角度傳感器簡單應用系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　題 目：角度傳感器簡單應用系統(tǒng)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　角度測量是技術測量中的一個重要組成部分，隨著生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，對產(chǎn)品和零部件角度測量應用越來越廣泛，對精度要求也越來越高。特別是在現(xiàn)代工業(yè)技術中，角度是機械、儀器儀表和電子產(chǎn)品制造業(yè)中的重要幾何參數(shù)之一，它的準確度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命，因而角

2、度測量在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要的地位。角度傳感器是用來測量固定部件和轉動部件之間的旋轉角度，廣泛應用于動態(tài)系統(tǒng)的角度精密測量，如慣性導航、機械控制、無人駕駛飛行器、指揮儀和雷達等系統(tǒng)的方位角或俯仰角測量。</p><p>　　本課題設計一個角度傳感器應用系統(tǒng)，該系統(tǒng)能控制傾斜角度，保持水平和顯示傾斜角度值等功能。硬件部分主要包括STC89C52單片機最小系統(tǒng)，ULN2003電機驅(qū)動電路，SCA60C傾角傳感器，電源模

3、塊,數(shù)碼管顯示模塊等。系統(tǒng)通過角度傳感器實時采集角度信號，采用STC89C52單片機控制并產(chǎn)生脈沖信號精確控制步進電機的轉速和角度，ULN2003作為電機驅(qū)動模塊，IO口輸出具有時序的脈沖信號作為4相5線步進電機的控制信號，進而驅(qū)動28BYJ-48步進電機，使步進電機上的平板隨著擺桿的擺動而旋轉。系統(tǒng)還可以通過鍵盤輸入系統(tǒng)設置步進電機所要達到的角度值。用數(shù)碼管顯示器顯示設置角度值。當步進電機達到設置值時，啟動報警裝置。此時步進電機停止工

4、作，數(shù)碼管顯示設置角度值。</p><p>　　關鍵詞：角度測量；SCA60C角度傳感器；STC89C52單片機 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Angle measurement is an important part of the technical measurement, and meas

5、urement applications with the development of production and science and technology, products and parts more widely and increasingly high precision. Particularly in the modern industrial technology, the angle is one of th

6、e important geometrical parameters in machinery, instrumentation, and electronic products manufacturing, its accuracy has a direct impact on the quality of the product life, and thus the angle measuremen</p><p

7、>　　This project is to design an angle sensor applications, the system can control the tilt angle, keeping it level and display tilt angle value.Angle sensor applications STC89C52 microcontroller, precise control of sp

8、eed and angle of the stepper, the stepper motor on the tablet can swing to the preset angle pulse signal generated by the microcontroller. Stepper motor offset angle sensor real-time monitoring. Angle value is displayed

9、in real time through the digital display. The hardware part includ</p><p>　　Keywords: angle measurement; the SCA60 angle sensor; STC89C52 microcontroller</p><p><b>　　目 錄</b></p>

10、;<p>　　第 1 章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1</p><p>　　1.1 角度測量研究意義 1</p><p>　　1.2 角度測量研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 主要角度傳感器介紹5</p><

11、p>　　1.3.1電位器式角度傳感器5</p><p>　　1.3.2光柵式角度傳感器5</p><p>　　1.3.3磁感應同步器5</p><p>　　1.3.4霍爾角度傳感器5</p><p>　　1.4 主要研究內(nèi)容6</p><p>　　第 2 章 開發(fā)工具以及需求分析的介紹．．．．．．．．

12、．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7</p><p>　　2.1 C語言介紹7</p><p>　　2.2 系統(tǒng)開發(fā)用到的工具9</p><p>　　2.2.1 Altium Desiger工具9</p><p>　　2.2.2 Keil工具軟件12</p><p>　　

13、2.3 需求分析14</p><p>　　2.3.1角度傳感器14</p><p>　　2.3.2步進電機16</p><p>　　2.3.3單片機18</p><p>　　第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 22</p>

14、<p>　　3.1 系統(tǒng)總體設計框圖22</p><p>　　3.2 方案比較與論證22</p><p>　　3.2.1角度測量選擇與論證23</p><p>　　3.2.2步進電機選擇與論證24</p><p>　　3.2.3控制器選擇與論證24</p><p>　　3.2.4電機驅(qū)動選擇

15、與論證24</p><p>　　3.2.5顯示裝置選擇與論證25</p><p>　　3.3 硬件設計電路25</p><p>　　3.3.1角度采樣電路25</p><p>　　3.3.2步進電機驅(qū)動電路27</p><p>　　3.3.3主機控制部分28</p><p>　　3

16、.3.4鍵盤及顯示部分30</p><p>　　3.3.5串口部分32</p><p>　　第 4 章 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33</p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序設計33</p><p>　　4.2 系統(tǒng)模塊設計34</p

17、><p>　　4.2.1鍵盤及顯示程序34</p><p>　　4.2.2步進電機驅(qū)動程序34</p><p>　　4.2.3角度采集35</p><p>　　4.2.4單片機控制程序35</p><p><b>　　結 論37</b></p><p><b&g

18、t;　　致 謝38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p>　　附錄1 英文參考文獻及其譯文41 </p><p>　　附錄2 程序源代碼56</p><p>　　附錄3 原理圖61</p><p><b>　　第1章?緒論&

19、lt;/b></p><p>　　1.1 角度測量研究意義</p><p>　　我國是世界文明發(fā)達最早的國家之一，有著悠久的角度計量歷史。從現(xiàn)己出土的部分文物及史料記載，在公元前幾百年的戰(zhàn)國時期，我國就已經(jīng)有了簡單的角度量具—銅矩尺。它與現(xiàn)代測量直角的直角尺形狀相似，是我國目前發(fā)現(xiàn)的最早的角度量具。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，角度測量技術也在不斷地改進和提高。特別是在現(xiàn)代工業(yè)技術中，角度是機械、

20、儀器儀表和電子產(chǎn)品制造業(yè)中的重要幾何參數(shù)之一，它的準確度直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量與壽命，因而角度測量在現(xiàn)代工業(yè)中占有重要的地位。特別是近十幾年，隨著角度感器的發(fā)展和微型計算機在這方面的應用，使角度測量技術上升到了一個新的高度，測量范圍和精度都有了很大的提高。如何進一步改進角度測量手段對提高加工精度和科學研究等方面都有十分重要的意義。</p><p>　　角度是一個十分重要的物理量。在國際上明確規(guī)定弧度(平面角單位)和

21、球面度(立體角單位)是國際單位制中除七個基本物理量以外僅有的兩個輔助單位。角度有四種表示形式，分別為弧度制、百進制、密位和六十分制。角度側量是計量科學的重要組成部分，特別是微小角度的測量在精密加工，航空航天，通訊和軍事等許多領域都具有非常重要的作用和意義。</p><p>　　角度測量的重要工具是角度傳感器。角度傳感器主要用來測量固定部件和轉動部件之間的旋轉角度。隨著自動控制水平的不斷提高，作為自動控制系統(tǒng)的重要

22、元件，角度傳感器得到了迅速的發(fā)展，逐漸成為儀表測量、工業(yè)自動化、信號檢測和航空航海等領域的一種重要傳感器。角度傳感器應用范圍廣泛，已進入我們的生活的方方面面。諸如慣性導航、機械控制、無人駕駛飛行器、指揮儀、雷達、導彈、各種火炮、航天飛機和衛(wèi)星等，均需要對方位角或俯仰角等多種動態(tài)角度進行精密測試。</p><p>　　SSA00系列標準版傾角傳感器配合液位傳感器用于山體滑坡或雪崩監(jiān)測，通過無線傳感系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街?/p>

23、央控制系統(tǒng)，實時監(jiān)測山體狀態(tài)，可以有效減小山體滑坡帶來的損失。</p><p>　　大壩垮塌事故已經(jīng)發(fā)生過，為了及時發(fā)出預警信號，減少財產(chǎn)損失，通過傾角傳感器的監(jiān)測、觀測儀器和設備，以及時取得反映大壩和基巖性態(tài)變化以及環(huán)境對大壩作用的各種數(shù)據(jù)的觀測和資料處理等工作。其目的是分析估計大壩的安全程度，以便及時采取措施，設法保證大壩安全運行。</p><p>　　為了實現(xiàn)挖掘機的三維空間定位，在

24、安裝工作裝置個關節(jié)角度傳感器的基礎上，又安裝平臺回轉角度檢測裝置和平臺傾角傳感器，并在斗桿上安裝激光接收儀用于檢測地面激光發(fā)射器發(fā)射的水平機關相對于接收儀零位的高度。建立挖掘機的運動學模式，推導車體相對于大地的坐標變換矩陣，即完成三維空間的車體定位，并得到常用簡單的車體高程定位公式，實現(xiàn)挖掘機挖掘軌跡的三維空間定位為實現(xiàn)挖掘機的三維空間軌跡精確與挖掘機深度控制打下基礎。</p><p>　　隨著電子技術的發(fā)展和應

25、用，汽車的安全性、舒適性和智能性越來越高。汽車側向傾斜角度傳感器的應用是防止汽車在行駛中發(fā)生傾翻事過的一種有效方法。是提高汽車安全性的重要措施，特別是越野車。雙層客車等重心較高的汽車更有必要性。汽車傾翻的實質(zhì)是：行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩(wěn)定力矩，當重心高度一定時，傾斜力矩油傾翻力（向外的側向力）決定。</p><p>　　近年來機器人技術發(fā)展很快，歐美等工業(yè)發(fā)達國家早就開始對各種機器人進行系統(tǒng)的研究，隨著科

26、技的進步和時的推移，取得了大量的研究成果。我們知道機器人上應用了大量的傳感器，其中傾角傳感器可以實時監(jiān)測機器人的狀態(tài)。</p><p>　　目前的軌道測量方式智能程度差,測量精度低,操作時間長,迫切需要設計一種適用于一般工務段使用的便攜式智能化軌道檢測儀傾角傳感器用于軌檢儀，用于實時檢測鐵道的傾斜度和高度差。</p><p>　　輸電線鐵塔的倒塌事件時有發(fā)生，一旦發(fā)生倒塌，將會造成巨大的損

27、失，傾角傳感器應用于輸電線鐵塔傾斜角度監(jiān)測，可以實時監(jiān)測輸電線傾斜角度，一旦因為大風等自然災害導致傾斜角度過大，實時發(fā)出預警信號，由工作人員維修減少損失。</p><p>　　傾角傳感器在船載水平平臺上應用，用于船載衛(wèi)星跟蹤天線的底座，以保持天線始終處于水平狀態(tài)，對平臺進行實時控制，可以隔離船體的俯仰和橫滾運動，使平臺處于水平。</p><p>　　太陽能是一種清節(jié)的能源，它的應用正在世紀

28、范圍內(nèi)普遍的增長，利用太陽能發(fā)電就是一個使用太陽能的方式，因此為了得到充足的利用太陽能，如何選擇太陽能電池方位角與傾斜角是一個重要的問題，利用傾角傳感器調(diào)整角度，將太陽能的利用率進一步提高。</p><p>　　1.2角度測量研究現(xiàn)狀</p><p>　　角度測量一般是通過傳感器獲取轉角信號，經(jīng)轉換成電路參數(shù)量，再通過轉換電路轉換成電信號輸出。隨著微處理器和集成芯片的發(fā)展，對輸出信號的處理

29、日趨完善，功能也日益強大，可直接顯示、打印、記錄、儲存或供給控制系統(tǒng)，完成測量或控制的功能。角度傳感器的應用十分廣泛，涉及眾多的行業(yè)，如機械加工、航空航天、智能機器人等，在當今的工業(yè)技術中占有重要的一席之地。</p><p>　　在機械工業(yè)中，處處需要角度測量。例如各種機床部件的水平和垂直位置的調(diào)整、生產(chǎn)中各零部件角度的檢驗、各種圓分度誤差的檢驗以及切削刀具角度的檢驗等生產(chǎn)操作都離不開角度的測量。一般來說，依靠圓

30、分度的機械式角度測量裝置精度較低，但在引入了多齒分度技術后，一般被認為精度不很高的機械式角度測量儀器也有了新的發(fā)展。例如一種類似于齒輪端面離合器結構形式的多齒分度盤，己成為圓分度的重要器件。它可使分度差誤差本來較大的單個齒盤，通過兩個相同齒盤的緊密嚙合后的平均效應將分度精度大為提高，目前己能達到躍居高精度圓分度行列。以多齒分度盤為圓分度器件的多齒分度臺還具有結構簡單、使用方便和對使用環(huán)境要求不高等許多優(yōu)點。而且通過不同嚙合齒數(shù)的兩對以上

31、齒盤的差動或細分裝置，可獲得較小的分度間隔。多齒分度技術的出現(xiàn)，為提高機械分度精度開辟了新的途徑。機械式的角度測量技術發(fā)展得相對比較成熟，近幾年對角度測量技術的研究和應用大都在光電技術上尋找突破口。特別是隨著現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展，誕生了多種多樣的角度傳感器。通常按工作原理來分有電位式角度傳感器、電阻應變式角度傳感器、光柵式角度傳感器、磁柵式角度傳感器、感應同步器和碼盤式角</p><p>　　表1-1 角度傳感器

32、的主要性能量程</p><p>　　1.3主要角度傳感器介紹</p><p>　　1.3.1 電位器式角度傳感器</p><p>　　電位器是一種常用的電子元件，在儀表與傳感器中可作為傳感元件，把輸入的機械位移(角位移或線位移)轉換成與之成一定函數(shù)關系的電阻或電壓輸出。電位器式角度傳感器的原理類似一個滑動變阻器，將導線緊密地纏繞在骨架上，導線上裝有一電刷，當電刷位置

33、改變時，電阻隨之改變且阻值的變化與所轉角度成一定函數(shù)關系。非線繞式的原理與線繞式的一致，不同的是在骨架上噴導電層或用導電材料制成骨架。骨架的形狀可根據(jù)需要定制，用作測角傳感器時一般做成圓弧形。這類角度傳感器市場上比較常見，精度一般不高，適合一般的測量場合。例如上海智松傳感科技有限公司生產(chǎn)的WDJ型號的角度傳感器，其線性精度最高為0.1%。</p><p>　　1.3.2 光柵式角度傳感器</p>&

34、lt;p>　　光柵式角度傳感器是依據(jù)莫爾條紋現(xiàn)象進行測量的。兩塊柵距相等的光柵夾角為0時，在單側光源的照射下會產(chǎn)生莫爾條紋現(xiàn)象。光通過兩塊光柵后光能量的分布是一個近似的正弦波[5J。光柵相對移動一個周期時，莫爾條紋對應變化一個周期。此時在光柵背面設置一個光欄，并用光電元件來接受透過兩塊光柵的光能量，則光電元件輸出的電壓信號將隨著光柵的移動而變化，移動一個柵距變化一個周期?？筛鶕?jù)變化的周期來測量線位移或角位移。光柵式角度傳感器的精度

35、主要取決于光柵的刻線密度，密度越大的精度越高，常用的是300一 1500線/毫米。受加工水平的影響，其密度不可能無限提高。目前關于光纖光柵的研究比較熱門，總的來說，近幾年用光柵的干涉原理來測量線位移或角位移的研究比較多而且精度較高，如NPL測角儀的不確定度為0.05秒。</p><p>　　1.3.3 磁感應同步器</p><p>　　感應同步器由兩個平面繞組組成，一個是連續(xù)繞組，另一個是

36、分段繞組，有偶數(shù)段，分成A、B兩相，兩者的分段繞組相互間隔。這是一種多極感應元件，能對誤差起補償作用，精度較高。連續(xù)繞組通上穩(wěn)定的交流電，當兩個面的繞組有相對轉動時，分段繞組上會產(chǎn)生感應電流，每轉動一個柵距電流變化一個周期。A相與B相相差二，可以用鑒相或鑒幅方式確切反映一個空間周期內(nèi)的任何角度變化。</p><p>　　1.3.4 霍爾角度傳感器</p><p>　　自 1879年美國物理

37、學家 EdwinHethertHall發(fā)現(xiàn)霍爾效應以來，以此為基礎的霍爾傳感器已發(fā)展成一個品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品家族，被越來越多地應用于現(xiàn)代工業(yè)控制的各個領域。而由此衍生的霍爾傳感器產(chǎn)業(yè)也在近十幾年逐漸發(fā)展壯大起來，日益生機勃勃。</p><p>　　霍爾角度傳感器是根據(jù)霍爾效應來設計的，測量原理如下：當永磁體旋轉時，霍爾元件可感應到磁場的磁向量并輸出分別與位置角口正弦、余弦信號成比例的玲和稱信號。通過稱除玲，

38、則由敏感芯片自身靈敏度差異或磁場變化引起的誤差被抵消，模擬輸出電壓代表的角度與磁體、溫度和IC的增益敏感度無關。即芯片輸出電壓成為敏感芯片所檢測到的場強的一元函數(shù)，代表磁體在整個3600范圍內(nèi)的絕對機械位置。目前基于霍爾效應角度傳感器的研究測量精度不高，精度在0.50左右。一般市場上常見的基于霍爾效應的角度傳感器精度不是很高，例如美國MEAS傳感器公司生產(chǎn)的Accustarll系列的傾角傳感器精度為0.01。</p>&l

39、t;p><b>　　1.4主要研究內(nèi)容</b></p><p>　　本角度傳感器應用系統(tǒng)采用STC89C52單片機，由單片機產(chǎn)生脈沖信號精確控制步進機的轉速和角度，使步進電機上的平板能夠擺動到預設角度。角度傳感器實時監(jiān)測步進電機的偏移量。通過數(shù)碼管顯示器實時顯示角度值。硬件部分主要包括STC89C52單片機最小系統(tǒng)，ULN2003電機驅(qū)動電路，SCA60C傾角傳感器，電源模塊,數(shù)碼管顯

40、示模塊等。系統(tǒng)通過角度傳感器實時采集角度信號，采用STC89C52單片機控制，ULN2003作為電機驅(qū)動模塊，IO口輸出具有時序的脈沖信號作為4相5線步進電機的控制信號，進而驅(qū)動28BYJ-48步進電機，使步進電機上的平板隨著擺桿的擺動而旋轉。系統(tǒng)還可以通過鍵盤輸入系統(tǒng)設置步進電機所要達到的角度值。用數(shù)碼管顯示器顯示設置角度值。當步進電機達到設置值時，啟動報警裝置。此時步進電機停止工作，數(shù)碼管顯示設置角度值。</p>&l

41、t;p>　　應用AD6設計工具完成原理圖和PCB圖繪制。制作印刷電路板并焊接元器件。利用Keil軟件設計工具編寫驅(qū)動程序。進行系統(tǒng)測試與仿真。采用角度傳感器實時監(jiān)測偏移量，應用步進電機改移角度。從何實現(xiàn)擺桿偏移到預設角度值。數(shù)碼管顯示達到偏移量位置。</p><p>　　第 2 章開發(fā)工具以及技術的介紹</p><p>　　2.1 C語言介紹</p><p&g

42、t;　　C語言是國際上廣泛流行的計算機高級語言，既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可用來編寫應用軟件。</p><p>　　早期的操作系統(tǒng)軟件主要是用匯編語言編寫的。由于匯編語言依賴于計算機硬件，程序的可讀性和可移植性都比較差，所以為了提高系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性，最好改用高級語言。但是，一般的高級語言難以實現(xiàn)匯編語言的某些功能（匯編語言可以直接對硬件操作，例如對內(nèi)存地址的操作、位操作等）。人們希望找到一種兼具一般高級

43、語言和低級語言優(yōu)點的語言，于是，C語言就在這種情況下應運而生了。</p><p>　　C語言是在B語言的基礎上發(fā)展起來的，它的根源可以追溯到ALGOL60。直到1975年UNIX第六版發(fā)布后，C語言的突出優(yōu)點才引起人們的普遍主義。隨著UNIX的日益管飯使用，C語言也迅速得到推廣。C語言和UNIX可以說是一對孿生兄弟，再發(fā)展的過程中相輔相成。1978年以后，C語言先后一直到大、中、小、微型計算機上，已經(jīng)獨立于UNI

44、X和PDP了。C語言便很快風靡全世界了，成為世界上應用最廣泛的集中計算機語言之一。</p><p>　　一種語言之所以能存在和發(fā)展，并具有較強的生命力，總是有其不同于或優(yōu)越于其他語言的特點。C語言的主要特點如下：</p><p>　　(1)運算符豐富。C語言的運算符包含的范圍很廣泛，共有34中運算符。C語言吧括號、賦值、強制類型轉換等都作為運算符處理，從而使c語言的運算類型及其豐富，表達式

45、類型多樣化。靈活使用各種運算符可以實現(xiàn)其他高級語言中難以實現(xiàn)的運算</p><p>　　(2)語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。C語言一共有32個關鍵字、9中控制語句。程序書寫形式自由，主要用小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分。C語言程序比其他旭東高級語言簡練，原程序短，因此輸入程序時工作量少。</p><p>　　(3)語法限制不太嚴格，程序設計自由度大。例如，對數(shù)組下標越界不做檢查，有

46、程序編寫者自己保證程序的正確。對變量的類型使用比較靈活，例如，整型量與字符型數(shù)據(jù)以及邏輯數(shù)據(jù)可以通用。一般高級語言的語法檢查比較嚴格，能監(jiān)察出幾乎所有的語法錯誤，而c語言允許程序編寫者有較大的自由度，因此放寬了語法檢查。程序員應當仔細檢查程序，保證其正確性，而不要過分依賴于C語言編譯程序去查錯。“限制”與“靈活”是一對矛盾。限制嚴格，就是去靈活性；而強調(diào)靈活，就必然放松限制。一個不熟練的人員，編寫一個正確的C語言程序可能會比編一個其他高

47、級語言程序難一些。也就是說，對用C語言的人，要求對程序設計更熟練一些。</p><p>　　(4)具有結構化的控制語句。如if…else語句、while語句、do…while語句、switch語句、for語句等。用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實現(xiàn)程序的模塊化。C預驗收完全模塊化和結構化語言。</p><p>　　(5)數(shù)據(jù)類型豐富。C語言提供的數(shù)據(jù)類型有：整型、浮點型、字符型、數(shù)組類型、指

48、針類型、結構類型、共用體類型等，能用來實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)結構的運算。尤其是指針類型數(shù)據(jù)，使用十分靈活和多樣化。</p><p>　　(6)C語言允許直接訪問物理地址，能進行微操作，能實現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對硬件進行操作。因此C語言既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，可用來編寫系統(tǒng)軟件。C語言的這種雙重性，使它既是成功的系統(tǒng)描述語言，有事通用的程序設計語言。有人把C語言成為“高級語言中的低級

49、語言”或“終極預言”，意為兼具有高級語言和低級語言的特點，但一般人習慣將C語言稱為高級語言。因為C語言程序也要通過編譯、連接才能得到可執(zhí)行的目標程序，這是和其他高級語言的相同點。</p><p>　　(7)用C語言編寫的程序可移植性好（和匯編語言比）。基本上不做修改就能用于各種型號的計算機和各種操作系統(tǒng)。</p><p>　　(8)生成目標代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。C語言一般只比匯編程序

50、生成的目標代碼率低10%~20%。</p><p>　　由于C語言的這些優(yōu)點，使C語言應用面很廣。許多大的軟件都用C語言編寫，這主要是由于C語言的可移植性好和硬件控制能力高，表達和運算能力強。許多以前只能用匯編語言處理的問題，現(xiàn)在可以改用C語言來處理了。</p><p><b>　　C語言程序構成：</b></p><p>　　(1)C語言程序

51、是由函數(shù)構成的。一個C語言源程序至少包含一個main函數(shù)，也可以包含一個main函數(shù)和若干個其它函數(shù)。在C語言中，函數(shù)是程序的基本單位。被調(diào)用的函數(shù)可以說系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，也可以說用戶自定義的函數(shù)。C語言的庫函數(shù)十分豐富，ANSIC提供了100多個庫函數(shù)。如果要調(diào)用庫函數(shù)，則要用#include命令把包含庫函數(shù)的頭文件包含在此程序中。</p><p>　　(2)一個函數(shù)由兩部分組成：</p><

52、;p>　　①函數(shù)首部，奇函數(shù)第一行。包括函數(shù)類型、函數(shù)名、函數(shù)的形參、形參類型以及函數(shù)屬性等。</p><p>　?、诤瘮?shù)體，即函數(shù)首部下面的大括號內(nèi)的部分。如果一個函數(shù)有多個大括號，則最外層的一對{}為函數(shù)體。函數(shù)體一般包括：聲明部分和執(zhí)行部分。</p><p><b>　　函數(shù)的一般格式為：</b></p><p>　　數(shù)據(jù)類型 函數(shù)

53、名（函數(shù)參數(shù)表）</p><p><b>　　{ 聲明部分</b></p><p><b>　　執(zhí)行部分</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　當然，在某些情況下可以沒有聲明部分，也可以沒有執(zhí)行部分。如：</p><p&g

54、t;　　main() {}</p><p>　　這是一個空函數(shù)，但是為合法的。</p><p>　　(3) 每一個語句和數(shù)據(jù)定義的最后都必須有一個分號，分號是語句必要地組成部分，潤徐有空語句，空語句只有分好沒有其他內(nèi)容。</p><p>　　(4)C語言程序的書寫格式自由，一行內(nèi)可以寫多個語句，一個語句也可以寫在多行上，C語言程序沒有行號。</p>

55、<p>　　(5) C語言本身沒有輸入和輸出語句，輸入/輸出油庫函數(shù)來完成。</p><p>　　(6)不管main函數(shù)在程序的什么位置，一個C語言程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的。</p><p>　　(7)一個C語言程序可以由一個文件組成，也可以由若干個文件組成。一個文件可以包含一個函數(shù)也可以包含多個函數(shù)。也可以將兩個函數(shù)放在兩個文件中分別進行編譯，然后進行連接把他們合成一個

56、可執(zhí)行文件，以供運行。</p><p>　　(8) 可以用/*…*/對C語言程序注釋。/和*之間不允許留空格，只是部分可以出現(xiàn)在程序的任何位置，注釋可以為若干行。</p><p>　　總之，C言程序可以由若干個源文件做成，每個源文件可以包含編譯預處理命令和一個或多個函數(shù)，每個函數(shù)由函數(shù)首部和函數(shù)體組成。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)開發(fā)工具</p>

57、<p>　　2.2.1 Altium Designer 6.0工具</p><p>　　Altium Designer 為完整的板級系統(tǒng)設計平臺。Altium Designer6.0 集成了 FPGA 設計的 PCB工具。Altium Designer是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設計解決方案。Altium Designer拓寬了板級設計的傳統(tǒng)界限，集成了 FPGA 設計功能，從而允許工程師能將

58、系統(tǒng)設計中的 FPGA 與 PCB設計集成在一起。Altium Designer以強大的設計輸入功能為特點，在 FPGA 和板級設計中，同時支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時支持基于 VHDL 的設計仿真，混合信號電路仿真、布局前/后信號完整性分析。Altium Designer 的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動模式，并且在 PCB 布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓撲邏輯自動布線功能；同時，將完整的 CAM輸出功能的編輯結合在一

59、起。 基于 Altium新推出的支持 Livedesign的 DXP平臺，Altium Designer 在整個系統(tǒng)設計流程中充分發(fā)揮其卓越的性能。</p><p>　　Altium Designer 6.0，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設計解決方案 。Altium Designer 是業(yè)界首例將設計流程、集成化 PCB 設計、可編程器件（如 FPGA）設計和基

60、于處理器設計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行 PCB和 FPGA 設計以及嵌入式設計的解決方案，具有將設計方案從概念轉變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 </p><p>　　這款最新高端版本Altium Designer 6.0除了全面繼承包括99SE，Protel2004 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點以外，還增加了許多改進和很多高端功能 Altium Designer6.0拓寬了板級設計的

61、傳統(tǒng)界限，全面集成了 FPGA 設計功能和 SOPC設計實現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設計中的 FPGA 與 PCB設計以及嵌入式設計集成在一起。 </p><p>　　首先：在 PCB部分，除了 Protel2004 中的多通道復制；實時的、阻抗控制布線功能；SitusTM自動布線器等新功能以外，Altium Designer 6.0 還著重在：差分對布線，F(xiàn)PGA 器件差分對管腳的動態(tài)分配， PCB和 FP

62、GA 之間的全面集成，從而實現(xiàn)了自動引腳優(yōu)化和非凡的布線效果。還有 PCB文件切片，PCB多個器件集體操作，在 PCB文件中支持多國語言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字體和大小的漢字字符輸入，光標跟隨在線信息顯示功能，光標點可選器件列表，復雜 BGA 器件的多層自動扇出，提供了對高密度封裝（如 BGA）的交互布線功能, 總線布線功能，器件精確移動，快速鋪銅等功能。 交互式編輯、出錯查詢、布線和可視化功能，從而能更快地實現(xiàn)電路板布

63、局,支持高速電路設計，具有成熟的布線后信號完整性分析工具. Altium Designer 6.0 對差分信號提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對高速內(nèi)連的差分信號對進行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對在FPGA 項目內(nèi)部定義的 LVDS信號的物理設計進行自動映射。 LVDS 是差分信號最通用的標準，廣泛應用于可編程</p><p>　　其次， 在嵌入式設計部分，增強了 JTAG器件的實時顯示功能，增強型基于 FP

64、GA 的邏輯分析儀，可以支持32 位或64 位的信號輸入。除了現(xiàn)有的多種處理器內(nèi)核外，還增強了對更多的32 位微處理器的支持，可以使嵌入式軟件設計在軟處理器，F(xiàn)PGA 內(nèi)部嵌入的硬處理器，分立處理器之間無縫的遷移。使用了 Wishbone 開放總線連接器允許在 FPGA 上實現(xiàn)的邏輯模塊可以透明的連接到各種處理器上。Altium Designer 6.0支持 Xilinx MicroBlaze，TSK3000 等32 位軟處理器，Pow

65、erPC 405 硬核，并且支持AMCC 405 和 Sharp BlueStreak ARM7 系列分立的處理器。對每一種處理器都提供完備的開發(fā)調(diào)試工具。 引入了以FPGA為目標的虛擬儀器，當其與 LiveDesign-enabled硬件平臺NanoBoard 結合時，用戶可以快速、交互地實現(xiàn)和調(diào)試基于 FPGA 的設計，可以更換各種 FPGA 子板,支持更多的 FPGA 器件，例如 Cyclone II,Stratix II , P

66、roASIC3,Virtex-4,MAX </p><p>　　第三，在原理圖部分，新增加“靈巧粘帖”可以將一些不同的對象拷貝到原理圖當中，比如一些網(wǎng)絡標號， 一頁圖紙的BOM表，都可以拷貝粘帖到原理圖當中。原理圖文件切片，多個器件集體操作，文本筐的直接編輯，箭頭的添加，器件精確移動，總線走線，自動網(wǎng)標選擇等！ 強大的前端將多層次、多通道的原理圖輸入、VHDL開發(fā)和功能仿真、布線前后的信號完整性分析功能。在信號仿

67、真部分，提供完善的混合信號仿真,在對XSPICE 標準的支持之外，還支持對 Pspice模型和電路的仿真。對 FPGA 設計提供了豐富的 IP內(nèi)核，包括各種處理器、存儲器、外設、接口、以及虛擬儀器 。 </p><p>　　Altium Designer 6.0以強大的設計輸入功能為特點，在 FPGA 和板級設計中，同時支持原理圖輸入和 HDL硬件描述輸入模式；同時支持基于VHDL的設計仿真，混合信號電路仿真、

68、布局前/后信號完整性分析.Altium Designer 6.0的布局布線采用完全規(guī)則驅(qū)動模式，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的 SitusTM拓撲邏輯自動布線功能；同時，將完整的 CAM 輸出功能的編輯結合在一起。 </p><p>　　Altium Designer 6.0中的Board Insight(TM) 系統(tǒng)把設計師的鼠標變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。 Board Insight 集成了“警示”顯

69、示功能，可毫不費力地瀏覽和編輯設計中疊放的對象。工程師可以專注于其目前的編輯任務，也可以完全進入目標區(qū)域內(nèi)的任何其他對象，這增加了在密集、多層設計環(huán)境中的編輯速度。 Altium Designer 6.0 引入了強大的‘逃逸布線’嘗試將每個定義的焊盤通過布線剛好引到BGA邊界，這令對密集BGA類型封裝的布線變的非常簡單。 顯著的節(jié)省了設計時間，設計師無需手動就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。 </p>

70、<p>　　Altium Designer 6.0極大地增強了對高密板設計的支持可用于高速數(shù)字信號設計，提供大量新功能和改進，改善了對復雜多層板卡的管理和導航，可將器件放置在 PCB板的正反兩面，處理高密度封裝技術，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 </p><p>　　Altium Designer 6.0極大減少了帶有大量管腳的器件封裝在高密度板卡上設計的時間，簡化了復雜板卡的設計導航

71、功能，設計師可以有效處理高速差分信號，尤其對大規(guī)模可編程器件上的大量 LVDS資源。Altium Designer 6.0 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術，以更有效的設計流程和更低的制造成本縮短上市時間。 </p><p>　　2.2.2 Keil開發(fā)工具</p><p>　　現(xiàn)在單片機開發(fā)中使用最為廣泛的集成開發(fā)環(huán)境主要有Intel和Keil公司推出的集成開發(fā)環(huán)境Keil μ

72、 Vision。Keil μ Vision集成度高，應用方便，雖然這個開發(fā)環(huán)境主要是用來開發(fā)單片機C語言程序的，但也可以開發(fā)匯編語言程序，能夠進行程序的仿真調(diào)試。甚至他還可以和一些硬件仿真器連接，直接對目標板進行調(diào)試，功能非常強大，現(xiàn)在更為流行。</p><p>　　Keil μ Vision集成開發(fā)環(huán)境是用于開發(fā)基于80C51內(nèi)核單片機的軟件。該開發(fā)平臺內(nèi)嵌入多種復合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工程建立和

73、管理、編譯、連接、目標代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。其C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，這些特點在開發(fā)大型項目時非常理想。由于Keil本身是一個純軟件，不能直接完成硬件仿真功能，因此必須外掛接類似TKS系列仿真器的硬件才可以進行仿真。</p><p>　　Keil μ Vision的組成及各部分的功能：</p><p>　

74、　(1)μ Vision2 IDE </p><p>　　μ Vision2 IDE包括一個工程管理器，一個功能強大并有交互式錯誤提示的編譯器，選項設置生成工具在線幫助。可以使用μ Vision2 創(chuàng)建源文件，并將多個文件做成應用工程加以管理。μ Vision2 可以自動完成編譯、匯編、鏈接程序的操作，使開發(fā)人員可以只專注于開發(fā)工作的效果。</p><p>　　(2)LIB51庫管理器&l

75、t;/p><p>　　LIB51庫管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標文件建立相對應的目標庫。這些庫是按規(guī)定格式拍立的目標模塊，可在以后被鏈接器所使用。當鏈接器處理一個庫時，僅僅使用了苦衷程序的目標模塊，而不是全部加以引用。</p><p>　　(3)C51編譯器和A51匯編器</p><p>　　由μ Vision2 IDE創(chuàng)建的源文件可以被C51編譯器或A51匯編

76、器處理生成可重定位的目標文件（object file）。Keil C51編譯器遵照ANSIC語言標準支持C語言的所有標準特性，還可以直接支持80C51結構特性。Keil A51宏匯編器支持80C51及其派生系列的所有指令集。</p><p>　　(4)BL51連接器/定位器</p><p>　　BL51連接器使用從庫管理器中提取出來的目標模塊，以及由編譯器匯編器生成的目標模塊創(chuàng)建一個含有絕

77、對地址的目標模塊。絕對地址的目標文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)，所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲器單元內(nèi)。絕對地址目標文件可以用于以下目的：</p><p>　?、倬幊蘀PROM或其他存儲器設備；</p><p>　　②由μvision2調(diào)試器對目標進行調(diào)試和模擬；</p><p>　?、凼褂迷诰€仿真器進行程序測試。</p><p>

78、;　　(5)μvision2硬件調(diào)試器</p><p>　　μvision2硬件調(diào)試器向開發(fā)者提供了幾種在實際目標硬件上測試程序的方法，包括以下幾種方式：</p><p>　　使用高級GDI接口，將μvision2調(diào)試器同類似TKS系列仿真器的硬件系統(tǒng)相連接，通過μvision2的人機交互環(huán)境指揮連接的硬件完成仿真操作。</p><p>　　安裝MON51目標監(jiān)控器

79、到開發(fā)者的目標系統(tǒng)-，并通過Monitor-51接口下載資源程序；</p><p>　　(6)RTX51實時操作系統(tǒng)</p><p>　　RTX51實時操作系統(tǒng)是針對80C51單片機系列的一個多任務內(nèi)核。RTX51實時內(nèi)核簡化了需要對實時事件進行反應的復雜應用系統(tǒng)設計、編程和調(diào)試。這個內(nèi)核完全集成在C51編譯器中，使用非常簡單，任務描述表和操作系統(tǒng)的一致性由BL51連接器/定位器自動進行控

80、制。</p><p>　　(7)μvision2軟件調(diào)試器</p><p>　　μvision2軟件調(diào)試器可以進行快速可靠的程序調(diào)試。該調(diào)試器包括一個高速模擬器，開發(fā)人員可以使用它模擬整個80C51系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部器件。當開發(fā)人員從器件期間數(shù)據(jù)庫選擇單片機器件時，這個器件的屬性會被自動配置。</p><p><b>　　2.3 需求介紹<

81、/b></p><p>　　2.3.1 角度傳感器</p><p>　　工程上通常把直接作用于被測量，能按一定規(guī)律將其轉換成同種或其他種量值輸出的器件，稱為傳感器。傳感器處于測試裝置的輸入端，其性能將直接影響整個測試系統(tǒng)的工作質(zhì)量。無論何種傳感器，盡管他們的原理、結構不同，使用環(huán)境、條件、目的不同，其性能技術指標也不盡相同，但其基本要求卻是相同的。目前，角度傳感器有單軸和雙軸之分。通

82、常具有一個測量軸X軸的為單軸傳感器。有兩個測量軸X軸和Y軸為雙軸傳感器。</p><p>　　KM110BH/2130/2190型角度傳感器用于角測量。KM110BH/2130產(chǎn)生線性輸出信號，它與磁場方向成正比。KM110BH/2190產(chǎn)生一正弦信號。工作溫度在-40°C～125°C。角度范圍KN110BH/2130為-15～15°,KM110BH/2190為-45～45°

83、;。</p><p>　　KM110BH/2270型角度傳感器用于-35°～35°強磁場角位移無接觸測量。傳感器具有靈敏度和零點調(diào)節(jié)電路。KM110BM/2270，產(chǎn)生正弦輸出信號，信號是磁場方向的函數(shù)，角度測量范圍為70°，工作溫度可達100°C。</p><p>　　KM110BH/2390型角度傳感器用于強磁場角度位移無接觸測量領域。KM110

84、BH/2390產(chǎn)生的輸出電壓與磁場方向偏移呈線性關系。線性角度測量范圍大于90°；無接觸，因此無磨損；5V電源電壓；比率電壓輸出信號；工作溫度可達125°C。</p><p>　　KM110BH/2430/2470型30°～70°角度傳感器用于強磁場角度位移無接觸測量領域。KM110BH/2430產(chǎn)生的輸出電壓與磁場方向呈線性關系。KM110BH/2470產(chǎn)生一正弦輸出電壓

85、信號。角度測量范圍30°或70°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；角度電壓輸出信號；工作溫度可達125°C；在-15°≤α≤15°范圍，精度±0.5°，抗電磁干擾性好。</p><p>　　KMA20/30/70型無接觸角度傳感器用于無接觸角位移測量領域。KMA20/30產(chǎn)生一個線性電壓輸出信號與角位移成比例。KMA20/70產(chǎn)生一個正弦電

86、壓輸出信號，是角位移的函數(shù)。角度測量范圍30°或70°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；機械調(diào)節(jié)；5V電源電壓，比率電壓輸出信號；工作溫度可達125°C。</p><p>　　KMA20/90型無接觸角度傳感器用于無接觸角度測量領域。KMA20/90產(chǎn)生的線性電壓輸出信號與角位移成比例。線性角度測量范圍>90°；無接觸，因此無磨損；易安裝，易使用；機械調(diào)節(jié)；5V電

87、源，比率電壓輸出信號；工作溫度可達125°C；電磁兼容性能好。</p><p>　　KMZ41是利用稀薄鎳鐵導磁合金的磁阻效應做成的角度傳感器，片內(nèi)包含兩個相互獨立的單臂鎳鐵導磁合金電阻電橋，兩個電橋的放置方向相差45°，各自具有獨立的電氣特性和機器特性。鎳鐵合金構成的磁性電阻阻值較大，且電阻值會隨著內(nèi)部磁矢量和流過電流之間的角度變化而變化，但其內(nèi)部磁場強度較小，所以在實際應用中為了準確測量，

88、必須外加磁場。</p><p>　　電子傾角傳感器是一種精密的角度測量設備。其小巧的外形和堅固的結構非傳常適用于安裝空間有限和環(huán)境條件苛刻的場合。電子傾角傳感器針對用戶的實際應用，有模擬、比率、數(shù)字和串行等輸出形式，選擇其輸出信號不但可表征具體傾角值，還可表征傾斜方向。高精度，盡重57g。全量程為-60～60°。</p><p>　　DAS-20雙軸傾角傳感器是將兩個單軸傾角產(chǎn)品

89、相結合，其獨特的拱形結構和電路原理，可提供與X、Y軸傾角呈線性的輸出信號。DAS-20雙軸傾角傳感器適用于一些高性能的應用場合，其性能價格比較水銀開關和其他水平傳感器更優(yōu)越。它具有四個輸出點，同時提供比率輸出、脈沖數(shù)字輸出。用戶可采用自行單獨焊接，或選用接插件形式。具有零位和滿度可調(diào)整，直流供電，同時提供比率和數(shù)字脈寬輸出設計思路等特點。量程為-20°～20°工作溫度為-20°C～65°C。<

90、;/p><p>　　SCA60C單軸傾角傳感器應用于智能車身平衡檢測、教學實驗演示、產(chǎn)品開發(fā)等等；角度轉換為對應的電壓信號，輸出為模擬電壓值，可以接帶 AD的單片機的輸入口。傾角信號模擬電壓輸出［0-180°］對應［0.5-4.5V］可單片機 AD采集；雙向傾斜信號報警輸出；輸出有效信號低電平指示燈亮；左傾斜時輸出左傾報警信號綠燈亮，右傾斜時輸出右傾斜報警信號黃燈亮；左右傾斜角度報警范圍0-90°

91、，90-180°全范圍可調(diào)，調(diào)整精度為±1°帶安裝孔，方便固定安裝；電路板傾斜信號為 TTL高低電平，可直接接單片機 IO口。</p><p>　　2.3.2 步進電機</p><p>　　步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構，可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速

92、的目的。步進電機能將電脈沖信號轉換為相應角位移或線位移；具有快速啟動和停止的功能。步進電動機的轉子為多極分布，定子上嵌有多相星形連接的控制繞組，由專門電源輸入電脈沖信號，每輸入一個脈沖信號，步進電動機的轉子就前進一步。由于輸入的是脈沖信號，輸出的角位移是斷續(xù)的，所以又稱為脈沖電動機。</p><p>　　步進電機為開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化

93、的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。步距角和轉速不受電壓波動和負載變化的影響。再不是不得情況下步距誤差不會長期累積。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。</p><p>　　雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能象普通的交流電機，直流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)

94、方可使用。因此用好步進電機卻非容易，它涉及到機械、電子、計算機及電機等許多專業(yè)知識。</p><p>　　步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的

95、目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環(huán)控制。 一般用在精確定位方面。</p><p>　　步進電機動態(tài)指標及術語：</p><p>　　(1)步距角精度： 步進電機每轉過一個步距角的實際值與理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運行拍數(shù)其值不同，四拍運行時應在5%之內(nèi)，八拍運行時應在15%以內(nèi)。 <

96、/p><p>　　(2)失步： 電機運轉時運轉的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱之為失步。 </p><p>　　(3)失調(diào)角： 轉子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機運轉必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細分驅(qū)動是不能解決的。 </p><p>　　(4)最大空載起動頻率： 電機在某種驅(qū)動形式、電壓及額定電流下，在不加負載的情況下，能夠直接起動的最大頻率。 </p

97、><p>　　(5)最大空載的運行頻率： 電機在某種驅(qū)動形式，電壓及額定電流下，電機不帶負載的最高轉速頻率。 </p><p>　　(6)運行矩頻特性： 電機在某種測試條件下測得運行中輸出力矩與頻率關系的曲線稱為運行矩頻特性，這是電機諸多動態(tài)曲線中最重要的，也是電機選擇的根本依據(jù)。</p><p>　　其它特性還有慣頻特性、起動頻率特性等。 電機一旦選定，電機的靜力矩確

98、定，而動態(tài)力矩卻不然，電機的動態(tài)力矩取決于電機運行時的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機輸出力矩越大，即電機的頻率特性越硬。</p><p>　　步進電機根據(jù)單片機輸出給驅(qū)動電路的脈沖信號確定步數(shù)，從而隨著擺桿擺動調(diào)節(jié)平板的位置保持水平。步進電機分三種：永磁式（PM） ，反應式（VR）和混合式（HB） 永磁式步進一般為兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為7.5度 或15度； 反應式步進一般

99、為三相，可實現(xiàn)大轉矩輸出，步進角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰； 混合式步進是指混合了永磁式和反應式的優(yōu)點。它又分為兩相和五相：兩相步進角一般為1.8度而三項步距角為0.9度，五相步進角一般為 0.72度。這種步進電機的應用最為廣泛。</p><p><b>　　2.3.3 單片機</b></p><p>　　單片機通常由

100、單塊集成電路芯片構成，內(nèi)部包含有中央處理器CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器和I/O接口電路等主要的計算機部件。單片機又稱單片微型計算機。單片機主要具有以下特點：</p><p>　　(1)受集成度的限制，片內(nèi)存儲容量小。ROM一般小于8KB，RAM小于256B，但可在外部擴展，通常ROM和RAM可分別擴展至64KB。</p><p>　　(2)可靠性高。芯片是按照工業(yè)測控環(huán)境要求涉及的，其抗

101、工業(yè)噪聲干擾能力優(yōu)于一般通用的CPU；程序指令、常數(shù)、表格固化在芯片內(nèi)ROM中不易被破壞；許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。</p><p>　　(3)易擴展。片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出端子，可方便地構成各種規(guī)模的單片機應用系統(tǒng)。</p><p>　　(4)控制功能強。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)有極其豐富的條件

102、分支指令、I/O接口的邏輯操作及位處理指令。一般說來，單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。</p><p>　　(5)體積小、功耗低、價格便宜、易于產(chǎn)品化。</p><p>　　單片機分為通用型單片機和專用型單片機兩類，通常所說的單片機是指通用型單片機。所謂通用型單片機就是把所有可開發(fā)的資源全部提供給用戶使用，其適應性較強，應用范圍較廣。而專用型單片機是針對某些特定場合

103、或功能專門設計的芯片，其適用范圍有一定的局限性，但它的指令執(zhí)行時間短、運算速度快、精度高。</p><p>　　在未來相當長的時期內(nèi)，8位單片機仍是單片機的主流機型。這是因為8位廉價單片機會逐漸侵入4位機領域；另一方面8位增強型單片機在速度及功能上向現(xiàn)在的16位單片機挑戰(zhàn)。因此，未來的機型很可能是8位機和32位機共同發(fā)展的時代。從單片機的結構和功能 看，單片機的發(fā)展趨勢將向大容量化、高性能化或小容量、低價格化以及

104、外圍電路內(nèi)裝化和增強I/O接口功能等幾個方面發(fā)展。</p><p>　　單片機自身的特點決定了其應用非常廣泛，單片機的應用可分為單機應用和多機應用。所謂單機應用，是指在一個應用系統(tǒng)中只使用1塊單片機，這是目前應用最多的方式。多機應用是高科技領域應用的主要模式。單片機的高可靠性、控制性能以及高運行速度，必然使未來的高科技工程系統(tǒng)采用單片機多機系統(tǒng)成為主要的發(fā)展方向。</p><p>　　(1

105、)Intel公司推出的MCS-51系列單片機以其典型的結構、完善的總線、特殊的功能寄存器的集中管理方式、位操作系統(tǒng)和面向控制的指令系統(tǒng)，為單片機的發(fā)展奠定了基礎。MCS-51系列單片機可分為兩大系列：51基本型和52增強型。</p><p>　　基于 51 內(nèi)核的單片機依然是最多的，目前國內(nèi)較常見的有以下幾種。 </p><p>　　PHILPS 公司的的 LPC 系列，基于 80C51

106、內(nèi)核的微控制器，每機器周期只需 6個時鐘，比標準 51 快一倍；嵌入了諸如掉電檢測、模擬功能以及片內(nèi) RC 振蕩器等功能，可減少外部元件的使用；低功耗。該系列芯片適用于大批量、低成本、低功耗的應用，如電子門禁系統(tǒng)、倒車雷達、里程表等。Philips公司的51系列單片機是以MCS-51內(nèi)核為基礎的、增強型51單片機系列。在芯片內(nèi)部增加了非易失性Flash ROM存儲器作為程序存儲器，同時還采用電可擦除的EEPROM作為數(shù)據(jù)存儲器。此外，該