基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目名稱： 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 院 (系)： 電子信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣10 指導(dǎo)教師： 輔導(dǎo)教師： 時(shí) 間： 2013年2月 至 2013年6月 -目 錄長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書iii畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告v長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)教師評(píng)審意見x長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語xi長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定xii中文摘要xiiiabstractxiv第1章 緒 論11.1課題的背景及其意義11.2課題研究的內(nèi)容及要求21.3課題的研究方案2第2章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)32.1 at89c51系列單片機(jī)介紹32.2

2、調(diào)速原理92.3測(cè)速原理92.4轉(zhuǎn)速的理論計(jì)算102.5數(shù)字溫度計(jì)ds18b20102.6光電傳感器122.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片l298122.8放大器ua74113第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)143.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)（主控電路）143.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)143.3測(cè)速電路的設(shè)計(jì)153.4溫度測(cè)量設(shè)計(jì)電路163.5顯示電路的設(shè)計(jì)163.6鍵盤接口設(shè)計(jì)17第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1程序總體設(shè)計(jì)184.2鍵盤掃描的初始化194.3 數(shù)據(jù)與算法19第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)論分析215.1硬件調(diào)試215.2軟件調(diào)試22第6章 總結(jié)與展望246.1 總結(jié)246.2 展望25參考文獻(xiàn)26致 謝27附錄一

3、28附錄二44第ii頁長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書學(xué)院（系） 電信學(xué)院 專業(yè) 電氣 班級(jí) 109013 學(xué)生姓名 蔡信鵬 指導(dǎo)教師/職稱 李金/實(shí)驗(yàn)師 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間： 2012年12月19日2013年6月10日3畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導(dǎo)教師選定部分） 直流電機(jī)及控制原理,溫度檢測(cè)及常用傳感器原理，單片機(jī)設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用知識(shí)。熟悉運(yùn)用單片設(shè)計(jì)測(cè)控電路的能力。主要參考資料是來自網(wǎng)上檢索的單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)控制的設(shè)計(jì)原理的相關(guān)知識(shí)和溫度檢測(cè)中常用的傳感器，以及單片機(jī)原理及應(yīng)用，儀器總線與接口技術(shù)，測(cè)控系統(tǒng)原理

4、與設(shè)計(jì)中有關(guān)的設(shè)計(jì)原理知識(shí)。運(yùn)用單片機(jī)作為核心控制單元，設(shè)計(jì)一套轉(zhuǎn)速溫度智能控制系統(tǒng)。4畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)應(yīng)完成的主要內(nèi)容（1）仔細(xì)閱讀指導(dǎo)教師提供的相關(guān)鏈接及重點(diǎn)內(nèi)容下，檢索的30篇以上的學(xué)術(shù)論文。（2）掌握單片機(jī)的設(shè)計(jì)原理，直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，溫度測(cè)控原理。（3）查閱相應(yīng)的學(xué)術(shù)論文及相關(guān)資料，選定電路設(shè)計(jì)方案。（4）設(shè)計(jì)一套轉(zhuǎn)速溫度控制系統(tǒng)電路原理圖和pcb印刷電路板圖以及軟件管理系統(tǒng)。5畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的目標(biāo)及具體要求（1）單片機(jī)能測(cè)量直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，單片機(jī)能測(cè)量溫度，并通過12864液晶屏顯示出來（2）系統(tǒng)配置輸入，能設(shè)置轉(zhuǎn)速和溫度，單片機(jī)控制電機(jī)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)使得轉(zhuǎn)速和溫度能達(dá)到設(shè)定值

5、。（3）應(yīng)用protel設(shè)計(jì)出完整的電路原理圖和pcb印刷電路板圖。（4）電路仿真運(yùn)行。（5）根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容編寫不少于2萬字的論文。6、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)所需的條件及上機(jī)時(shí)數(shù)要求 單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)、直流電機(jī)、溫度傳感器、上機(jī)時(shí)間120小時(shí)以上任務(wù)書批準(zhǔn)日期 2012 年 12 月 15 日 教研室(系)主任(簽字) 任務(wù)書下達(dá)日期 2013 年 2 月 19 日 指導(dǎo)教師(簽字) 完成任務(wù)日期 2013 年 6 月 10 日 學(xué)生（簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目 名 稱 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 （系） 電 子 信 息 工程 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級(jí) 電氣109013班 學(xué)

6、 生 姓 名 蔡 信鵬 指 導(dǎo) 教 師 李 金 輔 導(dǎo) 教 師 李 金 開題報(bào)告日期 2013年3月23日 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生：蔡信鵬，電子信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師：李金，電子信息工程學(xué)院一、題目來源結(jié)合教學(xué)以及生產(chǎn)社會(huì)實(shí)踐二、研究目的及意義在實(shí)際應(yīng)用中，轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測(cè)量的主要方法，這種測(cè)量方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用，特別是單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)越來

7、越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理。在各類機(jī)電系統(tǒng)中，由于直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已廣泛運(yùn)用于工業(yè)、航天領(lǐng)域的各個(gè)方面。最常用的直流調(diào)速技術(shù)是脈寬調(diào)制（pwm）直流調(diào)速技術(shù)，具有調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和損耗低的特點(diǎn)。對(duì)直流調(diào)速控制電路進(jìn)行設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制、檢測(cè)、顯示；再對(duì)直流調(diào)速控制主回路進(jìn)行設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制，形成數(shù)字和模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制的應(yīng)用，并曾向全數(shù)字化控制方向快速發(fā)展。三、閱讀的主要參考文獻(xiàn)及資料名稱1 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1

8、997，102 徐愛鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995.113 張家定，林幅嚴(yán)，崔宏月.基于mcs-51單片機(jī)的直流小電機(jī)pwm調(diào)速設(shè)計(jì)j.中國(guó)科技論文在線，2007.4 李廣弟,朱月秀,王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ)m .北京北京航空航天出版社,2001.5 蔡美琴, 張雅民.mcs- 51 單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用 m.北京: 高等教育出版社, 1992.6 劉麗,王翔.基于mcs-51單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)期刊論文-測(cè)量測(cè)試技術(shù) 2007(03)7 張磊,孫國(guó)良.電機(jī)控制卡設(shè)計(jì)期刊論文-電子測(cè)量技術(shù) 2005(06)8 李彩云，胡洪波.pwm 技術(shù)在直流電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)

9、用j.南昌高專學(xué)報(bào)，2008.9 金發(fā)慶等編. 傳感器技術(shù)與應(yīng)用.北京機(jī)械工業(yè)出版社,200210 王錦標(biāo)，方崇智過程計(jì)算機(jī)控制北京：清華大學(xué)出版社，1997；364011 邵惠鶴工業(yè)過程高級(jí)控制上海：上海交通大學(xué)出版社，1997；5862，7810112 胡壽松自動(dòng)控制原理北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2000；10312413 c語言程序設(shè)計(jì) （第四版） 譚浩強(qiáng) 著四、 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向在目前的傳動(dòng)系統(tǒng)中，盡管交流電機(jī)在調(diào)速領(lǐng)域取得了飛速的發(fā)展，在許多領(lǐng)域取代了直流電機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)擁有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能,適用在大范圍內(nèi)的平滑調(diào)速,在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到

10、了廣泛應(yīng)用。隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)日新月異發(fā)展,許多控制功能及算法都可以采用軟件的技術(shù)來完成,不但為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性,而且使系統(tǒng)達(dá)到更高的性能,大大節(jié)約了人力資源，降低了系統(tǒng)成本，更有效地提高了系統(tǒng)工作效率。隨著電力開關(guān)半導(dǎo)體器件的發(fā)展，直流電機(jī)脈寬調(diào)制（pwm）直流調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展，它具有的調(diào)速精度高、響應(yīng)速度快、調(diào)速范圍寬和耗損低等特點(diǎn)，使之成為直流電機(jī)應(yīng)用的主要調(diào)速方式。ds18b20 數(shù)字溫度計(jì)提供9至12位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入ds18b20或送出，因此從中央處理器到ds18b20僅需連接一條（和地）。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以有數(shù)

11、據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€(gè)ds18b20有唯一的系列號(hào)，因此多個(gè)ds18b20可以存在于同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括hvac環(huán)境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。五、主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路這個(gè)課題主要涉及以51單片機(jī)作為核心控制芯片，利用pwm控制原理來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 同時(shí)利用光電感器來采集電機(jī)轉(zhuǎn)速，用溫度傳感器采集溫度數(shù)據(jù)，并經(jīng)單片機(jī)檢測(cè)后在顯示器上顯示出轉(zhuǎn)速值和溫度值，而單片機(jī)則根據(jù)傳感器輸出的脈沖信號(hào)來分析轉(zhuǎn)速的過程量。硬件接法根據(jù)定義，單線總線只有一根線：這一

12、點(diǎn)很重要的，即線上的第一個(gè)器件能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間驅(qū)動(dòng)該總線。為了做到這一點(diǎn)第一個(gè)連接到總線上的器件必須具有漏極開路或三態(tài)輸出。ds18b20的單線接口。多站總線由單線總線和多個(gè)與之相連的從屬器件組成。單線總線要求近似等于5k。單線總線的空閑狀態(tài)是高電平。不管任何原因，如果執(zhí)行需要被掛起，那么，若要重新恢復(fù)執(zhí)行，總線必須保持在空閑狀態(tài)。如果不滿足這一點(diǎn)且總線保持在低電平時(shí)間大于480微秒，那么總線上所有的器件均被復(fù)位。1、 系統(tǒng)總體方案框圖光電傳感器信號(hào)處理數(shù)據(jù)采集接口單片機(jī)89c51程序數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)傳輸按鍵調(diào)速溫度傳感器 圖1 測(cè)控系統(tǒng)原理圖2、傳感器 傳感器部分是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)以及溫度

13、的檢測(cè)，選用光電傳感器和溫度傳感器。3、 人機(jī)交互界面選擇了點(diǎn)陣式 57 型 lcd ，以分別顯示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定速度。4、 mcu這一部分采用atmel公司的89c51單片機(jī)。六、工作條件計(jì)算機(jī)一臺(tái) 光電測(cè)速傳感器：tp805 溫度傳感器：ds18b20 單片機(jī)：at89c51 顯示：lcd1602 放大器：ua741 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：l298n 少量導(dǎo)線 圖書館及網(wǎng)絡(luò) 參考資料七、進(jìn)度安排 4周 6周、查找資料7周10周、熟悉系統(tǒng)及開發(fā)環(huán)境10周12周、熟悉硬件及焊接13周14周、程序設(shè)計(jì)15周16周、系統(tǒng)調(diào)試及完善17周18周、畢業(yè)設(shè)計(jì)及答辯八、 指導(dǎo)教師審查意見長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)

14、教師評(píng)審意見學(xué)生姓名蔡 信鵬專業(yè)班級(jí)電氣109013班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師李金職 稱實(shí)驗(yàn)師評(píng)審日期評(píng)審參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和組織紀(jì)律，學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評(píng)審意見： 指導(dǎo)教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_分第xiv頁長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)閱教師評(píng)語學(xué)生姓名蔡 信鵬專業(yè)班級(jí)電氣109013班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)評(píng)

15、閱教師職 稱評(píng)閱日期評(píng)閱參考內(nèi)容：畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的研究?jī)?nèi)容、研究方法及研究結(jié)果，難度及工作量，質(zhì)量和水平，存在的主要問題與不足。學(xué)生掌握基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的情況，解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))是否完成規(guī)定任務(wù)，達(dá)到了學(xué)士學(xué)位論文的水平，是否同意參加答辯。評(píng)語：評(píng)閱教師簽名： 評(píng)定成績(jī)（百分制）：_分長(zhǎng)江大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定學(xué)生姓名蔡信鵬專業(yè)班級(jí)電氣109013班畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)答辯時(shí)間 年 月 日 時(shí)答辯地點(diǎn)一、答辯小組組成答辯小組組長(zhǎng)：成 員：二、答辯記錄摘要答辯小組提問（分條摘要列舉）學(xué)生回答情況評(píng)判三、答辯小組對(duì)學(xué)生答辯成績(jī)的

16、評(píng)定（百分制）：_分 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))最終成績(jī)?cè)u(píng)定(依據(jù)指導(dǎo)教師評(píng)分、評(píng)閱教師評(píng)分、答辯小組評(píng)分和學(xué)校關(guān)于畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))評(píng)分的相關(guān)規(guī)定)等級(jí)(五級(jí)制)：_答辯小組組長(zhǎng)(簽名) ： 秘書(簽名)： 年 月 日院(系)答辯委員會(huì)主任(簽名)： 院(系)(蓋章)基于單片機(jī)的速度與溫度智能測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中文摘要學(xué) 生：蔡信鵬，電子信息工程學(xué)院指導(dǎo)老師：李金，電子信息工程學(xué)院摘 要近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，

17、以及具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的直流電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)由微控制器、信號(hào)采集電路、顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、按鍵及溫度采集模塊等部分組成。處理器采用單片機(jī)at89c51，信號(hào)采集部分使用光電傳感器和碼盤構(gòu)成的碼盤式轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器，用lcd1602液晶作為顯示器。光電傳感器和碼盤構(gòu)成轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)，經(jīng)過整形電路后送給單片機(jī)處理，單片機(jī)把轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)送到lcd1602進(jìn)行顯示；溫度傳感器ds18b20傳感器，將所采集的溫度數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)處理，單片機(jī)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并傳遞給lcd1602進(jìn)行顯示。按鍵用來對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，并采用l298作為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的核心部分。本系統(tǒng)還

18、具有對(duì)直流電機(jī)控速的功能。關(guān)鍵字單片機(jī) 光電傳感器 lcd1602 ds18b20 l298 ua741based on single chip microcomputer speed- temperature control system designabstractsudent：cai xinpeng，school of electionic informationteacher：li jin，school of electionic information abstract:in recent years, with the computer penetration in the soc

19、ial field, the application of scm is to keep at the same time, traditional control testing update on crescent benefits. in real-time detection and automatic control system of single-chip applications, often as a single-chip core component to use only single-chip is not enough knowledge, but also the

20、 specific hardware structure and the specific features of application software objects combine to make perfect. this design the dc motor speed system by the microcontroller, signal acquisition circuit, display circuit and infrared remote control module, motor drive circuit, buttons, etc parts. proce

21、ssor uses the single chip microcomputer at89c51, signal acquisition part using photoelectric tube and encoder code disc rotation speed measuring sensor, used lcd1602 lcd display. photoelectric tube and encoder a speed measuring sensor, the speed signal into pulse signal, after shaping circuit to sin

22、gle chip processing, microcontroller send speed data lcd1602 display, buttons and infrared remote control used for motor speed, this system also has the function of dc mechanical control speed. key words: single chip microcomputer photoelectric tube lcd1602 ds18b20 l298參考文獻(xiàn)第1章 緒 論1.1課題的背景及其意義二十一世紀(jì)是科

23、技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，伴隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量。因此溫度一詞在生產(chǎn)生活之中出現(xiàn)的頻率日益增多，與之相對(duì)應(yīng)的，溫度控制和測(cè)量也成為了生活生產(chǎn)中頻繁使用的詞語，同時(shí)它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)中也發(fā)揮著重要的作用。如在日趨發(fā)達(dá)的工業(yè)之中，利用測(cè)量與控制溫度來保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。在農(nóng)業(yè)中，用于保證蔬菜大棚的恒溫保產(chǎn)等。溫度是表征物體冷熱程度的物理量，溫度測(cè)量則是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)很重要而普遍的參數(shù)。溫度的測(cè)量及控制對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、生產(chǎn)安全、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到非常重要的作用。由于溫度測(cè)量的普遍性，溫度傳感器的

24、數(shù)量在各種傳感器中居首位。而且隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，溫度傳感器的種類還是在不斷增加豐富來滿足生產(chǎn)生活中的需要。在可調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，按照傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類型來分，可分為兩大類：直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。交流電動(dòng)機(jī)直流具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維修簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等優(yōu)點(diǎn)，但主要缺點(diǎn)為調(diào)速較為困難。相比之下，直流電動(dòng)機(jī)雖然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高、維修麻煩等缺點(diǎn)，但由于具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的起、制動(dòng)性能以及易于在寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，因此直流調(diào)速系統(tǒng)在一些對(duì)調(diào)速性能要求較高的系統(tǒng)中有很大的使用價(jià)值。1964年a.schonung和h.stemmler首先提出把pwm技術(shù)應(yīng)用到電機(jī)傳動(dòng)中從此為電

25、機(jī)傳動(dòng)的推廣應(yīng)用開辟了新的局面。進(jìn)入70年代以來，體積小、耗電少、成本低、速度快、功能強(qiáng)、可靠性高的大規(guī)模集成電路微處理器已經(jīng)商品化，把電機(jī)控制推上了一個(gè)嶄新的階段，以微處理器為核心的數(shù)字控制（簡(jiǎn)稱微機(jī)數(shù)字控制）成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制器的主要形式。pwm常取代數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac）用于功率輸出控制，其中，直流電機(jī)的速度控制是最常見的應(yīng)用。1.2課題研究的內(nèi)容及要求本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是單片機(jī)速度溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它是多種技術(shù)知識(shí)的結(jié)合，不僅涉及到軟件的設(shè)計(jì)，而且還將應(yīng)用電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使其具有精度高、測(cè)量誤差小、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電路板的設(shè)計(jì)技術(shù)和機(jī)械加工工藝的巧妙結(jié)合，

26、使其具備了顯示直觀、體積做工精細(xì)等特點(diǎn)，能為它在其它領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。因?yàn)榻?jīng)過我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)許多應(yīng)用場(chǎng)合原來就有測(cè)溫控溫儀器，只是隨著對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)需要的要求在不斷地提高，以往的那些測(cè)溫控溫的儀器根本不能滿足現(xiàn)在的要求。其中，有部分應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)精度提高的幅度要求也不是特別高。因此，為了提高性價(jià)比，我所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)提出在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的改良，以此為出發(fā)點(diǎn)，主要闡述的是水溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方法。本文所要研究的課題是基于單片機(jī)速度溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是介紹了對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)速度與溫度的顯示和控制，實(shí)現(xiàn)了速度溫度的實(shí)時(shí)顯示及控制。溫度控制部分，提出了用ds18s20和lc

27、d1602的硬件電路完成對(duì)水溫的實(shí)時(shí)檢測(cè)及顯示，利用ds18s20與單片機(jī)連接由軟件與硬件電路配合來實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制及超出設(shè)定的上下限溫度的報(bào)警系統(tǒng)。速度部分，提出用光電傳感器，l298，ua741和lcd1602的硬件電路完成對(duì)速度信息的采集，對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和速度數(shù)據(jù)的顯示。1.3課題的研究方案按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的直流電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)采用單片機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用單片機(jī)的自動(dòng)控制能力配合按鍵，來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的設(shè)定和檢測(cè)及顯示。確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)由單片機(jī)主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、測(cè)速模塊、顯示模塊、鍵盤接口模塊和測(cè)溫模塊共六個(gè)模塊組成。 第43頁（共44頁）第2章 設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)2.1 a

28、t89c51系列單片機(jī)介紹2.1.1 at89c51系列基本組成及特性at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。而在眾多的51系列單片機(jī)中，要算 atmel 公司的at89c51更實(shí)用，也是一種高效微控制器，因?yàn)樗坏?051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4k程序存儲(chǔ)器是flash工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器，用戶可以用電的方式達(dá)到瞬間擦除、改寫。而這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。at89c51基本功

29、能描述如下：at89c51是一種低損耗、高性能、cmos八位微處理器，而且在其片種還有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫入/擦除1000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與mcs-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替mcs-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多mcs-51系列產(chǎn)品沒有的功能。at89c51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。只要程序長(zhǎng)度小于4k, 四個(gè)i/o口全部提供給用戶。可用5v電壓編程，而且寫入時(shí)間僅10毫秒, 僅為8751/87c51 的擦除時(shí)間的百分之一，與8751/87c51的12v電壓擦寫

30、相比, 不易損壞器件, 沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。at89c51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定加密， 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段, 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。另外,at89c51 還具有mcs-51系列單片機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。1288 位內(nèi)部ram, 32 位雙向輸入輸出線, 兩個(gè)十六位定時(shí)器/計(jì)時(shí)器, 5個(gè)中斷源, 兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí), 一個(gè)全雙工異步串行口及時(shí)鐘發(fā)生器等。at89c51有間歇、掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的, 當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí), cpu可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài), 內(nèi)部ram和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種

31、狀態(tài)可被任何一個(gè)中斷所終止或通過硬件復(fù)位。掉電模式是vcc電壓低于電源下限, 當(dāng)振蕩器停止振動(dòng)時(shí), cpu 停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi)ram和特殊功能寄存器值保持不變, 一直到掉電模式被終止。只有vcc電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位、掉電模式可被終止。2.1.2 at89c51系列引腳功能at89c51有40引腳雙列直插（dip）形式。其與80c51引腳結(jié)構(gòu)基本相同，其邏輯引腳圖如圖2-1。 圖1 at89c51邏輯引腳圖各引腳功能敘述如下：1電源和晶振vcc運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加+5vgnd接地xtal1輸入到振蕩器的反向放大器xtal2反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)

32、生器（當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)，xtal1接地，xtal2接收振蕩器信號(hào)）rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。2i

33、/o（4個(gè)口，32根）p0口8位、漏極開路的雙向i/o口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（rom、ram）時(shí)，作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。p0口（作為總線時(shí)）能驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。p1口8位、準(zhǔn)雙向i/o口。在編程/校驗(yàn)期間，用于輸入低位字節(jié)地址。p1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。對(duì)于80c51，p1.0t2，是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且位輸入；p1.1t2ex，是定時(shí)器的外部輸入端。這時(shí)，讀兩個(gè)特殊輸入引腳的輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。p2口8位、準(zhǔn)雙向i/o口。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（rom及ram）時(shí)，輸出高8位地址。在編程/校驗(yàn)期間，接收高位字節(jié)地址。p2口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)ls

34、ttl負(fù)載。p3口8位、準(zhǔn)雙向i/o口，具有內(nèi)部上拉電路。p3口提供各種替代功能。在提供這些功能時(shí)，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。p3口可以輸入/輸出4個(gè)lsttl負(fù)載。3串行口p3.0rxd（串行輸入口），輸入。p3.1txd（串行輸出口），輸出。4中斷p3.2int0外部中斷0，輸入。p3.3int1外部中斷1，輸入。5定時(shí)器/計(jì)數(shù)器p3.4t0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入，輸入。p3.5t1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入，輸入。6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選通p3.6wr低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器寫選通。p3.7rd低電平有效，輸出，片外存儲(chǔ)器讀選通。7控制線(共4根)輸入：rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，

35、要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ea/vpp片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。在編程時(shí)，其上施加21v的編程電壓。注意：在加密方式1時(shí)，ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。輸入、輸出：ale/prog地址鎖存允許信號(hào)，輸出。ale以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在eprom編程期間，作輸入，輸入編程脈沖（prog）。ale可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編

36、程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。注意：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。輸出：psen片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)psen有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上p0口（數(shù)據(jù)總線）。psen可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)lsttl負(fù)載。2.1.3 at89c51系列單片機(jī)的功能

37、單元1并行i/o接口：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行i/o口。51系列共有4個(gè)8位的并行i/o口，分別記作p0、p1、p2、p3每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。實(shí)際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。在訪問片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，低八位地址和數(shù)據(jù)由p0口分時(shí)傳送，高八位地址由p2口傳送。2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（timer/counter）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單，使用它對(duì)減輕cpu的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。c51系列包含有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器分別稱為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t1；在c51部分產(chǎn)

38、品中，還包含有一個(gè)用做看門狗的8位定時(shí)器。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加1功能。在單片機(jī)的定時(shí)器t0或t1中，有一個(gè)定時(shí)器發(fā)生由0到1的跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器增1，即為計(jì)數(shù)功能；在單片機(jī)內(nèi)部對(duì)機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到定時(shí)，這就是定時(shí)功能。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過軟件來進(jìn)行的。（2.1）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理：由定時(shí)器0、定時(shí)器1、定時(shí)器方式寄存器tmod和定時(shí)器控制寄存器tcon組成。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密

39、相關(guān)，因?yàn)閏51系列單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩脈沖組成，所以，計(jì)數(shù)頻率fc=fosc/12。如果單片機(jī)系統(tǒng)采用12mhz晶振，則計(jì)數(shù)周期為:這是最短的定時(shí)周期，適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值可獲取各種定時(shí)時(shí)間。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來自輸入引腳t0（p3.4）和t1（p3.5）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2期間采樣引腳輸入電平，若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1，后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0，則計(jì)數(shù)器加1。新的計(jì)數(shù)值是在檢測(cè)到輸入引腳電平發(fā)生1到0的負(fù)跳變后，于下一個(gè)機(jī)器周期的s3p1期間裝入計(jì)數(shù)器中的，可見，檢測(cè)一個(gè)由1到0的負(fù)跳變需要兩個(gè)機(jī)器周

40、期，所以最高檢測(cè)頻率為振蕩頻率的1/24。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。3振蕩器xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2應(yīng)不接。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，而對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4芯片擦除整個(gè)perom陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空

41、存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。5中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。c51系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有4個(gè)，分別為中斷源寄存器tcon和scon、中斷允許控制寄存器ie和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器ip；中斷源有5個(gè)，分別為外部中斷0請(qǐng)

42、求int0、外部中斷1請(qǐng)求int1、定時(shí)器0溢出中斷請(qǐng)求tf0、定時(shí)器1溢出中斷請(qǐng)求tf1和串行中斷請(qǐng)求r1或t1。5個(gè)中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器ip和順序查詢邏輯電路共同決定，5個(gè)中斷源分別對(duì)應(yīng)5個(gè)固定的中斷入口地址。中斷的特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理。簡(jiǎn)單介紹一下本次設(shè)計(jì)所需的單片機(jī)芯片at89c51的中斷系統(tǒng)中要用到的中斷類型。（1） 外部中斷源at89c51有int0和int1兩條外部中斷請(qǐng)求輸入線,用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請(qǐng)求信號(hào),并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種中斷觸發(fā)方式來輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。at89c51究竟工作于哪種中斷觸發(fā)方式,可由用戶對(duì)定時(shí)器控制寄

43、存器tcon中it0和it1位狀態(tài)的設(shè)定來選取。at89c51在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2時(shí)對(duì)int0、線上中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行一次檢測(cè),檢測(cè)方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。若at89c51設(shè)定為電平觸發(fā)方式(it0=0或it1=0),則cpu檢測(cè)到int0、int1上低電平時(shí)就可認(rèn)定其上中斷請(qǐng)求有效;若設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式(it0=1或it1=1),則cpu需要兩次檢測(cè)int0、int1線上電平方能確定其上中斷請(qǐng)求是否有效,即前一次檢測(cè)為高電平和后一次檢測(cè)為低電平時(shí)中斷請(qǐng)求才有效。（2） 定時(shí)器溢出中斷源定時(shí)器溢出中斷由at89c51內(nèi)部定時(shí)器分的中斷源產(chǎn)生,故它們屬于內(nèi)部中斷。at89c51內(nèi)部有兩個(gè)

44、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,受內(nèi)部定時(shí)脈沖(主脈沖經(jīng)12分頻后)或t0/t1引腳上輸入的外部定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。定時(shí)器t0/t1在定時(shí)脈沖作用下從全“1”變成全“0”時(shí)可以自動(dòng)向cpu提出溢出中斷請(qǐng)求,以表明定時(shí)器t0或t1的定時(shí)時(shí)間已到。 （3） 串行口中斷源串行口中斷由at89c51內(nèi)部串行口的中斷源產(chǎn)生,也是一種內(nèi)部中斷。串行口中斷分為串行口發(fā)送中斷和串行口接收中斷兩種。在串行口進(jìn)行發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時(shí),每當(dāng)串行口發(fā)送/接收完一組串行數(shù)據(jù)時(shí)串行口電路自動(dòng)使串行口控制寄存器scon中的ri或ti中斷標(biāo)志位置位，并自動(dòng)向cpu發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求,cpu響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。因此,

45、只要在串行口中斷服務(wù)程序中安排一段對(duì)scon中ri和ti中斷標(biāo)志位狀態(tài)的判斷程序,便可區(qū)分串行口發(fā)生了接收中斷請(qǐng)求還是發(fā)送中斷請(qǐng)求。（4） 中斷標(biāo)志at89c51在s5p2時(shí)檢測(cè)(或接收)外部(內(nèi)部)中斷源發(fā)來的中斷請(qǐng)求信號(hào)后先使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位,然后便在下個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)這些中斷標(biāo)志位狀態(tài),以決定是否響應(yīng)該中斷。2.2調(diào)速原理對(duì)于直流電機(jī)的控制無非是控制其轉(zhuǎn)向以及速度，轉(zhuǎn)向的控制方法比較簡(jiǎn)單只要改變電機(jī)的通電極性就可改變其旋轉(zhuǎn)方向，擬重點(diǎn)討論如何對(duì)其速度進(jìn)行控制及對(duì)其調(diào)速可采用的辦法。此次設(shè)計(jì)中我們采用pwm控制調(diào)速，pwm控制是指在保持周期不變的情況下通過調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間對(duì)脈沖寬度進(jìn)行調(diào)

46、制從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。2.3測(cè)速原理電子式定時(shí)計(jì)數(shù)測(cè)量頻率的方法一般有三種：測(cè)頻率法:在一定時(shí)間間隔t內(nèi)，計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)n，則被測(cè)信號(hào)的頻率可表示為 （1）測(cè)周期法：在被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)，則被測(cè)信號(hào)頻率，其中，為時(shí)鐘脈沖信號(hào)頻率。多周期測(cè)頻法:在被測(cè)信號(hào)個(gè)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)，從而得到被測(cè)信號(hào)頻率，則可以表示為，由測(cè)量準(zhǔn)確度確定。本次設(shè)計(jì)中我們將測(cè)周發(fā)和測(cè)頻法結(jié)合使用，在低轉(zhuǎn)數(shù)的時(shí)候我們采用測(cè)周法，其他時(shí)候采用測(cè)頻法，這樣可以大大提高轉(zhuǎn)速測(cè)量精度。 圖2 測(cè)速圖2.4轉(zhuǎn)速的理論計(jì)算光電對(duì)管和碼盤構(gòu)成轉(zhuǎn)速測(cè)量傳感器將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào) ,通過單片機(jī)測(cè)得

47、脈沖信號(hào)的周期為t，我們使用的碼盤上有8個(gè)孔，由此可以計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速r。周期t和轉(zhuǎn)速r的關(guān)系如下： r=60/8t 單位為轉(zhuǎn)/每分鐘。 2.5數(shù)字溫度計(jì)ds18b20在傳統(tǒng)的模擬信號(hào)遠(yuǎn)距離的溫度測(cè)量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償問題、多點(diǎn)切換誤差問題和放大電路零點(diǎn)漂移誤差問題等技術(shù)。另外考慮到一般的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境非常的惡劣，各種干擾信號(hào)較強(qiáng)，模擬信號(hào)很容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，影響測(cè)量精度。因此，在溫度測(cè)量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力較強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器是解決這些問題的最有效的方案。在實(shí)際的溫度測(cè)量過程中被廣泛應(yīng)用，同時(shí)也取得了良好的測(cè)量效果。2.5.1ds18s20數(shù)字溫度計(jì)的主要

48、特性：1ds18s20的適應(yīng)電壓范圍更寬，其范圍為：3.0-5.5v，而且它能夠直接由數(shù)據(jù)線獲取電源(寄生電源)，無需外部工作電源。2ds18s20提供了9位攝氏溫度測(cè)量，具有非易失性、上下觸發(fā)門限用戶可編程的報(bào)警功能。3ds18s20通過1-wire總線與中央微處理器通信，僅需要單根數(shù)據(jù)線(或地線)。同時(shí)，在使用過程中，它不需要任何的外圍的元件，全部的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路集成在形狀如一只三極管的集成電路內(nèi)。 4ds18s20具有-55c至+125c的工作溫度范圍，在-10c至+85c溫度范圍內(nèi)精度為0.5c。5每片ds18s20具有唯一的64位序列碼，這些碼允許多片ds18s20在同一條1-w

49、ire總線上工作，因而，可方便地使用單個(gè)微處理器控制分布在大范圍內(nèi)的多片ds18s20器件。6ds18s20的測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給cpu，同時(shí)還可以傳送給crc校驗(yàn)碼，它具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)的能力。 圖 3 管腳圖7ds18s20具有負(fù)載特性，當(dāng)電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常的工作。圖4 原理圖根據(jù)以上這些特性而從中受益的應(yīng)用包括：hvac環(huán)境控制、室內(nèi)，設(shè)備或者機(jī)器內(nèi)部的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、過程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。2.6光電傳感器光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接

50、收器和檢測(cè)電路。發(fā)送器對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(led)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。此外，光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中還有發(fā)射板和光導(dǎo)纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準(zhǔn)確地從反射板中返回，具有實(shí)用意義。它可以在與光軸0到25的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。圖5 實(shí)物圖 圖6 邏輯功能圖2.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯

51、片l298l298n是sgs公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)h橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46v、2a以下的電機(jī)。l298是一款單片集成的高電壓、高電流、雙路全橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)用于連接標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平，驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載（諸如繼電器、線圈、dc和步進(jìn)電機(jī)）。l298提供兩個(gè)使能輸入端，可以在不依賴于輸入信號(hào)的情況下，使能或禁用l298器件。l298低位晶體管的發(fā)射器連接到一起，而其對(duì)應(yīng)的外部端口則可用來連接一個(gè)外部感應(yīng)電阻。l298還提供一個(gè)額外的電壓輸入，所以其邏輯電路可以工作在更低的電壓下。2.8放大器

52、ua741ua741m，ua741i，ua741c（單運(yùn)放）是高增益運(yùn)算放大器，用于軍事，工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用.這類單片硅集成電路器件提供輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作。 這些類型還具有廣泛的共同模式，差模信號(hào)范圍和低失調(diào)電壓調(diào)零能力與使用適當(dāng)?shù)碾娢弧?ua741m，ua741i，ua741c芯片引腳和工作說明：1和5為偏置(調(diào)零端)，2為正向輸入端，3為反向輸入端，4接地，6為輸出，7接電源 8空腳。圖7 引腳圖物理量的感測(cè)在一般應(yīng)用中，經(jīng)常使用各類傳感器將位移、角度、壓力、與流量等物理量轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)，之后再由量測(cè)此電壓電流信號(hào)間接推算出物理量變化，以達(dá)成感測(cè)、控制的目的。但有時(shí)傳感器所輸出的電壓電流信號(hào)可能非常微小，以致信號(hào)處理時(shí)難以察覺其間的變化，故需要以放大器進(jìn)行信號(hào)放大以順利測(cè)得電流電壓信號(hào)，而放大器所能達(dá)成的工作不僅是放大信號(hào)而已，尚能應(yīng)用于緩沖隔離、準(zhǔn)位轉(zhuǎn)換、阻抗匹配、以及將電壓轉(zhuǎn)換為電流或電流轉(zhuǎn)換為電壓等用途。現(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運(yùn)算放大器(operationalamplifier,opamp)應(yīng)用較為廣泛。 第3章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)（主控電路） 圖8 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 圖9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路