。L298N是SGS公司的產品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內部同樣包含4通道邏輯驅動電路?？梢苑奖愕尿寗觾蓚€直流電機，或一個兩相步進電機。 L298N芯片可以驅動兩個二相電機，也可以驅動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便，內部包含4通道邏輯驅動電路。是一

101、種二相和四相電機的專用驅動器，即內含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅動46V、2A以下的電機。L298N采用由達林頓管組成的H型PWM電路。PWM電路由四個大功率晶體管組成H橋電路構成，四個晶體管分為兩組，交替導通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關狀態(tài)，根據(jù)調整輸入控脈沖的占空比，精確調整電動機轉速。這種電路由于管子工作只在飽合和截止狀態(tài)下，效率非常高。H型電路使實現(xiàn)轉速和方向的控制的簡單化

102、，且電子開關的速度很快，穩(wěn)定性也極強，是一種廣泛采用的PWN調整技術。L298N是雙H橋高電壓大電流集成電路。每個H橋的下側橋</p><p>　　現(xiàn)電機的正反轉，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實現(xiàn)電機調速。電機驅動模塊如圖4.3所示。</p><p>　　其中對電機轉速的控制采用PWM方式。PWM控制技術以其控制簡單、靈活和動態(tài)響應好的優(yōu)點而成為電力電子技術最廣泛應

103、用的控制方式，也是人們研究的熱點。由于當今科學技術的發(fā)展已經沒有了學科之間的界限，結合現(xiàn)代控制理論思想或實現(xiàn)無諧振軟開關技術將會成為PWM控制技術發(fā)展的主要方向之一。</p><p>　　PWM（脈沖寬度調制）是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調整方法。PWM可以應用在許多方面，比如：電機調速、溫度控制、壓力控制等等。</p><p>　　

104、在PWM驅動控制的調整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉速。也正因為如此，PWM又被稱為“開關驅動裝置”。</p><p>　　4.4霍爾傳感器模塊</p><p>　　4.4.1檢測傳感器的選用及測量原理</p><p

105、>　　本次設計樓層信號的捕獲采用的是霍爾傳感器，霍爾傳感器是利用霍爾效應制成的一種磁敏傳感器。按照霍爾傳感器元件的功能可將它們分為：霍爾線性器件和霍爾開關器件，前者輸出模擬量，后者輸出數(shù)字量。按被檢測對象的性質可將它們的應用分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出受檢測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測受檢對象上人為設置的磁場，用這個磁場來作被檢測的信息的載體。通過它，將許多非電、非磁的物理量轉變成電量來進行檢測和控制。<

106、/p><p>　　4.4.2集成開關霍爾傳感器</p><p>　　A44E集成霍爾開關由穩(wěn)壓器A、霍爾電勢發(fā)生器（即硅霍爾片）B、差分放大器 C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五個基本部分組成，如圖3.1(a)所示。 (1)、(2)、(3)代表集成霍爾開關的三個引出端點。在電源端加電壓VCC，經穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應原理，當霍爾片處在磁場中時，在垂直于磁場的方向通以

107、電流，則與這二者相垂直的方向上將會產生霍爾電勢差VH輸出，該VH信號經放大器放大后送至施密特觸發(fā)器整形，使其成為方波輸送到OC門輸出。當施加的磁場達到工作點時，觸發(fā)器輸出高電壓（相對于地電位），使三極管導通，此時OC門輸出端輸出低電壓，通常稱這種狀態(tài)為開。當施加的磁場達到釋放點時，觸發(fā)器輸出低電壓，三極管截止，使OC門輸出高電壓，這種狀態(tài)為關 。這樣兩次電壓變換，使霍爾開關完成了一次開關的動作。工作點與釋放點的差值一定，此差值稱為磁滯，

108、在此差值內，V0保持不變，因而使開關輸出穩(wěn)定可靠，這也就是集電成霍爾開關傳感器優(yōu)良特性之一。傳感器主要特性是它的輸出特性，即輸入磁感應強度B與輸出電壓V0之間的關系。A44E集成霍爾開關是單穩(wěn)態(tài)型，由測量數(shù)據(jù)作出的輸出特性曲線如圖 </p><p>　　圖4.4 集成開關型霍爾傳感器</p><p>　　圖4.5 集成霍爾開關接線圖</p><p>　　在本次設

109、計中，霍爾傳感器起采集信號的作用。當電源加電壓VCC，經穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后加在霍爾電勢發(fā)生器的兩端，根據(jù)霍爾效應原理，產生電勢差VH，VH信號經放</p><p>　　大器后送到施密特觸發(fā)整形，使其成為方波送到OC門輸出，其與74LS74芯片相連，將整形后的方波送到74LS74芯片中處理后送入單片機。接線圖如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 霍爾集成開關接線原理圖</p>

110、;<p>　　4.4.3 74LS74芯片的運用</p><p>　　74LS74是D觸發(fā)器的一種,它是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件，是構成多種時序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即“0”和“1”，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到另一個穩(wěn)定狀態(tài)。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿故又稱之為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，D觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時針到來前D端的狀態(tài)。接線