基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路.doc

編號(hào)：GIT-QI-A6-27 廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于紅外遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路 系( 院)： 信息工程系 專業(yè)班級(jí): 09應(yīng)用電子技術(shù) 學(xué)生姓名： CYM 學(xué)號(hào) 完成日期： 2011.10.20 指導(dǎo)教師： 解中秀 7.28廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓名CYM學(xué)號(hào) 畢業(yè)屆別12專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路指導(dǎo)教師解中秀學(xué) 歷職 稱教授具體要求：1.完成電路的設(shè)計(jì)。 2.完成PCB畫板，制成電路板。 3.完成程序的設(shè)計(jì)。 4.完成電路板調(diào)試。 5.完成論文。目錄（列出到章、節(jié)，標(biāo)出頁(yè)碼） 摘要和關(guān)鍵詞 第一章、概述（前言）。1所采用設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)；2.本課題的價(jià)值與意義；3.本設(shè)計(jì)任務(wù)等第二章、控制系統(tǒng)（或裝置）的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。1.控制系統(tǒng)（或裝置）組成結(jié)構(gòu)原理圖；2. 各部件【含被控對(duì)象與部件】性能說明與選擇根據(jù)論證；3.工作過程功能與原理說明；4.設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算等第三章、控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。1.例如單片機(jī)、或PLC系統(tǒng)資源分配表及用途說明；2.功能實(shí)現(xiàn)流程圖、程序流程圖及說明；3. 單片機(jī)匯編語(yǔ)言源程序或PLC梯形圖、指令表程序清單（必須有注釋）； 第四章、控制系統(tǒng)（或裝置）的調(diào)試與運(yùn)行。（1.調(diào)試步驟；2.出現(xiàn)的問題；3.解決的方法與效果等）第五章、結(jié)束語(yǔ)。（對(duì)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)（或裝置）的評(píng)價(jià)；對(duì)控制結(jié)果（或裝置運(yùn)行效果）分析的結(jié)論；收獲及心得體會(huì)等） 參考文獻(xiàn)（格式如下，最低要有5種）1 許海燕，付 炎.嵌入式系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.04 2 致謝進(jìn)度安排：2011.8.3010.281. 2011.8.309.16開題報(bào)告，.設(shè)計(jì)系統(tǒng)（或裝置）結(jié)構(gòu)圖，寫出章節(jié)內(nèi)容題綱，參考資料來(lái)源； 2. 2011.9.179.23課題調(diào)研，組成控制系統(tǒng)（或裝置、或PCB板）進(jìn)行部分實(shí)操；3. 2011.9.249.30 安裝調(diào)試，按題綱纂寫設(shè)計(jì)說明書，完成設(shè)計(jì)說明書（論文）全文；4. 2011.10.110.10每個(gè)人提交設(shè)計(jì)說明書（論文）全文初稿，中期檢查、講評(píng)、給出修改意見，進(jìn)行修改；5、2011.10.1110.15每個(gè)人提交設(shè)計(jì)說明書（論文）全文二稿，再次檢查督促、給出修改意見，進(jìn)行修改；5. 2011.10.1610.20調(diào)試、補(bǔ)充、修改、完善設(shè)計(jì)說明書（論文），設(shè)計(jì)說明書（論文）最終定稿；7. 2011.10.2110.25 提交設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）、準(zhǔn)備答辯。8、2011.10.2710.28 畢業(yè)答辯、評(píng)定成績(jī)；指導(dǎo)小組總結(jié)，完善文檔資料，報(bào)表。9. 2011.11.111. 10 畢業(yè)設(shè)計(jì)文檔資料匯總，歸檔。 指導(dǎo)教師簽字： 2011年 9 月 6 日專業(yè)組長(zhǎng)意見： 專業(yè)組長(zhǎng)簽字： 年 月 日題目發(fā)出日期2011.8.30設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間2011.8.302011. 10.28附注：7.29 廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院學(xué)生開題報(bào)告書課題名稱基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路課題來(lái)源自選課題課題類型AX指導(dǎo)教師 解中秀學(xué)生姓名CYM學(xué) 號(hào)2090201119062專 業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)開題報(bào)告內(nèi)容： 基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從理論到實(shí)際的開發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)包括4大模塊，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，PCB板設(shè)計(jì)，焊接調(diào)試。硬件設(shè)計(jì)有四部分，紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)，紅外線接受電路設(shè)計(jì)，光耦電路設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)控制電路。軟件設(shè)計(jì)有二部分，時(shí)間顯示和紅外線發(fā)射程序，紅外線接受輸出脈沖程序。PCB板設(shè)計(jì)有兩部分獨(dú)立電路，紅外線發(fā)射電路，紅外線接收光耦。方法及預(yù)期目的：本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)設(shè)計(jì)，一步一腳印，按模塊設(shè)計(jì)調(diào)試，把每個(gè)模塊獨(dú)立調(diào)試成功后，在結(jié)合一起。有效的防止大問題發(fā)生。最終設(shè)計(jì)，發(fā)射部分，能在液晶屏上顯示時(shí)間，紅外線發(fā)射時(shí)，發(fā)出對(duì)應(yīng)載波編碼時(shí)，液晶屏能顯示對(duì)應(yīng)脈沖頻率，紅外線接受部分，能正確接受信號(hào)，對(duì)光耦電路輸出對(duì)應(yīng)頻率。 指導(dǎo)教師簽名： 日期：課題類型：（1）A工程設(shè)計(jì)；B技術(shù)開發(fā)；C軟件工程；D理論研究； （2）X真實(shí)課題；Y模擬課題；Z虛擬課題 （1）、（2）均要填，如AY、BX等。7.30廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)記錄 編號(hào)：GIT-QI-A6-30專業(yè)：機(jī)電一體化（電子技術(shù)） 畢業(yè)屆別：12級(jí)姓 名CYM學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師謝中秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路日期指導(dǎo)內(nèi)容存在問題教師、學(xué)生簽字2011-09-17液晶屏電路外圍設(shè)計(jì)液晶屏有鬼影產(chǎn)生2011-09-19紅外線發(fā)射載波頻率程序載波需要的頻率2011-09-23時(shí)鐘芯片程序與發(fā)射程序的結(jié)構(gòu)程序結(jié)合時(shí)，有沖突2011-09-27紅外線接收程序與頻率輸出程序的結(jié)構(gòu)能接受信號(hào)，輸出不是對(duì)應(yīng)脈沖頻率2011-10-07 線性光耦與非線性光耦輸出脈沖，經(jīng)過光耦隔離后，是否能完整還原2011-10-07光耦電路計(jì)算與選用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)光耦能力，電流計(jì)算2011-10-07光耦輸出部分電路是否加入8050三極管加大驅(qū)動(dòng)能力2011-10-08繼電器開關(guān)量步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器開關(guān)信號(hào)為24V信號(hào)，所以需要加入繼電器隔離2011-09-17步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)無(wú)法驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)能力不夠2011-09-23步進(jìn)電機(jī)頻率無(wú)發(fā)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率過低7.31廣州工程技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄 編號(hào)：GIT-QI-A6-32姓名CYM學(xué)號(hào) 畢業(yè)屆別12專業(yè)機(jī)電一體化（電子技術(shù)）題目基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路答辯時(shí)間答辯組成員（簽字）：答辯記錄： 記錄人（簽字）：年 月 日 答辯小組組長(zhǎng)（簽字）：年 月 日附注：基于紅外線遙控的步進(jìn)電機(jī)智能控制電路目錄摘要10第一章 概述11第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12紅外線發(fā)射部分2.1 紅外線發(fā)射部分總電路122.2 微機(jī)系統(tǒng)電路122.3 LCD1602液晶顯示屏電路132.4 DS1302時(shí)鐘芯片電路142.5 矩陣按鍵電路15、2.6 紅外線發(fā)射電路16紅外線接受部分2.7 紅外線接受部分總電路17 2.8 紅外線接收電路18 2.9 光耦電路192.10 步進(jìn)電機(jī)電路22第三章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)31 紅外線發(fā)射部分3.1 LCD1602液晶顯示屏程序設(shè)計(jì)283.2 DS1302時(shí)鐘芯片程序設(shè)計(jì)303.3 矩陣按鍵程序計(jì)353.4 紅外線發(fā)射程序計(jì)383.5 紅外線發(fā)射總程序流程圖41紅外線接受部分3.6紅外線接收電路413.7紅外線接受總程序流程圖47第四章 PCB板設(shè)計(jì)494.1 紅外線發(fā)射PCB494.2 紅外線接受PCB49第五章調(diào)試與運(yùn)行505.1顯示部分505.2鍵盤和顯示部分505.3時(shí)間和顯示部分505.4紅外線發(fā)射部分與接受部分515.5脈沖頻率部分515.6整體調(diào)試51第六章結(jié)束語(yǔ)52參考文獻(xiàn)52致謝52摘 要 本設(shè)計(jì)硬件分為紅外線發(fā)射部分和紅外線接受部分，紅外線發(fā)射部分由AT89C52低功耗單片機(jī)，結(jié)合LCD1602液晶顯示屏，5mm小功率紅外線發(fā)射二極管，DS1302時(shí)鐘芯片， 矩陣按鍵組成。紅外線接受部分，由AT89C52低功耗單片機(jī)，紅外線接收頭，光耦電路，步進(jìn)電機(jī)電路。軟件分為5大部分，液晶屏顯示部分，發(fā)射載波編碼部分，按鍵掃描，紅外線接受譯碼部分，對(duì)應(yīng)方波頻率輸出。 在倡導(dǎo)以節(jié)能的時(shí)代，通過遙控智能控制步進(jìn)電機(jī)變頻，可以廣泛的應(yīng)用在各種領(lǐng)域，如變頻空調(diào)，變頻抽風(fēng)機(jī)等，可以有效的節(jié)能，節(jié)省社會(huì)資源。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；紅外線發(fā)射；紅外線接受；變頻，步進(jìn)電機(jī)第一章 概述 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。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，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，我們想到了用單片機(jī)輸出頻率，但是單片機(jī)輸出電壓不夠，需要升壓，于是在單片機(jī)的外圍電路上加上高速光耦電路在去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計(jì)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以遠(yuǎn)程遙控，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率。本課題最大的意義，是突出機(jī)電一體化（電子技術(shù)）專業(yè)的精華，弱電控制強(qiáng)電，強(qiáng)弱相結(jié)合，智能控制。在確定設(shè)計(jì)方向后，我們這個(gè)設(shè)計(jì)小組就討論在分步分模塊設(shè)計(jì)電路，然后整體結(jié)合。還是一步就把整個(gè)電路做出來(lái)。在解教授的指導(dǎo)下，我們明白設(shè)計(jì)需要嚴(yán)謹(jǐn)，電路不能一步成功，而是一步一個(gè)腳印，步進(jìn)式的設(shè)計(jì)電路，分模塊做電路和寫程序。于是我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試都是分部進(jìn)行的，每個(gè)成員做一個(gè)擅長(zhǎng)的模塊，然后再整體結(jié)合，雖然在結(jié)合過程中，有許多困難，但是在解教授的指導(dǎo)下，一一攻破。最后設(shè)計(jì)完成液晶時(shí)間顯示，紅外線發(fā)射，紅外線接收，輸出頻率。使步進(jìn)電機(jī)智能控制正常運(yùn)行。 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1紅外線發(fā)射部分總電路紅外線發(fā)射部分總電路如圖2.1所示。 圖2.1電路采用了AT89S52低功耗單片機(jī)，紅外線發(fā)射二極管，DS1302時(shí)鐘芯片，LCD1602液晶顯示屏，矩陣按鍵。2.2 微機(jī)系統(tǒng)電路：AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），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)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0P3 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義。AT89C52引腳圖如圖2.2所示。 圖2.22.3 LCD1602液晶顯示屏電路：顯示使用了1602液晶屏顯示，液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 LCM1602A采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中VSS為地電源，VDD接5V正電源，V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，為使顯示達(dá)到最佳效果，實(shí)訓(xùn)電路在V0與VCC之間串接一10K的電位器進(jìn)行對(duì)比度調(diào)節(jié)。VSS與BLK接三極管NPN，三極管NPN做開關(guān)，控制液晶屏的開關(guān)，用于省電模式。RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。LCD1602引腳圖如圖2.3.1所示。 圖2.3.1LCD1602與單片機(jī)相接圖如圖2.3.2所示。 圖2.3.22.4 DS1302時(shí)鐘芯片電路時(shí)間計(jì)算使用了DS1302時(shí)鐘芯片，DS1302 包括時(shí)鐘/日歷寄存器和31字節(jié)（8位）的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過一條串行輸入輸出口。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供包括秒、分、時(shí)、日期、月份和年份信息。閏年可自行調(diào)整，可選擇12 小時(shí)制和24 小時(shí)制，可以設(shè)置AM、PM。只通過三根線進(jìn)行數(shù)據(jù)的控制和傳遞：RST，I/O，SCLK。通過備用電源可以讓芯片在小于1MW 的功率下運(yùn)作。主要工作原理 ：移位寄存器，控制邏輯，晶振，時(shí)鐘和RAM。在進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，RST必須被制高電平（注意雖然將它置為高電平，內(nèi)部時(shí)鐘還是在晶振作用下走時(shí)的，此時(shí)，允許外部讀寫數(shù)據(jù)），在每個(gè)SCLK 上升沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸入，下降沿時(shí)數(shù)據(jù)被輸出，一次只能讀寫一位，適度還是寫需要通過串行輸入控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)（也是一個(gè)字節(jié)），通過8 個(gè)脈沖便可讀取一個(gè)字節(jié)從而實(shí)現(xiàn)串行輸入與輸出。最初通過8 個(gè)時(shí)鐘周期載入控制字節(jié)到移位寄存器。如果控制指令選擇的是單字節(jié)模式，連續(xù)的8 個(gè)時(shí)鐘脈沖可以進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的寫和8位數(shù)據(jù)的讀操作，SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302 的數(shù)據(jù)。8個(gè)脈沖便可讀寫一個(gè)字節(jié)。在突發(fā)模式，通過連續(xù)的脈沖一次性讀寫完7 個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘/日歷寄存器（注意時(shí)鐘/日歷寄存器要讀寫完），也可以一次性讀寫8328 位RAM 數(shù)據(jù)（可按實(shí)際情況讀寫一定數(shù)量的位，不必全部讀寫，兩者的區(qū)別）DS1302引腳圖如圖2.4.1所示： 圖2.4.1DS1302與單片機(jī)電路圖如圖2.4.2所示: 圖2.4.22.5 矩陣按鍵電路：鍵盤使用了4乘4矩陣按鍵.掃描原理:首先確定是哪一行按下鍵，在確定哪一個(gè)鍵那下。（1） 置P1口為高電平， 掃描第一行，拉底P1.0電位，如果第一行無(wú)鍵按下，就拉高P1.0電位，拉底P1.1電位，開始掃描第二行。如果還是沒鍵按下，按以上順序，掃描第三行和第四行，直到檢測(cè)到按鍵為止。（2） 如果檢測(cè)第一行有按鍵按下，就開始檢測(cè)列的按鍵，因?yàn)榫仃噷?duì)應(yīng)的編碼，所以檢測(cè)出P1口的值與編碼對(duì)照，找出對(duì)應(yīng)的按鍵。依此類推，就可以檢測(cè)第二行，第三行，第四行，列位的鍵。鍵盤與單片機(jī)電路圖如圖2.5所示。 圖2.52.6 紅外線發(fā)射電路：紅外線發(fā)射采用了紅外線發(fā)射管。紅外線發(fā)射管也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光電開關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。工作原理：用單片機(jī)控制紅外線發(fā)射管，設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù)，在調(diào)制成40kHz方波由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。紅外線發(fā)射管圖如圖2.6.1所示：圖2.6.1紅外線發(fā)射管與單片機(jī)圖如圖2.6.2所示：圖2.6.22.7紅外線接受部分 紅外線接受總電路圖如圖2.7所示： 圖2.7 電路采用AT89S52低功耗單片機(jī)，紅外線接收頭，光耦電路，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。2.8紅外線接收電路：紅外線接收頭(又稱紅外線接收模組,IRM)是集成紅外線接收PD二極管、放大、濾波和比較器輸出等IC模塊。紅外線接收頭分類通常可以按頻率分為36,37.9,40,56.7Khz可按不同需求選擇使用不同頻點(diǎn).紅外接收頭，廣泛應(yīng)用在家用電視TV,DVD們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收頭簡(jiǎn)化了電路。常用的一種紅外接收頭的外形，均有三只引腳，即電源正VDD、電源負(fù)(GND)和數(shù)據(jù)輸出(Out)。接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，因接收頭的外形不同而引腳的區(qū)別。紅外線引腳圖如圖2.8.1所示：圖2.8.1紅外線接收頭與單片機(jī)電路圖如圖2.10.2所示： 圖2.8.22.9光耦電路（1） 光耦的工作原理 耦合器以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應(yīng)用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又由于光耦合器的輸入端屬于電流型工作的低阻元件，因而具有很強(qiáng)的共模抑制能力。所以，它在長(zhǎng)線傳輸信息中作為終端隔離元件可以大大提高信噪比。在計(jì)算機(jī)數(shù)字通信及實(shí)時(shí)控制中作為信號(hào)隔離的接口器件，可以大大增加計(jì)算機(jī)工作的可靠性。（2） 光耦的優(yōu)點(diǎn) 光耦合器的主要優(yōu)點(diǎn)是：信號(hào)單向傳輸，輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無(wú)影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。光耦合器是70年代發(fā)展起來(lái)產(chǎn)新型器件，現(xiàn)已廣泛用于電氣絕緣、電平轉(zhuǎn)換、級(jí)間耦合、驅(qū)動(dòng)電路、開關(guān)電路、斬波器、多諧振蕩器、信號(hào)隔離、級(jí)間隔離 、脈沖放大電路、數(shù)字儀表、遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸、脈沖放大、固態(tài)繼電器(SSR)、儀器儀表、通信設(shè)備及微機(jī)接口中。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來(lái)改變占空比，達(dá)到精密穩(wěn)壓目的。（3） 光耦的種類 光電耦合器分為兩種：一種為非線性光耦，另一種為線性光耦。 非線性光耦的電流傳輸特性曲線是非線性的，這類光耦適合于開關(guān)信號(hào)的傳輸，不適合于傳輸模擬量。 常用的4N系列光耦屬于非線性光耦 。 線性光耦的電流傳輸特性曲線接近直線，并且小信號(hào)時(shí)性能較好，能以線性特性進(jìn)行隔離控制。 常用的線性光耦是PC817AC系列。 開關(guān)電源中常用的光耦是線性光耦。如果使用非線性光耦，有可能使振蕩波形變壞，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)寄生振蕩，使數(shù)千赫的振蕩頻率被數(shù)十到數(shù)百赫的低頻振蕩依次為號(hào)調(diào)制。由此產(chǎn)生的后果是對(duì)彩電，彩顯，VCD，DCD等等，將在圖像畫面上產(chǎn)生干擾。同時(shí)電源帶負(fù)載能力下降。 在彩電，顯示器等開關(guān)電源維修中如果光耦損壞，一定要用線性光耦代換。 常用的4腳線性光耦有PC817A-C。PC111 TLP521等常用的六腳線性光耦有：LP632 TLP532 PC614 PC714 PS2031等。 常用的4N25 4N26 4N35 4N36是不適合用于開關(guān)電源中的，因?yàn)檫@4種光耦均屬于非線性光耦。電路選用光耦為pc817，pc817是常用的線性光藕，在各種要求比較精密的功能電路中常常被當(dāng)作耦合器件，具有上下級(jí)電路完全隔離的作用，相互不產(chǎn)生影響。pc817內(nèi)部框圖如圖2.9.1所示： 圖2.9.1 當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)，發(fā)光器發(fā)出光線，照射在受光器上，受光器接受光線后導(dǎo)通，產(chǎn)生光電流從輸出端輸出，從而實(shí)現(xiàn)了“電-光-電”的轉(zhuǎn)換。 普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字信號(hào)（開關(guān)信號(hào)），不適合傳輸模擬信號(hào)。線性光電耦合器是一種新型的光電隔離器件，能夠傳輸連續(xù)變化的模擬電壓或電流信號(hào)，這樣隨著輸入信號(hào)的強(qiáng)弱變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的光信號(hào)，從而使光敏晶體管的導(dǎo)通程度也不同，輸出的電壓或電流也隨之不同。PC817光電耦合器不但可以起到反饋?zhàn)饔眠€可以起到隔離作用。如圖2.9.2所示。圖2.9.2 PCB17集射極電壓Vce與二極管正向電流IF關(guān)系單片機(jī)與光耦電路圖如圖2.9.3所示： 圖2.9.3光耦驅(qū)動(dòng)部分如圖2.9.4所示：圖2.10.4電路使用單片機(jī)低電平觸發(fā)，R8為限流電阻，當(dāng)單片機(jī)輸出為低電平時(shí)候，光耦LED啟動(dòng)光耦輸出部分如圖2.9.5所示： 圖2.9.5因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為24V脈沖型號(hào)驅(qū)動(dòng)，所以光耦輸出電路，脈沖上限為40KHz.2.10 步進(jìn)電機(jī)電路：步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。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，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛運(yùn)用，但它不能像普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)那樣在常規(guī)下使用。它由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成系統(tǒng)次可以使用。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多用于數(shù)字式計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，以及打印機(jī)、繪圖機(jī)和磁盤等裝置。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)介：步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如圖2.11.1所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡(jiǎn)單介紹。圖2.10.1步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器Q2HB68CM驅(qū)動(dòng)器如圖2.10.2所示： 圖2.10.2Q2HB68MC（D）為等角度恒力矩細(xì)分型驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電壓DC24-80V，適配6或8出線、電流在6A以下、外徑57-86mm的各種型號(hào)的二相混合式步進(jìn)電機(jī)。該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于雕刻機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)，激光內(nèi)雕機(jī)等分辨率較高的小型數(shù)控設(shè)備上。特點(diǎn)： 高性能、低價(jià)格 采用獨(dú)特的控制電路 設(shè)有12/8檔等角度恒力矩細(xì)分，最高200細(xì)分 最高反應(yīng)頻率可達(dá)200Kpps 步進(jìn)脈沖停止超過100ms時(shí)，線圈電流自動(dòng)減半 雙極恒流斬波方式 光電隔離信號(hào)輸入/輸出 驅(qū)動(dòng)電流從0.5A/相到6A/相連續(xù)可調(diào) 單電源輸入，電壓范圍：DC24-80V工作電流示設(shè)置圖如圖2.10.3所示。 圖2.10.3輸入信號(hào)時(shí)序圖如圖圖2.10.4所示。 圖2.10.4驅(qū)動(dòng)器接線圖如圖2.10.5所示。 圖2.10.5注意：1、千萬(wàn)不要將電源接反，輸入電壓不要超過DC80V；2、輸入控制信號(hào)電平為5V，當(dāng)高于5V時(shí)需接限流電阻；3、驅(qū)動(dòng)器溫度超過70度時(shí)驅(qū)動(dòng)器停止工作，故障指示燈O.H亮，直到驅(qū)動(dòng)器溫度降到50度，驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)恢復(fù)工作。出現(xiàn)過熱保護(hù)請(qǐng)加裝散熱器；4、此型號(hào)驅(qū)動(dòng)器由于采用特殊的控制電路，故必須使用6出線或8出線電機(jī)；5、過流（負(fù)載短路）故障指示燈O.H亮，請(qǐng)檢查電機(jī)接線及其他短路故障，排除后需要重新上電恢復(fù)；6、欠壓（電壓小于DC24V），故障指示燈O.H亮。Q2HB68CM細(xì)分表如表2.10.6所示表2.10.6細(xì)分?jǐn)?shù)124581020254050100200200200200200D0ONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFONOFFD1ONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFONONOFFOFFD2ONONONONOFFOFFOFFOFFONONONONOFFOFFOFFOFFD3ONONONONONONONONOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFD4ON，雙脈沖：PU為正向步進(jìn)脈沖信號(hào)，DR為反向步進(jìn)脈沖信號(hào)OFF，單脈沖：PU為步進(jìn)脈沖信號(hào)，DR為方向控制信號(hào)D5自檢測(cè)開關(guān)(OFF時(shí)接收外部脈沖，ON時(shí)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部發(fā)7.5kHz脈沖)細(xì)分?jǐn)?shù)1248163264128D0ONOFFONOFFONOFFONOFFD1ONONOFFOFFONONOFFOFFD2ONONONONOFFOFFOFFOFFD3無(wú)效D4ON，雙脈沖：PU為正向步進(jìn)脈沖信號(hào)，DR為反向步進(jìn)脈沖信號(hào)OFF，單脈沖：PU為步進(jìn)脈沖信號(hào)，DR為方向控制信號(hào) D5自檢測(cè)開關(guān)(OFF時(shí)接收外部脈沖，ON時(shí)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部發(fā)7.5kHz脈沖)引腳功能說明如表2.10.7所示表2.10.7標(biāo)記符號(hào)功 能注 釋TM工作指示燈TM信號(hào)有效時(shí)，綠色指示燈點(diǎn)亮O.H故障指示燈過熱保護(hù)時(shí)紅色發(fā)光管點(diǎn)亮Im電機(jī)線圈電流設(shè)定電位器調(diào)整電機(jī)相電流，逆時(shí)針減小，順時(shí)針增大+輸入信號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源.+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng),高于+5V需接限流電阻PUD4=OFF，PU為步進(jìn)脈沖信號(hào)下降沿有效,每當(dāng)脈沖由高變低時(shí)電機(jī)走一步。輸入電阻220，要求：低電平0-0.5V，高電平4-5V，脈沖寬度2.5sD4=ON，PU為正向步進(jìn)脈沖信號(hào)+輸入信號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源.+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng),高于+5V需接限流電阻DRD4=OFF，DR為方向控制信號(hào)用于改變電機(jī)轉(zhuǎn)向。輸入電阻220，要求：低電平0-0.5V，高電平4-5V，脈沖寬度2.5sD4=ON，DR為反向步進(jìn)脈沖信號(hào)+輸入信號(hào)光電隔離正端接+5V供電電源.+5V-+24V均可驅(qū)動(dòng),高于+5V需接限流電阻MF電機(jī)釋放信號(hào)有效（低電平）時(shí)關(guān)斷電機(jī)線圈電流，驅(qū)動(dòng)器停止工作，電機(jī)處于自由狀態(tài)+原點(diǎn)輸出光電隔離正端電機(jī)線圈通電位于原點(diǎn)置為有效（B，-A通電）；光電隔離輸出（高電平）TM原點(diǎn)輸出信號(hào)光電隔離負(fù)端+端接輸出信號(hào)限流電阻，TM接輸出地。最大驅(qū)動(dòng)電流50mA，最高電壓50V。+V電源正極DC24-80VV電源負(fù)極AC、BC 電機(jī)接線第三章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 LCD1602液晶顯示屏程序設(shè)計(jì)：LCD1602時(shí)序圖如圖3.1.1, 圖3.1.2, 圖3.1.3所示: 圖3.1.1 圖3.1.2 圖3.1.3液晶顯示的程序框圖如圖3.1.4所示：圖3.1.4顯示子程序：INIT_1602:MOV A, #01HLCALL WR_CMD ;清屏MOV A, #38HLCALL WR_CMD ;8位數(shù)據(jù)，16X2，5X7點(diǎn)陣MOV A, #0CHLCALL WR_CMD ;開顯示，關(guān)光標(biāo)，不閃爍MOV A, #06HLCALL WR_CMD ;讀寫字符時(shí)地址+1，整屏不移動(dòng)RETWR_CMD: MOV P0, ACLR RS ;寫入控制命令CLR RWCLR ELCALL BUSYSETB ERETWR_DATA:MOV P0, ASETB RS ;寫入數(shù)據(jù)CLR RWCLR ELCALL BUSY ;判斷液晶模塊是否忙?SETB ERETBUSY: MOV P0,#0FFH;查看LCD是否忙CLR RSSETB RWCLR ENOPSETB EJB P0.7,BUSY ;如果P0.7為高電平表示忙就循環(huán)等待RET3.2 DS1302時(shí)鐘芯片程序設(shè)計(jì)DS1302時(shí)序圖如圖3.2.1所示： 圖3.2.1DS1302寄存器如表3.2.2所示：表3.2.2DS1302程序流程圖如圖圖3.2.3所示： 圖3.2.3DS1302顯示子程序：WR1302: MOV DS1302_ADDR,#8EH MOV DS1302_DATA,#00H ;允許寫1302LCALL WRITE ；寫子程序MOV DS1302_ADDR,#80HMOV DS1302_DATA,#80H ;1302停止振蕩LCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#8CH ;年寫入1302MOV DS1302_DATA,YEARLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#8AH ;周寫入1302MOV DS1302_DATA,WEEKLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#88H ;月寫入1302MOV DS1302_DATA,MONTHLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#86H ;日寫入1302MOV DS1302_DATA,DAYLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#84H ;時(shí)寫入1302MOV DS1302_DATA,HOURLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#82H ;分寫入1302MOV DS1302_DATA,MINLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#80H ;秒寫入1302MOV DS1302_DATA,SECLCALL WRITERETWRITE: CLR T_CLKNOPSETB T_RSTNOPMOV A,DS1302_ADDRMOV R4,#8WRITE1:RRC A NOPNOPCLR T_CLKNOPNOPNOPMOV T_IO,CNOPNOPNOPSETB T_CLKNOPNOPDJNZ R4, WRITE1CLR T_CLKNOPMOV A, DS1302_DATAMOV R4,#8WRITE2: RRC ANOP CLR T_CLKNOPNOPMOV T_IO,CNOP NOPNOPSETB T_CLKNOPNOPDJNZ R4,WRITE2CLR T_RSTRETK_STR:MOV DS1302_ADDR,#80H ;開始振蕩MOV DS1302_DATA,SECLCALL WRITEMOV DS1302_ADDR,#8EH ;禁止寫入1302MOV DS1302_DATA,#80HLCALL WRITESETB F0AJMP RTRD1302:MOV DS1302_ADDR,#8DH ;年讀出LCALL READ ；讀子程序MOV YEAR,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#8BH ;周讀出 LCALL READMOV WEEK,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#89H ;月讀出 LCALL READMOV MONTH,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#87H ;日讀出LCALL READMOV DAY,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#85H ;時(shí)讀出LCALL READMOV HOUR,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#83H ;分讀出LCALL READMOV MIN,DS1302_DATAMOV DS1302_ADDR,#81H ;秒讀出LCALL READMOV SEC,DS1302_DATARET READ: CLR T_CLKNOPNOPSETB T_RSTNOPMOV A,DS1302_ADDRMOV R4,#8 READ1: RRC AMOV T_IO,CNOPNOPNOPSETB T_CLKNOPNOPNOPCLR T_CLKNOPNOPDJNZ R4,READ1MOV R4,#8 READ2: CLR T_CLKNOPNOPNOPMOV C,T_IONOPNOPNOPNOPNOPRRC ANOPNOPNOPNOPSETB T_CLKNOPDJNZ R4,READ2MOV DS1302_DATA,ACLR T_RSTRET3.3 矩陣按鍵程序設(shè)計(jì)鍵盤是由若干獨(dú)立的鍵組成。鍵盤的形式有以下兩種：獨(dú)立式鍵盤和編碼式鍵盤。為了節(jié)省資源，所以使用了編碼式鍵盤（4乘4矩陣按鍵）。鍵的按下與釋放是通過