2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  課題名稱 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制器設(shè)計(jì) </p><p>  基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>  目錄</b></p><p><b>  第1章 緒論 3</b></p><p><b>  1.1 引言 3</b>

2、</p><p>  1.2 步進(jìn)電機(jī)常見(jiàn)的控制方案與驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介 5</p><p>  1.2.1 常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案 5</p><p>  1.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù) 7</p><p>  第2章 步進(jìn)電機(jī)概述 10</p><p>  2.1 步進(jìn)電機(jī)的分類 10</p><p&g

3、t;  2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 11</p><p>  2.2.1 結(jié)構(gòu)及基本原理 11</p><p>  2.2.2 兩相電機(jī)的步進(jìn)順序 11</p><p>  2.3 步進(jìn)電機(jī)的工作特點(diǎn) 14</p><p>  第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 16</p><p>  3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 16</p&

4、gt;<p>  3.1.1 系統(tǒng)的方案簡(jiǎn)述與設(shè)計(jì)要求 16</p><p>  3.1.2  系統(tǒng)的組成及其對(duì)應(yīng)功能簡(jiǎn)述 16</p><p>  3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 18</p><p>  3.2.1 AT89S51簡(jiǎn)介 18</p><p>  3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23</p><p&

5、gt;  3.2.3 單片機(jī)端口分配及功能 24</p><p>  3.3 串口通信模塊 24</p><p>  3.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 25</p><p>  3.4.1 共陽(yáng)數(shù)碼管簡(jiǎn)介 25</p><p>  3.4.2 共陽(yáng)數(shù)碼管電路圖 26</p><p>  3.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì) 27<

6、/p><p>  3.5.1 L298簡(jiǎn)介 27</p><p>  3.5.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 28</p><p>  3.6 驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 30</p><p>  3.6.1 OP07芯片簡(jiǎn)介 30</p><p>  3.6.2 ADC0804芯片簡(jiǎn)介 32</p><p>  

7、3.6.3 電流檢測(cè)模塊電路圖 35</p><p>  3.7獨(dú)立按鍵電路設(shè)計(jì) 36</p><p>  第4章 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn) 37</p><p>  4.1 系統(tǒng)軟件主流程圖 37</p><p>  4.2 系統(tǒng)初始化流程圖 38</p><p>  4.3 按鍵子程序 39</p><p

8、>  第五章 總結(jié) 43</p><p><b>  致謝 44</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn) 45</b></p><p>  摘要:本文應(yīng)用單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、字符型LCD和鍵盤陣列,構(gòu)建了集步進(jìn)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)器為一體的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。二維工作臺(tái)作為被控對(duì)象通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿在X

9、/Y軸方向聯(lián)動(dòng)。文中討論了一種以最少參數(shù)確定一條圓弧軌跡的插補(bǔ)方法和步進(jìn)電機(jī)變頻調(diào)速的方法。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)采用了軟硬件協(xié)同仿真的方法,可以有效地減少系統(tǒng)開發(fā)的周期和成本。最后給出了步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。 </p><p>  In this paper, microcontroller, stepper motor driver chips, character LCD and keypad arr

10、ay, build a set of stepper motor controller and driver as one of the stepping motor control system. Two-dimensional table as a charged object by stepper motor drive ball screw in X / Y axis linkage. This paper discusses

11、a minimum of parameters to determine the trajectory of a circular interpolation method and the method of frequency control stepper motor. Stepper motor control system has been developed using </p><p>  關(guān)鍵詞:

12、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng),插補(bǔ)算法,變頻調(diào)速,軟硬件協(xié)同仿真</p><p><b>  第1章 緒論</b></p><p><b>  1.1 引言</b></p><p>  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)或階躍電動(dòng)機(jī),國(guó)外一般稱為Steppingmotor、 </p><p>  Pulse motor或

13、Stepper servo,其應(yīng)用發(fā)展已有約80年的歷史。步進(jìn)電機(jī)是一種把電脈沖信號(hào)變成直線位移或角位移的控制電機(jī),其位移速度與脈沖頻率成正比,位移量與脈沖數(shù)成正比。步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成,可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制。當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí),定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng),該矢量場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁極磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一著該磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。因此,控制電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞

14、組的電流來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。每來(lái)一個(gè)脈沖電壓,轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角,稱為一步。根據(jù)電壓脈沖的分配方式,步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流輪流切換,在供給連續(xù)脈沖時(shí),就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一周的步數(shù)相同,在不丟步的情況下運(yùn)行,其步距誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累。在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差,精度高,步進(jìn)電動(dòng)機(jī)可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)

15、通過(guò)改變脈沖頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、快速起停、正反轉(zhuǎn)控制等,這是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)[1]。</p><p>  正是由于步進(jìn)電機(jī)具有突出的優(yōu)點(diǎn),所以成了機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一,廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增,在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用[2]。比如在數(shù)控系統(tǒng)中就得到廣泛的應(yīng)用。目前世界各國(guó)都在大力發(fā)展數(shù)控技術(shù),我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)也取得了很大的發(fā)展,我國(guó)已經(jīng)能夠自行研

16、制開發(fā)適合我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展需要的各種檔次的數(shù)控系統(tǒng)。雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我們我國(guó)的數(shù)控技術(shù)方面整體發(fā)展水平還比較低,但已經(jīng)在我國(guó)占有非常重要的地位,并起了很大的作用。除了在數(shù)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用,近年來(lái)由于微型計(jì)算機(jī)方面的快速發(fā)展,使步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生了革命性變革。優(yōu)點(diǎn)明顯的步進(jìn)電機(jī)被廣泛應(yīng)用在電子計(jì)算機(jī)的許多外圍設(shè)備中,例如打印機(jī),紙帶輸送機(jī)構(gòu),卡片閱讀機(jī),主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和存儲(chǔ)器存取機(jī)構(gòu)等,步進(jìn)電機(jī)也在軍用儀器,通信和雷達(dá)設(shè)備,攝影

17、系統(tǒng),光電組合裝置,閥門控制,數(shù)控機(jī)床,電子鐘,醫(yī)療設(shè)備及自動(dòng)繪圖儀,數(shù)字控制系統(tǒng),工具機(jī)控制,程序控制系統(tǒng)以及許多航天工業(yè)的系統(tǒng)中得到應(yīng)用[3]。因而,對(duì)于步進(jìn)電機(jī)控制的研究也就顯得尤為重要了。</p><p>  為了得到良好的控制性能,對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制的研究就一直沒(méi)有停止過(guò),許多重大的技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。上世紀(jì)80年代以后,由于微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。原來(lái)的步進(jìn)電機(jī)控制

18、系統(tǒng)采用分立元件的控制回路,或者集成電路,不僅調(diào)試安裝復(fù)雜,要消耗大量元器件,而且一旦定型之后,要改變控制方案就一定要重新設(shè)計(jì)電路,不利于系統(tǒng)的改進(jìn)升級(jí)。基于微型單片機(jī)的控制系統(tǒng)則通過(guò)軟件來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),能夠更好地發(fā)揮步進(jìn)電機(jī)的潛力。因此,用微型單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)己經(jīng)成為了一種必然的趨勢(shì),也符合數(shù)字化的時(shí)代發(fā)展要求。還比如為了適應(yīng)一些領(lǐng)域中高精度定位和運(yùn)行平穩(wěn)性的要求,出現(xiàn)的步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù),就包括振蕩器、環(huán)行分配器控制的細(xì)分驅(qū)動(dòng)、

19、基于單片機(jī)斬波恒流驅(qū)動(dòng)、基于單片機(jī)的直流電壓驅(qū)動(dòng)三種常見(jiàn)驅(qū)動(dòng)方式,除上述三種步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案之外,目前報(bào)道的驅(qū)動(dòng)方案還有根據(jù)匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā),通過(guò)串行或并行通行的方式實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與步進(jìn)電機(jī)控制器之間的數(shù)據(jù)通信,最終實(shí)現(xiàn)由PC機(jī)直接控制步進(jìn)電機(jī)的方法。</p><p>  但是在有些應(yīng)用場(chǎng)合,并不需要高精度的控制,而是需要在滿足一般工作要求的情況下,盡量使控制系統(tǒng)做到:系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低;功能較為

20、齊全;適應(yīng)性強(qiáng);電機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)指示一目了然,操作方便;系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),可靠性高等要求。本論文就是采用這個(gè)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般步進(jìn)電機(jī)控制器都用硬件實(shí)現(xiàn),雖然電路可以做到了高集成度,可價(jià)格較貴,功能相對(duì)較單一,并且設(shè)計(jì)要求有所改變,就得改變整個(gè)硬件電路,比較麻煩。而采用單片機(jī)的軟件和硬件結(jié)合進(jìn)行控制,運(yùn)用其強(qiáng)大的可編程和運(yùn)算功能,充分利用單片機(jī)的各種資源,能靈活的對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)其不同模式、步數(shù)、正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速等控制,如果需改變控

21、制要求,一般只需改變軟件就能適應(yīng)新的環(huán)境,并且在本設(shè)計(jì)中利用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù),把顯示電路和鍵盤電路有機(jī)的結(jié)合起來(lái),能做到一定的人機(jī)交換,而且為了抗干擾,提高可靠性,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。</p><p>  1.2 步進(jìn)電機(jī)常見(jiàn)的控制方案與驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介</p><p>  1.2.1 常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)控制方案</p><p>  1、基于電子電路的控制</p>

22、<p>  步進(jìn)電機(jī)受電脈沖信號(hào)控制,電脈沖信號(hào)的產(chǎn)生、分配、放大全靠電子元器件的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于脈沖控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力一般都很弱,因此必須有功率放大驅(qū)動(dòng)電路。步進(jìn)電機(jī)與控制電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路組成一體,構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。此種控制電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,功能強(qiáng)大,可實(shí)現(xiàn)一般步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分任務(wù)。這個(gè)系統(tǒng)由三部分組成:脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路、脈沖信號(hào)分配電路、功率放大驅(qū)動(dòng)電路。系統(tǒng)組成如圖1.1所示。</p><p&g

23、t;  圖1.1 基于電子電路控制系統(tǒng)</p><p>  此種方案即可為開環(huán)控制,也可閉環(huán)控制。開環(huán)時(shí),其平穩(wěn)性好,成本低,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,但未能實(shí)現(xiàn)高精度細(xì)分。采用閉環(huán)控制,即能實(shí)現(xiàn)高精度細(xì)分,實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。閉環(huán)控制是不斷直接或間接地檢測(cè)轉(zhuǎn)子的位置和速度,然后通過(guò)反饋和適當(dāng)?shù)奶幚?,自?dòng)給出脈沖鏈,使步進(jìn)電機(jī)每一步響應(yīng)控制信號(hào)的命令,從而只要控制策略正確電機(jī)不可能輕易失步[4]。該方案多通過(guò)一些大規(guī)模集成電路來(lái)控制其

24、脈沖輸出頻率和脈沖輸出數(shù),功能相對(duì)較單一,如需改變控制方案,必須需重新設(shè)計(jì),因此靈活性不高。</p><p>  2、基于PLC的控制</p><p>  PLC也叫可編程控制器,是一種工業(yè)上用的計(jì)算機(jī)。PLC作為新一代的工業(yè)控制器,由于具有通用性好、實(shí)用性強(qiáng)、硬件配套齊全、編程簡(jiǎn)單易學(xué)和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)有PLC、環(huán)形分配器和功率驅(qū)動(dòng)電路組

25、成。控制系統(tǒng)采用PLC來(lái)產(chǎn)生控制脈沖。通過(guò)PLC編程輸出一定數(shù)量的方波脈沖,控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給量,同時(shí)通過(guò)編程控制脈沖頻率來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,進(jìn)而控制伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度。環(huán)形脈沖分配器將PLC輸出的控制脈沖按步進(jìn)電機(jī)的通電順序分配到相應(yīng)的繞組。PLC控制的步進(jìn)電機(jī)可以采用軟件環(huán)形分配器,也可采用硬件環(huán)形分配器。采用軟件環(huán)形分配器占用PLC資源較多,特別是步進(jìn)電機(jī)繞組相數(shù)大于4時(shí),對(duì)于大型生產(chǎn)線應(yīng)該予以考慮。采

26、用硬件環(huán)形分配器,雖然硬件結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜些,但可以節(jié)省PLC資源,目前市場(chǎng)有多種專用芯片可以選用。步進(jìn)電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路將PLC輸出的控制脈沖放大,達(dá)到比較大的驅(qū)動(dòng)能力,來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。 </p><p>  采用軟件來(lái)產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)的環(huán)型脈沖信號(hào),并用PLC中的定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生速度脈沖信號(hào),這樣就可以省掉專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,降低硬件成本。但由于PLC的掃描周期一般為但由于PLC的掃描周期一般為幾毫秒到幾十毫秒,相應(yīng)

27、的頻率只能達(dá)到幾百赫茲,因此,受到PLC工作方式的限制及其掃描周期的影響,步進(jìn)電機(jī)不能在高頻下工作,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速控制。并且在速度較高時(shí),由于受到掃描周期的影響,相應(yīng)的控制精度就降低了。</p><p>  3、基于單片機(jī)的控制</p><p>  采用單片機(jī)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī),實(shí)現(xiàn)了軟件與硬件相結(jié)合的控制方法。用軟件代替環(huán)形分配器,達(dá)到了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制。系統(tǒng)中采用單片機(jī)接口線直接去控制步

28、進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)線路。由于單片機(jī)的強(qiáng)大功能,還可設(shè)計(jì)大量的外圍電路,鍵盤作為一個(gè)外部中斷源,設(shè)置了步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、檔次、停止等功能,采用中斷和查詢相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)用中斷服務(wù)程序,完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳控制,顯示器及時(shí)顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)速度等狀態(tài)。環(huán)形分配器其功能由單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),采用軟件編程的辦法實(shí)現(xiàn)脈沖的分配。</p><p>  本方案有以下優(yōu)點(diǎn):(1)單片機(jī)軟件編程可以使復(fù)雜的控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和精確控制,避

29、免了失步、振蕩等對(duì)控制精度的影響;(2)用軟件代替環(huán)形分配器,通過(guò)對(duì)單片機(jī)的設(shè)定,用同一種電路實(shí)現(xiàn)了多相步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng),大大提高了接口電路的靈活性和通用性;(3)單片機(jī)的強(qiáng)大功能使顯示電路、鍵盤電路、復(fù)位電路等外圍電路有機(jī)的組合,大大提高系統(tǒng)的交互性[5]。</p><p>  基于以上優(yōu)點(diǎn),本次設(shè)計(jì)采用基于單片機(jī)的控制方案。</p><p>  1.2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)<

30、/p><p>  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)上個(gè)世紀(jì)就出現(xiàn)了,它的組成、工作原理和今天的反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有什么本質(zhì)區(qū)別,也是依靠氣隙間的磁導(dǎo)變化來(lái)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。上世紀(jì)80年代以后,由于廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)以多功能的姿態(tài)出現(xiàn),步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制方式變得更加靈活多樣。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)指的是用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)各相繞組的通電和斷電,同時(shí)也是對(duì)繞組承受的電壓和電流進(jìn)行控制的技術(shù)。到目前為止,步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)通常分為單電壓驅(qū)動(dòng)

31、、單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)、高低壓驅(qū)動(dòng)、斬波恒流驅(qū)動(dòng)、升頻升壓驅(qū)動(dòng)和細(xì)分驅(qū)動(dòng)等。</p><p>  單電壓驅(qū)動(dòng)是通過(guò)改變電路的時(shí)間常數(shù)以提高電機(jī)的高頻特性。該驅(qū)動(dòng)方式早在六十年代初期國(guó)外就已大量使用,它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低;缺點(diǎn)是串接電阻器的做法將產(chǎn)生大量的能量損耗,尤其是在高頻工作時(shí)更加嚴(yán)重,因而它只適用于小功率或?qū)π阅苤笜?biāo)要求不高的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。單電壓串電阻驅(qū)動(dòng)是在單電壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上為電樞繞組回路串入電阻,

32、用以改善電路的時(shí)間常數(shù)以提高電機(jī)的高頻特性。它提高了步進(jìn)電機(jī)的高頻響應(yīng)、減少了電動(dòng)機(jī)的共振,也帶來(lái)了損耗大、效率低的缺點(diǎn)。這種驅(qū)動(dòng)方式目前主要用于小功率或啟動(dòng)、運(yùn)行頻率要求不高的場(chǎng)合。</p><p>  高低壓驅(qū)動(dòng)是指不論電動(dòng)機(jī)的工作頻率是多少,在導(dǎo)通相的前沿用高電壓供電來(lái)提高電流的上升沿斜率,而在前沿過(guò)后采用低電壓來(lái)維持繞組的電流,即采用加大繞組電流的注入量以提高出力,而不是通過(guò)改善電路的時(shí)間常數(shù)來(lái)使矩頻性能

33、得以提高。但是使用這種驅(qū)動(dòng)方式的電機(jī),其繞組的電流波形在高壓工作結(jié)束和低壓工作開始的銜接處呈凹形,致使電機(jī)的輸出力矩有所下降。這種驅(qū)動(dòng)方式目前在實(shí)際應(yīng)用中還比較常見(jiàn)。</p><p>  為了彌補(bǔ)高低壓電路中電流波形的下凹,提高輸出轉(zhuǎn)矩,七十年代中期研制出斬波電路,該電路由于采用斬波技術(shù),使繞組電流在額定值上下成鋸齒形波動(dòng),流過(guò)繞組的有效電流相應(yīng)增加,故電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩增大,而且不需外接電阻,整個(gè)系統(tǒng)的功耗下降,效

34、率較高,因而恒流斬波電路得到了廣泛應(yīng)用,本文正是應(yīng)用恒流斬波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)控制。</p><p>  為改善恒流驅(qū)動(dòng)方式的低頻特性,設(shè)計(jì)一個(gè)低速時(shí)低電壓驅(qū)動(dòng),高速時(shí)高電壓驅(qū)動(dòng)的電路,使其成為一個(gè)由脈沖頻率控制的可變輸出電壓的開關(guān)穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電源。在低速運(yùn)行時(shí),電子控制器調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的導(dǎo)通角,使線路輸出的平均電壓較低,電動(dòng)機(jī)不會(huì)像在恒流斬波驅(qū)動(dòng)下那樣在低速容易出現(xiàn)過(guò)沖或共振現(xiàn)象,從而避免產(chǎn)生明顯的振蕩。當(dāng)運(yùn)行速度逐漸

35、變快時(shí),平均電壓漸漸提高以提供給繞組足夠的電流。調(diào)頻調(diào)壓線路性能優(yōu)于恒電壓和恒電流線路,但實(shí)際運(yùn)行中需要針對(duì)不同參數(shù)的電機(jī),相應(yīng)調(diào)整其輸出電壓與輸入頻率的特性。</p><p>  細(xì)分驅(qū)動(dòng)是指在每次脈沖切換時(shí),不是將繞組的全部電流通入或切除,而是只改變相應(yīng)繞組中電流的一部分,電動(dòng)機(jī)的合成磁勢(shì)也只旋轉(zhuǎn)步距角的一部分。細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí),繞組電流不是一個(gè)方波而是階梯波,額定電流是臺(tái)階式的投入或切除。比如:電流分成n個(gè)臺(tái)階,

36、轉(zhuǎn)子則需要n次才轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角,即n細(xì)分細(xì)分驅(qū)動(dòng)最主要的優(yōu)點(diǎn)是步距角變小,分辨率提高,且提高了電機(jī)的定位精度、啟動(dòng)性能和高頻輸出轉(zhuǎn)矩:其次,減弱或消除了步進(jìn)電機(jī)的低頻振動(dòng),降低了步迸電機(jī)在共振區(qū)工作的幾率??梢哉f(shuō)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)的一個(gè)飛躍[6]。</p><p>  1.3 本文研究的內(nèi)容</p><p>  在一般的步進(jìn)電機(jī)工作中,其電源均采用單極性直流電,通過(guò)對(duì)步

37、進(jìn)電機(jī)的各相繞組按恰當(dāng)?shù)臅r(shí)序方式通電,就可使其執(zhí)行步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)某一相繞組通電時(shí)相應(yīng)的兩個(gè)磁極就分別形成N-S極產(chǎn)生磁場(chǎng),并與轉(zhuǎn)子形成磁路。在磁場(chǎng)的作用下,轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度,使轉(zhuǎn)子齒與定子齒對(duì)其,從而使步進(jìn)電機(jī)向前“走”一步。轉(zhuǎn)子的角位移大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比,并在時(shí)間上與輸入的脈沖同步。只要能正確控制輸入的電脈沖數(shù)、頻率以及電機(jī)各相繞組通電的相序,即可得到所需要的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向,通過(guò)單片機(jī)很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的

38、數(shù)字控制。</p><p>  本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)兩相步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)脈沖分配器后分解出對(duì)應(yīng)的四相脈沖,分解出的四相脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>  本課題的研究目的之一就是設(shè)計(jì)一套硬件系統(tǒng)較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì),但功能較為齊全,適應(yīng)性強(qiáng),操作方便,交互性強(qiáng),可靠性高的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p

39、>  第2章 步進(jìn)電機(jī)概述</p><p>  2.1 步進(jìn)電機(jī)的分類</p><p>  步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類很多,從廣義上講,步進(jìn)電機(jī)的類型分為機(jī)械式、電磁式和組合式三大類型。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電磁式步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)三大類;按相數(shù)分則可分為單相、兩相和多相三種。目前使用最為廣泛的為反應(yīng)式和混合式步進(jìn)電機(jī)[7]。</p><p&g

40、t;  (1)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(Variable Reluctance,簡(jiǎn)稱VR)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是由軟磁材料制成的,轉(zhuǎn)子中沒(méi)有繞組。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,步距角可以做得很小,但動(dòng)態(tài)性能較差。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)有單段式和多段式兩種類型;</p><p>  (2)永磁式步進(jìn)電機(jī)(Permanent Magnet,簡(jiǎn)稱PM)永磁式步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是用永磁材料制成的,轉(zhuǎn)子本身就是一個(gè)磁源。轉(zhuǎn)子的極數(shù)和定子的極數(shù)相同,所

41、以一般步距角比較大。它輸出轉(zhuǎn)矩大,動(dòng)態(tài)性能好,消耗功率小(相比反應(yīng)式),但啟動(dòng)運(yùn)行頻率較低,還需要正負(fù)脈沖供電;</p><p>  (3)混合式步進(jìn)電機(jī)(Hybrid,簡(jiǎn)稱HB)混合式步進(jìn)電機(jī)綜合了反應(yīng)式和永 磁式兩者的優(yōu)點(diǎn)?;旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比,結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體,以提供軟磁材料的工作點(diǎn),而定子激磁只需提供變化的磁場(chǎng)而不必提供磁材料工作點(diǎn)的耗能,因此該電機(jī)效率高,電流小,發(fā)熱低。因永磁體的存在,該電機(jī)具

42、有較強(qiáng)的反電勢(shì),其自身阻尼作用比較好,使其在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中比較平穩(wěn)、噪聲低、低頻振動(dòng)小。這種電動(dòng)機(jī)最初是作為一種低速驅(qū)動(dòng)用的交流同步機(jī)設(shè)計(jì)的,后來(lái)發(fā)現(xiàn)如果各相繞組通以脈沖電流,這種電動(dòng)機(jī)也能做步進(jìn)增量運(yùn)動(dòng)。由于能夠開環(huán)運(yùn)行以及控制系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,因此這種電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目的更注重整個(gè)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,所以只采用反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)[7]。</p><p>  2.2 步進(jìn)電機(jī)的工作原理 </

43、p><p>  2.2.1 結(jié)構(gòu)及基本原理</p><p>  步進(jìn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上也是由定子和轉(zhuǎn)子組成,可以對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行高精度控制。當(dāng)電流流過(guò)定子繞組時(shí),定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場(chǎng),該矢量場(chǎng)會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度,使得轉(zhuǎn)子的一對(duì)磁極磁場(chǎng)方向與定子的磁場(chǎng)方向一著該磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。因此,控制電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)實(shí)際上就是以一定的規(guī)律控制定子繞組的電流來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。每來(lái)一個(gè)脈沖電壓,轉(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)一個(gè)

44、步距角,稱為一步。根據(jù)電壓脈沖的分配方式,步進(jìn)電機(jī)各相繞組的電流輪流切換,在供給連續(xù)脈沖時(shí),就能一步一步地連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),從而使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,步進(jìn)電機(jī)將電脈沖轉(zhuǎn)換成特定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)脈沖所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)是精確的,并可重復(fù),這就是步進(jìn)電機(jī)為什么在定位應(yīng)用中如此有效的原因。</p><p>  通過(guò)電磁感應(yīng)定律我們很容易知道激勵(lì)一個(gè)線圈繞組將產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng),分為北極和南極,見(jiàn)圖2.1所示。定子產(chǎn)生的磁場(chǎng)使

45、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)到與定子磁場(chǎng)對(duì)直。通過(guò)改變定子線圈的通電順序可使電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>  圖2.1  激勵(lì)線圈產(chǎn)生電磁場(chǎng)</p><p>  2.2.2 兩相電機(jī)的步進(jìn)順序</p><p>  1、兩相電機(jī)的單相通電步進(jìn)順序</p><p>  在圖2.2中我們很清晰的展示了在單相通電時(shí)一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)的典型的步進(jìn)順序。在第1

46、步中,兩相定子的A相通電,因異性相吸,其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示位置。當(dāng)A相關(guān)閉、B相通電時(shí),轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°。在第3步中,B相關(guān)閉、A相通電,但極性與第1步相反,這促使轉(zhuǎn)子再次旋轉(zhuǎn)90°。在第4步中,A相關(guān)閉、B相通電,極性與第2步相反。重復(fù)該順序促使轉(zhuǎn)子按90°的步距角順時(shí)針旋轉(zhuǎn)[8] [9]。</p><p>  圖2.2 兩相電機(jī)的單相通電步進(jìn)順序</p>&l

47、t;p>  2、兩相電機(jī)的雙相通電步進(jìn)順序</p><p>  圖2.2中顯示的步進(jìn)順序稱為“單相激勵(lì)”步進(jìn)。更常用的步進(jìn)方法是“雙相激勵(lì)”,其中電機(jī)的兩相一直通電。但是,一次只能轉(zhuǎn)換一相的極性,見(jiàn)圖2.3所示。在第1步中,兩相定子的A相和B相同時(shí)通電,因異性相吸,再加上力的相互作用關(guān)系,其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示step1位置。在第2步中,兩相定子的A相關(guān)閉,而B和a相(此時(shí)的a相通電極性與第1步A相反)同時(shí)

48、通電,因異性相吸,再加上力的相互作用關(guān)系,其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示step2位置。在第3步中,兩相定子的a相和b相同時(shí)通電,因異性相吸,再加上力的相互作用關(guān)系,其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示step3位置。在第4步中,兩相定子的b相和A相同時(shí)通電,因異性相吸,再加上力的相互作用關(guān)系,其磁場(chǎng)將轉(zhuǎn)子固定在圖示step4位置。按照這樣的通電方式電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)了一周[8] [9]。</p><p>  兩相步進(jìn)時(shí),轉(zhuǎn)子與定子兩相之間的

49、軸線處對(duì)直。由于兩相一直通電,本方法比“單相通電”步進(jìn)多提供了41.1%的力矩,但輸入功率卻為2倍。</p><p>  圖2.3 兩相電機(jī)的雙相通電步進(jìn)順序</p><p>  3、步進(jìn)電機(jī)的半步工作方式</p><p>  電機(jī)也可在轉(zhuǎn)換相位之間插入一個(gè)關(guān)閉狀態(tài)而走“半步”。這將步進(jìn)電機(jī)的整個(gè)步距角一分為二。例如,一個(gè)90°的步進(jìn)電機(jī)將每半步移動(dòng)45&

50、#176;,見(jiàn)圖2.4。但是,與“兩相通電”相比,半步進(jìn)通常導(dǎo)致15%~30%的力矩?fù)p失(取決于步進(jìn)速率)。在每交換半步的過(guò)程中,由于其中一個(gè)繞組沒(méi)有通電,所以作用在轉(zhuǎn)子上的電磁力要小,造成了力矩的凈損失。</p><p>  從原理圖我們很容易看到半步工作方式其實(shí)就是將兩相電機(jī)的單相通電工作方式和兩相電機(jī)的雙相通電工作方式相互結(jié)合起來(lái)。</p><p>  兩相步進(jìn)電機(jī)的工作模式有兩相四

51、拍和兩相八拍等兩種,其中我們?cè)趫D2.2和圖2.3中展示的都叫做兩相四拍工作模式,而下面的2.4圖展示的就是兩相八拍工作模式[8] [9]。</p><p>  圖2.4 兩相電機(jī)的半步步進(jìn)順序</p><p>  第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>  3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 </p><p>  3.1.1 系統(tǒng)的方案簡(jiǎn)述與設(shè)計(jì)要求<

52、;/p><p>  本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S51來(lái)作為整個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制核心部件,采用了電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298及其外圍電路構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分,再加上作為執(zhí)行部件的步進(jìn)電機(jī)來(lái)構(gòu)成了一個(gè)基本的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的具體功能和要求如下:</p><p>  1.單片機(jī)最小系統(tǒng)板的設(shè)計(jì);</p><p>  2.設(shè)計(jì)兼有兩相兩拍和兩相四拍的脈沖分配器;<

53、;/p><p>  3.實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制;</p><p>  4.驅(qū)動(dòng)電路可提供電壓為12V,電流為0.3A的驅(qū)動(dòng)信號(hào);</p><p>  5.能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),最低轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分,最高轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分;</p><p>  6.步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管顯示;</p><p>  7.鍵盤掃

54、描電路的設(shè)計(jì)</p><p>  3.1.2  系統(tǒng)的組成及其對(duì)應(yīng)功能簡(jiǎn)述</p><p>  整個(gè)系統(tǒng)的組成包括單片機(jī)最小系統(tǒng),電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,串口下載模塊,數(shù)碼管顯示模塊,電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊,獨(dú)立按鍵等模塊組成。具體框圖如圖3.1所示:</p><p>  圖3.1 系統(tǒng)總體框圖</p><p>  單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心,

55、它主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖,通過(guò)單片機(jī)的軟件編程代替環(huán)形脈沖分配器輸出控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào),步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與單片機(jī)輸出的脈沖數(shù)成正比步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與輸出的脈沖頻率成正比,而步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的的方向與輸出的脈沖順序有關(guān)。同時(shí)單片機(jī)系統(tǒng)還負(fù)責(zé)處理來(lái)自電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電流值。與此同時(shí),單片機(jī)將會(huì)把電機(jī)轉(zhuǎn)速,電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,以及電流檢測(cè)模塊檢測(cè)到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電流通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。</p><

56、p>  電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)將單片機(jī)發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)功率放大,從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。</p><p>  串口下載模塊主要是負(fù)責(zé)實(shí)行計(jì)算機(jī)和單片機(jī)之間的通信,將在計(jì)算機(jī)里面編寫好的程序下載到單片機(jī)芯片當(dāng)中。</p><p>  數(shù)碼管顯示模塊就主要是顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速,電機(jī)轉(zhuǎn)向,和通過(guò)電機(jī)的電流等系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。</p><p>  電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊主要是檢測(cè)通過(guò)電機(jī)

57、驅(qū)動(dòng)芯片的電流,然后通過(guò)運(yùn)放將檢測(cè)到的信號(hào)放大,最后將放大后的信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0804處理后送給單片機(jī)。</p><p>  獨(dú)立按鍵作為一個(gè)外部中斷源,和單片機(jī)端口連接,通過(guò)它設(shè)置了電機(jī)的正轉(zhuǎn),反轉(zhuǎn),加速,減速,顯示電機(jī)電流等功能。采用了中斷和查詢相結(jié)合的方法來(lái)調(diào)用中斷服務(wù)程序,完成了對(duì)步進(jìn)電機(jī)的最佳的及時(shí)的控制。</p><p>  本節(jié)主要是在第一章和第二章的基礎(chǔ)上引出了本

58、論文將要采用的設(shè)計(jì)方案,并詳細(xì)的清楚的一條條列出了設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的基本設(shè)計(jì)要求。然后是基于我的設(shè)計(jì)方案,比較簡(jiǎn)單的但有條理的描述了系統(tǒng)的各個(gè)部分的組成以及其對(duì)應(yīng)的基本功能。通過(guò)這一章的內(nèi)容,我們能對(duì)本設(shè)計(jì)有一個(gè)簡(jiǎn)單的總體的把握,既是能清楚的知道本題目的設(shè)計(jì)內(nèi)容,設(shè)計(jì)方法,以及最終的預(yù)期目標(biāo)。</p><p>  33.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>  3.2.1 AT89S51簡(jiǎn)介<

59、;/p><p>  AT89S51是美國(guó)ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含4kbytes 的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中,功能強(qiáng)大。</p><p><b>  

60、1、主要性能參數(shù)</b></p><p>  ·與MCS-51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 </p><p>  ·4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash 閃速存儲(chǔ)器 </p><p>  ·1000 次擦寫周期 </p><p>  ·4.0-5.5V 的工作電壓范圍 </p>

61、<p>  ·全靜態(tài)工作模式:0Hz-33MHz </p><p><b>  ·三級(jí)程序加密鎖 </b></p><p>  ·128×8 字節(jié)內(nèi)部RAM </p><p>  ·32 個(gè)可編程I/O口線 </p><p>  ·2 個(gè)16 位定時(shí)/

62、計(jì)數(shù)器 </p><p><b>  ·6 個(gè)中斷源 </b></p><p>  ·全雙工串行UART 通道 </p><p>  ·低功耗空閑和掉電模式 </p><p>  ·中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) </p><p>  ·看門狗(WDT)及

63、雙數(shù)據(jù)指針 </p><p>  ·掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 </p><p>  ·靈活的在系統(tǒng)編程(ISP 字節(jié)或頁(yè)寫模式)</p><p><b>  2、功能特性概述</b></p><p>  AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能:4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器,128 字節(jié)內(nèi)部RAM,32 個(gè)

64、I /O 口線,看門狗(WDT),兩個(gè)數(shù)據(jù)指針,兩個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器,一個(gè)5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu),一個(gè)全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí),AT89S51 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止CPU 的工作,但允許RAM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。</p><p&g

65、t;<b>  3、引腳功能說(shuō)明</b></p><p>  3.2  AT89S51</p><p>  該設(shè)計(jì)使用到的單片機(jī)芯片對(duì)應(yīng)管腳名稱位置等如圖3.2的引腳功能圖詳細(xì)說(shuō)明。</p><p><b>  ·VCC:電源電壓</b></p><p><b>  ·

66、GND:地</b></p><p>  ·P0 口:P 0口是一組8位漏極開路型雙向I/0口,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí),每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門電路,對(duì)端口寫“l(fā)”可作為高阻抗輸入端用。在和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在F1ash 編程時(shí),P0口接收指令字節(jié),而在程序校驗(yàn)時(shí),輸出指令字節(jié),校驗(yàn)時(shí),要求外接上拉電阻。訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí),這組口線分

67、時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8 位)。</p><p>  ·P1 口:Pl 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I /O 口,Pl 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4 個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“l(fā)”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL )。</p><p>  ·P2 口

68、:P2 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I /O 口,P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時(shí)可作輸入口,作輸入口使用時(shí),因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻,某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL )。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行MOVX@DPTR 指令)時(shí),P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行M

69、OVX@Ri 指令)時(shí),P2 口線上的內(nèi)容 (也即特殊功能寄存器(SFR)區(qū) P2 寄存器的內(nèi)容),在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí),P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。</p><p>  · P3 口:P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I /O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流)4 個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“l(fā)”時(shí),它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸

70、入端時(shí),被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流 (IIL )。P3口除了作為一般的I /O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示: P3 口還接收一些用于Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。具體功能如表2.1所示</p><p>  表3.1 P3口的引腳及功能</p><p>  ·RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將

71、使單片機(jī)復(fù)位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置SFR AUXR 的DISRT0 位(地址8EH)可打開或關(guān)閉該功能。DISRT0 位缺 為RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。</p><p>  ·ALE /PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器,ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1 /6 輸出固定的正脈沖信號(hào),因此它可對(duì)外輸

72、出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是:每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE 脈沖。對(duì)F1ash 存儲(chǔ)器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖 (PROG)。如 必要,可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位,可禁止ALE 操作。該位置位后,只一條M0VX 和M0VC 指令A(yù)LE 才會(huì)被激活。此外,該引腳會(huì)被微弱拉高,單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí),應(yīng)設(shè)置ALE 無(wú)效。</p><p>  ·P

73、SEN:程序儲(chǔ)存允許(PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),當(dāng)AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí),每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效,即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,沒(méi)有兩次有效的PSEN信號(hào)。</p><p>  ·EA /VPP:外部訪問(wèn)允許。欲使CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器(地址為0000H-FFFFH),EA 端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位L

74、B1 被編程,復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA 端狀態(tài)。</p><p>  如EA 端為高電平(接Vcc 端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。</p><p>  F1ash 存儲(chǔ)器編程時(shí),該引腳加上+12V 的編程電壓Vpp 。 </p><p>  ·XTALl:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>  

75、83;XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>  ·存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) :MCS-51 單片機(jī)內(nèi)核采用程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分開的結(jié)構(gòu),均具64KB外部程序和數(shù)據(jù)的尋址空間。 </p><p>  ·程序存儲(chǔ)器 :如果EA引腳接地(GND),全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。在AT89S51,假如EA 接至Vcc(電源+),程序首先執(zhí)行地址從0000H-0FFFH

76、(4KB)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器,再執(zhí)行地址為1000H-FFFFH (60KB)的外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>  ·數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:AT89S51的具128字節(jié)的內(nèi)部RAM,這128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問(wèn),堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行,128字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。</p><p>  4、晶體振蕩器特性 </p><p>  AT89S51一個(gè)

77、用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器,引腳XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。</p><p>  外接石英晶體(或陶瓷諧振器)及電容Cl、C2 接在放大器的反饋回路 構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容Cl、C2 雖然沒(méi) 十分嚴(yán)格的要求,但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。如

78、果使用石英晶體,我們推薦電容使用30pF±10pF,而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF ±10pF。</p><p>  用戶也可以采用外部時(shí)鐘。這種情況下,外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端,即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端,XTAL2則懸空。</p><p>  由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的,所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求,但最小高電平持續(xù)時(shí)

79、間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。</p><p>  5、Flash 閃速存儲(chǔ)器的并行編程</p><p>  AT89s51單片機(jī)內(nèi)部4k字節(jié)的可快速編程的Flash存儲(chǔ)陣列。編程方法可通過(guò)傳統(tǒng)的EPROM編程器使用高電壓(+12V)和協(xié)調(diào)的控制信號(hào)進(jìn)行編程。</p><p>  AT89S51的代碼是逐一字節(jié)進(jìn)行編程的。 </p>

80、<p><b>  編程方法:</b></p><p>  編程前,須設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào),AT89S51 編程方法如下: </p><p>  1.在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。</p><p>  2.在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p>  3.激活相應(yīng)的控制信號(hào)。</p&

81、gt;<p>  4.將EA /Vpp 端加上+12V 編程電壓。</p><p>  5.每對(duì)Flash 存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序加密位,加上一個(gè)ALE /PROG編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的,大多數(shù)約為50us。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù),重復(fù)1-5 步驟,直到全部文件編程結(jié)束。</p><p>  3.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p&g

82、t;<p>  采用AT89S51單片機(jī)構(gòu)成了控制系統(tǒng)的核心,其基本模塊就主要包括復(fù)位電路和晶體震蕩電路。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中,單片機(jī)的P 0口、P 1口、P 2口、P 3口全部參與系統(tǒng)工作,單片機(jī)最小系統(tǒng)的接線如圖3.3所示:</p><p>  圖3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖</p><p>  3.2.3 單片機(jī)端口分配及功能</p><p>  1、其中P

83、 0口用于控制數(shù)碼管的具體顯示功能,既是數(shù)碼管的段選。</p><p>  2、P 1口主要用于控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298的工作,以及ADC0804芯片的編程的讀寫控制。</p><p>  3、P 2口主要用于控制數(shù)碼管的公共端,既是數(shù)碼管的位選。與此同時(shí)還處理鍵盤掃描電路的。</p><p>  4、P 3口主要用于負(fù)責(zé)處理ADC0804的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片的工作。&l

84、t;/p><p>  3.3 串口通信模塊</p><p>  本設(shè)計(jì)采用串口通信,來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信。其具體的電路圖如圖3.4所示。</p><p>  圖3.4 串口通信模塊</p><p>  3.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>  本設(shè)計(jì)的顯示部分可以用液晶顯示的方案可供選擇,液晶顯示和數(shù)碼管顯示的

85、區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:數(shù)碼管顯示內(nèi)容單一,而液晶顯示器顯示內(nèi)容豐富,因?yàn)橐壕б话愣际瞧叨伟俗值闹荒茱@示單一的內(nèi)容,而液晶顯示的內(nèi)容就很豐富;數(shù)碼管還比液晶顯示耗電,而且使用液晶也比使用數(shù)碼管顯得美觀。但是控制液晶顯示器的時(shí)候占用的系統(tǒng)資源多,編程更復(fù)雜,最關(guān)鍵的是液晶顯示的成本是數(shù)碼管的幾十倍,所以考慮到應(yīng)用價(jià)值,最終還是確定選用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的顯示部分功能。</p><p>  3.4.1 共陽(yáng)數(shù)碼管簡(jiǎn)

86、介</p><p>  四位共陽(yáng)數(shù)碼管的管腳分配如下圖3.5所示:</p><p>  圖3.5 四位共陽(yáng)數(shù)碼管管腳定義</p><p>  數(shù)碼管的管腳排列:從數(shù)碼管的正面觀看,左下角的那個(gè)腳為1腳,從1腳開始,按照逆時(shí)針?lè)较蚺帕幸来问?腳到12腳,其中12、9、8、6為公共角,為位選信號(hào)輸入端。剩余的八個(gè)腳是段選信號(hào)輸入端,其對(duì)應(yīng)方式是A-11、B-7、C-4、

87、D-2、E-1、F-10、G-5、DP-3。</p><p>  只有詳細(xì)的了解了數(shù)碼管的管腳定義,以及段選位選情況,我們才能通過(guò)編程對(duì)其正常的顯示進(jìn)行很好的控制。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中采用了數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描的方式進(jìn)行顯示,下面我們對(duì)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示作一詳細(xì)介紹。</p><p>  數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一,動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃"a,b,

88、c,d,e,f,g,dp "的同名端連在一起,另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路,位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制,當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí),所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼,但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形,取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制,所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開,該位元就顯示出字形,沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。</p><p>  通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管

89、的COM端,就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示,這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中,每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1~2ms,由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(yīng),盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮,但只要掃描的速度足夠快,給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料,不會(huì)有閃爍感,動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的,能夠節(jié)省大量的I/O口,而且功耗更低。</p><p><b>  3..4.2</b></p

90、><p>  本設(shè)計(jì)選用了數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì),其段選的控制A、B、C、D、E、F、G、DP按照數(shù)碼管的簡(jiǎn)介資料選用了P 0口作為其控制端口,其位選部分由于單片機(jī)的控制端口輸出的電壓不足以直接點(diǎn)亮數(shù)碼管,所以在單片機(jī)控制端口和數(shù)碼管的位選控制端口加入了三極管,其具體的電路連接如圖3.6所示。</p><p>  圖3.6  數(shù)碼管顯示電路</p><p>  3.5 電機(jī)驅(qū)動(dòng)

91、模塊設(shè)計(jì)</p><p>  在第一章的1.2.2中已經(jīng)詳細(xì)的介紹了目前的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基本類型,考慮要硬件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的方法會(huì)電路復(fù)雜,調(diào)試不方便,而且采用多個(gè)元器件搭接,成本高。而直接采用集成的驅(qū)動(dòng)芯片時(shí)電路穩(wěn)定,成本低,易于控制,所以最終本設(shè)計(jì)是直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的核心部件。</p><p>  3.5.1 L298簡(jiǎn)介</p><p&

92、gt;  L298N為SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片,內(nèi)部包含4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路,是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器,可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)二相或1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī),內(nèi)含二個(gè)H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器,接收標(biāo)準(zhǔn):TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào),可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī),且可以直接透過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓;此芯片可直接由單片機(jī)的IO端口來(lái)提供模擬時(shí)序信號(hào)。</p

93、><p>  L298N 之接腳如圖 3.7所示,Pin1 和Pin15 可與電流偵測(cè)用電阻連接來(lái)控制負(fù)載的電路; OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之間分別接2 個(gè)步進(jìn)電機(jī);input1~input4 輸入控制電位來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn);Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>  圖3.7 L298管腳圖</p><p><b>  引腳功能介紹

94、:</b></p><p>  1、1;15腳(Sense A;Sense B):電流檢測(cè)端,分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳,不用時(shí)可以直接接地;</p><p>  2、2;3腳(Output1;Output2):1Y1、1Y2輸出端;</p><p>  3、4腳(VS):功率電源電壓,此引腳與地必須連接 100nF電容器;</p><

95、;p>  4、5;7腳(Input 1; Input):1A1、1A2輸入端,TTL 電平兼容;</p><p>  5、6;11腳(Enable A;Enable B):TTL 電平兼容輸入 1EN、2EN 使能端,低電平禁止輸出;</p><p>  6、8腳(GND):GND接地端;</p><p>  7、9腳(VSS):邏輯電源電壓。此引腳必須與地連

96、接100nF電容器;</p><p>  8、10;12腳(Input3;Input4):2A1,2A2輸入端,TTL電平兼容;</p><p>  9、13;14腳(Out3;Out4):2Y1、2Y2 輸出端,監(jiān)測(cè)引腳15;</p><p>  3.5.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>  如圖2.8所示,本設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分是由驅(qū)動(dòng)

97、芯片L298及其外圍電路構(gòu)成,其中從L298的2、3腳和13、14腳(即芯片的輸出端)依次按順序連成一個(gè)插座,分別與步進(jìn)電機(jī)的四根線相連。而5、6、7、10、11、12腳就依次與單片機(jī)的P1口的六個(gè)管腳相連。通過(guò)這一連接實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與L298以及步進(jìn)電機(jī)的串聯(lián)控制。</p><p>  圖中很重要的部分是由四個(gè)二極管連成的保護(hù)電路,其作用是防止由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高而產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)損壞芯片。由于本設(shè)計(jì)使用的電機(jī)

98、驅(qū)動(dòng)電壓是使用了9V (也可以使用12V),所以二極管的負(fù)端接9V的參考電壓。如果驅(qū)動(dòng)芯片的電壓改變,那么這個(gè)參考電壓也隨之一起改變。</p><p>  圖2.8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖</p><p>  3.6 驅(qū)動(dòng)電流檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)</p><p>  本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)芯片電流檢測(cè)模塊的實(shí)際應(yīng)用意義在于,檢測(cè)流過(guò)電機(jī)的電流值并及時(shí)顯示,對(duì)于防止電機(jī)過(guò)流而損壞電機(jī)有一定的意

99、義。從上面的L298的芯片資料當(dāng)中我們可以知道L298的Pin1和Pin15可與電流偵測(cè)電阻連接來(lái)偵測(cè)電機(jī)正常工作的情況下的工作電流。一般檢測(cè)電流的方法是通過(guò)檢測(cè)電壓值,然后通過(guò)歐姆定律換算電流值的方法測(cè)試電流,本設(shè)計(jì)也不例外。設(shè)計(jì)采用的42BYG101反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī),其額定電流值0.2安,在加上一般常用的電流偵測(cè)電阻都是1歐姆或0.1歐姆,這樣換算來(lái)檢測(cè)到的電壓值一般是在mV級(jí),這樣以來(lái),要是直接將檢測(cè)到的電壓值送給ADC0804進(jìn)行

100、模數(shù)轉(zhuǎn)換那么由于精度的原因勢(shì)必會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成很大的影響。所以考慮到這一原因我們是先將檢測(cè)到的電流值經(jīng)過(guò)OP07作放大處理后再將信號(hào)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片處理這樣保證了檢測(cè)值的可靠性。ADC0804輸出的數(shù)字信號(hào)再送給單片機(jī)的P 3口,經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后最后將檢測(cè)到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。而在顯示這一部分有這樣一個(gè)問(wèn)題,就是步進(jìn)電機(jī)的工作電流不是一個(gè)恒定值,它是隨著時(shí)間的變化,會(huì)在一個(gè)小范圍內(nèi)不停的波動(dòng)為了使顯示出來(lái)的電流數(shù)據(jù)更可

101、靠,</p><p>  圖2.9 電流檢測(cè)框圖</p><p>  3.6.1 OP07芯片簡(jiǎn)介</p><p>  1、OP07功能介紹</p><p>  Op07芯片是一種低噪聲,非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓(對(duì)于OP07A最大為25μV),所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。

102、OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低(OP07A為±2nA)和開環(huán)增益高(對(duì)于OP07A為300V/mV)的特點(diǎn),這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。</p><p><b>  2、特點(diǎn)</b></p><p>  超低偏移:150μV最大</p><p>  低輸入偏置電流:1

103、.8nA</p><p>  低失調(diào)電壓漂移:0.5μV/℃</p><p>  超穩(wěn)定時(shí)間:2μV/month最大</p><p>  高電源電壓范圍: ±3V至±22V</p><p>  3、芯片引腳功能說(shuō)明</p><p>  1腳和8腳:是偏置平衡(調(diào)零端)</p><

104、p><b>  2腳:為反相輸入端</b></p><p><b>  3腳:為同向輸入端</b></p><p>  4腳和7腳:分別為vcc-和vcc+</p><p><b>  5腳:懸空</b></p><p><b>  6腳:為輸出端</b&

105、gt;</p><p>  其引腳圖如圖3.10</p><p>  圖2.10 OP07芯片及管腳圖</p><p>  3.6.2 ADC0804芯片簡(jiǎn)介</p><p>  1、芯片主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>  (1) 分辨率:8 位(0~255)</p><p>  (2) 存取時(shí)間

106、:135 ms</p><p>  (3) 轉(zhuǎn)換時(shí)間:100 ms</p><p>  (4) 總誤差:-1~+1LSB</p><p>  (5) 工作溫度:ADC0804C為0度~70度;ADC0804L為-40 度~85 度</p><p>  (6) 模擬輸入電壓范圍:0V~5V</p><p>  (7) 參

107、考電壓:2.5V</p><p>  (8) 工作電壓:5V</p><p>  1、芯片引腳功能及說(shuō)明</p><p>  接腳說(shuō)明見(jiàn)下圖:ADC0804 為一只具有20引腳8位CMOS連續(xù)近似的A/D 轉(zhuǎn)換器。芯片具體引腳圖如圖3.11所示。</p><p>  圖2.11 ADC0804芯片及管腳圖</p><p&g

108、t;  (1). PIN1 (CS ):Chip Select,與RD、WR 接腳的輸入電壓高低一起判斷讀取或?qū)懭肱c否,當(dāng)其為低位準(zhǔn)(low) 時(shí)會(huì)active。</p><p>  (2). PIN2 ( RD ):Read。當(dāng)CS 、RD皆為低位準(zhǔn)(low)時(shí),ADC0804會(huì)將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字訊號(hào)經(jīng)由DB7 ~ DB0 輸出至其它處理單元。</p><p>  (3). PIN3 (W

109、R ):?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換的控制訊號(hào)。當(dāng)CS 、WR 皆為低位準(zhǔn)(low) 時(shí)ADC0804 做清除的動(dòng)作,系統(tǒng)重置。當(dāng)WR由0→1且CS =0 時(shí),ADC0804會(huì)開始轉(zhuǎn)換信號(hào),此時(shí)INTR 設(shè)定為高位準(zhǔn)(high)。</p><p>  (4). PIN4、PIN19 (CLK IN、CLKR):頻率輸入/輸出。頻率輸入可連接處理單元的訊號(hào)頻率范圍為100 kHz 至800 kHz。而頻率輸出頻率最大值無(wú)法大于640K

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