汽車(chē)自動(dòng)雨刷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

/目錄TOC\o"1-4"\h\u摘要 IVAbstract V前言 1第一章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要特點(diǎn) 21.1汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 21.2方案的選擇設(shè)計(jì)和原理方框圖 2限制方案比較 21.2.2原理方框圖 51.3汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 5其次章限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 62.1電源電路的設(shè)計(jì)和分析 62.2中心限制器——AT89C2051 82.2.1AT89C2051的特點(diǎn) 82.2.2AT89C2051的功能描述 82.2.3AT89C2051的管角說(shuō)明 92.3電機(jī)限制電路分析和設(shè)計(jì) 122.3.1步進(jìn)電機(jī)的基本原理及特點(diǎn) 12 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 16 步進(jìn)電和驅(qū)動(dòng)芯片連接電路設(shè)計(jì) 202.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 202.4.1單片機(jī)復(fù)位電路基本原理及特點(diǎn) 202.4.1單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)的分析 212.5時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)和工作原理分析 23振蕩器特性 232.5.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 232.5.3單片機(jī)的基本時(shí)序單位 242.6檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)和分析 25雨水傳感器工作原理 25硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 26第三章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 293.1主程序設(shè)計(jì) 29主程序的初始化內(nèi)容 303.1.2代碼轉(zhuǎn)換程序 303.2中斷服務(wù)程序 30中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì) 313.3檢測(cè)脈沖及電機(jī)運(yùn)行程序的設(shè)計(jì) 32第四章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的安裝和調(diào)試 334.1電路圖的繪制和PCB板的制作 334.1.1電路圖的繪制 334.1.2PCB板的制作 334.2元件的識(shí)辯和檢測(cè) 354.3元件的安裝焊接和系統(tǒng)功能調(diào)試 364.3.1元件安裝的基本要求和原則 364.3.2元器件的焊接 374.3.3系統(tǒng)調(diào)試和分析 38總結(jié) 39參考文獻(xiàn) 40致謝 41附錄 42附錄一汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序清單 42附錄二汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路原理圖 46附錄三汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路PCB 47附錄四汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)元件圖 48汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)主要完成以傳感器作為檢測(cè)器并通過(guò)軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)適時(shí)地對(duì)雨刷電機(jī)的轉(zhuǎn)停、正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)雨刷的自動(dòng)限制。這次設(shè)計(jì)是傳感器技術(shù)和現(xiàn)代限制技術(shù)在在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用，并且設(shè)計(jì)中運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雨刷電機(jī)，通過(guò)傳感器檢測(cè)到的雨量大小的信號(hào)，把信號(hào)輸入單片機(jī)AT89C2051中通過(guò)程序限制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度及正反轉(zhuǎn)時(shí)間。設(shè)計(jì)中運(yùn)用TA8435H作為步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，其是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式，這樣能克服步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，會(huì)有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。此設(shè)計(jì)能免去駕駛員對(duì)雨刷的反復(fù)操作，提高了駕駛的平安性和舒適性,削減由于駕駛員對(duì)雨刷操作帶來(lái)的交通事故，也大大提高了汽車(chē)雨刷運(yùn)行的牢靠度。關(guān)鍵詞：汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)，單片機(jī)，傳感器，步進(jìn)電機(jī)AutomaticwipersControlSystemDesignAbstractThesensorsdesignedmainlytothecompletionasadetectorandsoftwaredesigntoachieveatimelymanneronthewiperstostopthemotor,andaretoreverseinordertoachievetheautomaticcontrolofthevehiclewipers.Thedesignismodernsensortechnologyandcontroltechnologyintheautomobilemanufacturingindustryintheapplicationanduseofthedesignofthesteppermotorinsteadofthetraditionalwipersmotors,sensorsdetectedbythesizeoftherainfallsignal,thesignalinputintheSCMAT89C2051Steppermotorcontrolledbythestartofmotorrotationspeedandpositiveandtime.DesignTA8435Huseasasteppingmotordriverchip,itisthePWMchopperdrive,soovercomesteppermotorinthelow-frequencywork,therewillbevibration,noisemajorshortcomings.Thisdesigncanberemovedfromthedriverofthewipersofrepeatedoperations,improvedrivingsafetyandcomfort,reducethepilotoperationofthewiperstheaccident,greatlyimprovingthereliabilityofthecarwipersrunning.Keyword：SCM，Sensors，Steppermotor，AutomaticwipersControlSystemDesign前言在汽車(chē)制造業(yè)飛速發(fā)展的今日，汽車(chē)中已經(jīng)安裝了越來(lái)越多的自動(dòng)限制系統(tǒng)增加主動(dòng)和被動(dòng)平安性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界雨天行車(chē)有7％的事故是由于駕駛員手動(dòng)操作雨刷引起的，所以，一種具有極高牢靠性能的汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)顯的特殊的重要，汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)使駕駛員免除手動(dòng)操作雨刷的麻煩，有效地提高了雨天行車(chē)的平安性和雨刷的牢靠度。國(guó)內(nèi)外許多汽車(chē)廠商研制以雨水傳感器為基礎(chǔ)的汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的雨刮器，但不是價(jià)格昂貴就是系統(tǒng)不完善。現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的汽車(chē)雨刷限制系統(tǒng)中，將雨滴傳感器檢出的雨水強(qiáng)度實(shí)成時(shí)測(cè)量值變電信號(hào)，依據(jù)電信號(hào)的大小，自動(dòng)設(shè)定雨刮器工作的時(shí)間間隔，限制雨刮器動(dòng)作。目前市場(chǎng)上的雨水傳感器大都是依據(jù)以下三種工作原理制成的：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器、利用光強(qiáng)變更的傳感器和限制器相連接，限制雨刷電機(jī)的工作。第一種和其次種是要把雨水傳感器安裝在汽車(chē)的外面，雨滴干脆滴在傳感器上，第三種把雨水傳感器安裝在風(fēng)擋玻璃駕駛室上，第三種把雨水傳感器安裝在風(fēng)擋玻璃駕駛室一側(cè)，通過(guò)雨滴滴落在玻璃上引起反射光強(qiáng)的變更感應(yīng)傳感器。本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)是基于AT89C2051單片機(jī)、汽車(chē)雨量傳感器和雨刷電機(jī)并通過(guò)軟硬件的設(shè)計(jì)綜合實(shí)現(xiàn)的。而且本系統(tǒng)中接受步進(jìn)電機(jī)取代傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)（傳統(tǒng)雨刷電機(jī)為直流電機(jī)），目的是運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)限制精度高等特點(diǎn)，使系統(tǒng)更加的穩(wěn)定牢靠。本次設(shè)計(jì)也綜合應(yīng)用之前學(xué)校所學(xué)的單片機(jī)、微機(jī)限制、電路設(shè)計(jì)、電機(jī)拖動(dòng)等方面的學(xué)問(wèn)，進(jìn)一步了鞏固我們的本專(zhuān)業(yè)學(xué)問(wèn)?？紤]到設(shè)計(jì)成本，設(shè)計(jì)運(yùn)用的這些材料相對(duì)于其他同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格特殊底。此次設(shè)計(jì)中我們接受了單片機(jī)系統(tǒng)的微處理器AT89C2051芯片、TA8435H步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片等硬件，而且它們具有集成化，智能化，高精度，高性能，高牢靠性和低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)。所以汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)是個(gè)值得推廣的一種方法，且具有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。第一章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要特點(diǎn)本章重點(diǎn)產(chǎn)闡述汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、限制方案的比較、設(shè)計(jì)電路的原理框圖以及本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。1.1汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路是：運(yùn)用汽車(chē)雨量傳感器對(duì)環(huán)境雨量大小的檢測(cè)，把信號(hào)輸單片機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)程序限制步進(jìn)電機(jī)依據(jù)相應(yīng)的環(huán)境做出不同的轉(zhuǎn)動(dòng)。比如當(dāng)小雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在小雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后停止10s后接著運(yùn)行），當(dāng)中大雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在中大雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后停止5s后接著運(yùn)行），當(dāng)大雨時(shí)，雨刮器自動(dòng)工作在大雨運(yùn)行方案（雨刷電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)來(lái)回后接著運(yùn)行）。設(shè)計(jì)中單片機(jī)運(yùn)用AT89C2051，步進(jìn)電機(jī)用TA8435H進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。1.2方案的選擇設(shè)計(jì)和原理方框圖本系統(tǒng)主要由電源電路、驅(qū)動(dòng)電路、中心處理單元等組成。系統(tǒng)中所用的單片機(jī)為AT89C2051單片機(jī)，其是一種性能優(yōu)良的集成可編程的單片機(jī)，其功能的強(qiáng)大，它把CPU、存儲(chǔ)器、及I/O集成到一個(gè)芯片上，只要外加少許電子零件便可以構(gòu)成一套簡(jiǎn)易的限制系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)運(yùn)用細(xì)分發(fā)進(jìn)行限制，這樣可以使電機(jī)工作更穩(wěn)定，并通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)雨刷的限制。通過(guò)這些可以降低設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品的硬件成本和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.2.1限制方案比較設(shè)計(jì)中運(yùn)用的單片機(jī)為AT89C2051,它的指令集和引腳結(jié)構(gòu)和INTEL公司的MCS－51系列單片機(jī)高度兼容，加上我們也學(xué)習(xí)過(guò)該類(lèi)型的單片機(jī)，應(yīng)用相對(duì)順手。在傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)中大多接受直流電機(jī)，但綜合考慮，接受了步進(jìn)電機(jī)作為雨刷電極。設(shè)計(jì)中鍵盤(pán)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的也須要做出合理的選擇，下面對(duì)幾種主要器件進(jìn)行比較。（1）AT89C1051、AT89C2051的比較選擇AT89C1051是一種帶1K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FLASHROM)的低電壓、高性能CMOS8位微限制器，該器件接受ATMEL高密度、非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能8位CPU和閃速存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C1051是一種高效微限制器，為許多嵌入式限制系統(tǒng)應(yīng)用供應(yīng)了一種靈敏性高且價(jià)廉的解決方案。AT89C1051有以下特點(diǎn)：1k字節(jié)EPROM、64字節(jié)RAM、15根I/O線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)全雙向的串行口、并且內(nèi)含精密模擬比較器和片內(nèi)振蕩器，具有4.25V至5.5V的電壓工作范圍和12MHz/24MHz工作頻率，同時(shí)還具有加密陣列的二級(jí)程序存儲(chǔ)器加鎖、掉電和時(shí)鐘電路等。此外，AT89C1051還支持二種軟件可選的電源節(jié)電方式?？臻e時(shí)，CPU停止，而讓RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)接著工作。AT89C2051結(jié)構(gòu)和可實(shí)現(xiàn)的功能跟AT89C1051基本一樣，只是閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FLASHROM)升級(jí)到2K，還有內(nèi)部RAM為128字節(jié)。由上可知，為了降低難度，增加系統(tǒng)的牢靠性和穩(wěn)定性，因?yàn)樵谫F陽(yáng)的電子城中AT89C2051簡(jiǎn)潔購(gòu)買(mǎi)，所以選用了AT89C2051。（2）電機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)中運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雨刷電極（傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)為直流電機(jī)）其相比傳統(tǒng)雨刷具有限制靈敏、精度高等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)槠涫羌兇獾臄?shù)字限制電動(dòng)機(jī)，它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰?，即給一個(gè)脈沖，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度，因此特殊合適單片機(jī)限制，在非超載的狀況下，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)載變更的影響，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角，同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的無(wú)累積誤差，精度高。在性能上相比步進(jìn)電機(jī)很適合做雨刷電機(jī)，且在價(jià)格方面步進(jìn)電機(jī)也很便宜，市場(chǎng)供貨也許多。所以設(shè)計(jì)中接受步進(jìn)電機(jī)，依據(jù)汽車(chē)雨刷條件，選用12V的四相六線制步進(jìn)，其也可以作為兩相電機(jī)運(yùn)用。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.3。圖1.3四相六線制步進(jìn)原理圖（3）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的選擇依據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)的核心部分就是對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行限制。最常用的是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式，大多數(shù)專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片都接受這種驅(qū)動(dòng)方式調(diào)速限制。TA8435H和L298都是比較常用，性能比較穩(wěn)定牢靠的集成有橋式電路的電機(jī)專(zhuān)用芯片。TA8435是東芝公司生產(chǎn)的單片正弦細(xì)分二相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片,TA8435主要由1個(gè)解碼器，2個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)電路、2個(gè)輸出電流限制電路、2個(gè)最大電流限制電路、1個(gè)斬波器等功能模塊組成。工作電壓范圍寬（10－40V）L298是ST公司生產(chǎn)的內(nèi)部集成有兩個(gè)橋式電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片，它驅(qū)動(dòng)的電壓可達(dá)到46V，單個(gè)橋直流電流可達(dá)到2A。具有兩個(gè)使能限制端口，分別限制兩個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)和制動(dòng)。它可以外接電阻，把變更量反饋給限制電路。其外，L298的兩個(gè)橋式電路還可以并聯(lián)起來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，直流電流可達(dá)到4A。其實(shí)對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，上述兩塊芯片都可用。不過(guò)在市場(chǎng)上，TA8435H運(yùn)用比較廣，而且限制起來(lái)也很便利，所以本設(shè)計(jì)選用TA8435H作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。（4）雨量傳感器選擇目前市場(chǎng)上的雨水傳感器大都是依據(jù)以下三種工作原理制成的：利用壓電振子的傳感器、利用靜電電容的傳感器、利用光強(qiáng)變更的傳感器。第一種和其次種是要把雨水傳感器安裝在汽車(chē)的外面，雨滴干脆滴在傳感器上，第三種把雨水傳感器安裝在風(fēng)擋玻璃駕駛室一側(cè)，通過(guò)雨滴滴落在玻璃上引起反射光強(qiáng)的變更感應(yīng)傳感器。相比較各類(lèi)雨水傳感器的性能和價(jià)格，設(shè)計(jì)中接受的是第三種方案的雨量傳感器，其是基于光強(qiáng)變更的原理，提出了一種新的紅外線雨水傳感器。傳感器由紅外光放射電路和紅外光接收電路組成，試驗(yàn)證明，這種雨水傳感器反應(yīng)靈敏，實(shí)時(shí)性好，性能穩(wěn)定。1.2.2原理方框圖該系統(tǒng)主要由限制單元、、檢測(cè)部分、驅(qū)動(dòng)部分和接口單元電路等組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1.4所示。電源電路電源電路傳感器時(shí)鐘電路復(fù)位電路單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片步進(jìn)電機(jī)圖1.4汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.3汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)基于單片機(jī)AT89C2051對(duì)步進(jìn)電機(jī)限制制作型的汽車(chē)限制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：⑴本設(shè)計(jì)運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)取代傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)，從而使限制精度增加，響應(yīng)速度快，抗干擾實(shí)力強(qiáng)，外圍電路簡(jiǎn)潔易懂。⑵運(yùn)用單片機(jī)限制系統(tǒng)，程序固化了，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。⑶雨水感應(yīng)式自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)使駕駛員免除手動(dòng)操作雨刷的麻煩，有效地提高了雨天行車(chē)的平安性。⑷設(shè)計(jì)中運(yùn)用元件價(jià)格便宜，適合推廣運(yùn)用。⑸因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)可集成在一個(gè)芯片上，因此體積小，功耗低。通過(guò)以上方案的分析，就可以知道單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)的發(fā)展的重要部分。接受單片機(jī)AT89C2051和步進(jìn)電機(jī)的結(jié)合的汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，無(wú)論是在性能，特點(diǎn)，還是原理圖上，或者是在電路設(shè)計(jì)上，材料選用上都具有簡(jiǎn)潔，運(yùn)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其次章限制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)按功能主要分為：電源模塊、檢測(cè)模塊、單片機(jī)限制模塊、電機(jī)限制模塊。其中，AT89C2051單片機(jī)是整個(gè)電路的核心。附圖1就是汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)總電路圖。在本章下面的幾個(gè)小節(jié)中，我們依據(jù)附圖1所示的硬件設(shè)計(jì)圖，對(duì)各個(gè)模塊的主要的一些電路進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和分析。2.1電源電路的設(shè)計(jì)和分析穩(wěn)壓電源的輸出電壓UO（或電壓可調(diào)范圍UOmin~UOmax）和最大輸出電流IOmax是它的特性指標(biāo)，這兩個(gè)指標(biāo)確定了該電源的適用范圍，同時(shí)也確定了穩(wěn)壓器的特性指標(biāo)以及如何選擇變壓器、整流管和濾波電容。而輸出電阻、紋波電壓、溫度系數(shù)是穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)，它們確定了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)、輸出阻抗、溫度系數(shù)和濾波電容的選擇。圖2.1穩(wěn)壓電源原理圖因?yàn)橄到y(tǒng)是由單片機(jī)干脆限制處理，其穩(wěn)定的電壓是特殊重要的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)穩(wěn)壓電源，如圖2.1所示，本設(shè)計(jì)中限制部分的邏輯元件須要+5V的直流電，而我們?cè)O(shè)計(jì)運(yùn)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的額定電壓為12V。這樣我們就須要兩個(gè)直流電源。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們接受雙路輸出的直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源又分成線性直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源，因?yàn)榫€性直流穩(wěn)壓電源電路成熟，穩(wěn)定度高，文波小，干擾小而且。由上圖可見(jiàn)，這個(gè)雙路輸出的線形直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)特殊簡(jiǎn)潔，只用了一個(gè)220V變12V的變壓器，一個(gè)整流橋，兩塊穩(wěn)壓集成電路（7812和7805）和四個(gè)電容。圖中C1是一個(gè)大容量的電解電容，起到低頻濾波的作用。由于C1本身的電解比大，對(duì)高頻溝通成分的濾波效果比較差，所以為了改善濾波電路的高頻抑制特性，在C1傍邊并聯(lián)一個(gè)高頻濾波性能良好的小電容C2。而直流穩(wěn)壓電路輸出端的電容C3和C4是用作改善穩(wěn)壓電源電路的瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)特性。三腳穩(wěn)壓塊選擇：該裝置中的穩(wěn)壓塊選用LM7805和7812集成穩(wěn)壓塊。其原理都一樣，下面介紹LM7805系列集成穩(wěn)壓塊主要技術(shù)參數(shù)：輸入電壓：DC3V～35V；最大輸出電流：1.5A。LM7805系列穩(wěn)壓塊封裝：1腳為輸入端，2腳為公共端，3腳為輸出端。留意事項(xiàng)：引腳不能接錯(cuò)，公共端不能懸空；為防止過(guò)熱應(yīng)安裝散熱片，其內(nèi)部原理圖如圖2.2所示，按圖我們來(lái)分析其原理：在本設(shè)計(jì)中應(yīng)輸出電壓為Vo=5V，則當(dāng)Vo＞5V時(shí)，T2的b極電壓上升，進(jìn)而T2的c極電壓下降，進(jìn)而T1的b極電壓下降,進(jìn)而T1的Vce極電壓上升，進(jìn)而Vo趨于5V；反之當(dāng)Vo＜5V時(shí)亦然。2.2三端穩(wěn)壓電源內(nèi)部圖2.2中心限制器——AT89C2051AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。95年出現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)。其主要特點(diǎn)為接受Flash存貯器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件和MCS-51完全兼容，可以很快被中國(guó)廣袤用戶(hù)接受，其程序的電可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)比較簡(jiǎn)潔。2.2.1AT89C2051的特點(diǎn)AT89C2051具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：AT89C2051和MCS-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；片內(nèi)有2k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫(xiě)程序存儲(chǔ)器；全靜態(tài)工作,工作范圍:0Hz～24MHz；有2個(gè)程序保密位，保密位1被編程之后，程序存儲(chǔ)器不能再被編程除非做一次擦除，保密位2被編程之后，程序不能被讀出；128×8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)數(shù)器；兩個(gè)串行中斷，兩個(gè)外部中斷源；內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器；間歇和掉電兩種工作方式。2.2.2AT89C2051的功能描述T89C2051是美國(guó)愛(ài)特梅爾（ATMELCORPORATION）半導(dǎo)體制造公司生產(chǎn)的一種高性能的單片機(jī)，它的指令集和引腳結(jié)構(gòu)和INTEL公司的MCS－51系列單片機(jī)高度兼容、低功耗、可以在接近零頻率下工作，廣泛的應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)限制、電訊設(shè)備、宇航設(shè)備及消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中。由于ATMEL是全球最大的FLASH和EEPROM生產(chǎn)制造公司，加之以其EEPROM技術(shù)和INTEL的80C31內(nèi)核技術(shù)交換，使ATMEL從今擁有80C31內(nèi)核的運(yùn)用權(quán)，從而該公司的89C51系列單片機(jī)具有極高的性能價(jià)格比。AT89C2051的性能結(jié)構(gòu)上是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，它將AT89C51的P0口、P2口、EA/Vcc、ALE/PROG、口線簡(jiǎn)化后，形成的一種僅20個(gè)引腳的單片機(jī)，相當(dāng)于INTEL8031的最小應(yīng)用系統(tǒng)。這對(duì)于一些不太困難的限制場(chǎng)合，僅用一片AT89C2051就足夠了。由于將多功能的8位CPU和2KB閃速存儲(chǔ)器以及模擬電壓比較器集成到單個(gè)芯片上，從而成為一種多功能的微處理器，這為許多嵌入式限制供應(yīng)了一種極佳的方案，使傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)的體積大、功耗大、可選模式少等諸多困擾設(shè)計(jì)工程師們的致命弱點(diǎn)不復(fù)存在。AT89C2051的主要特點(diǎn)：2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FLASHEEPROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,可重復(fù)擦寫(xiě)10000次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間10年，工作電壓范圍：2.7～6V,工作頻率：0～24MHz,15根可編程I/O引線，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精密模擬比較器，兩級(jí)程序加密，輸出口可干脆驅(qū)動(dòng)LED顯示，低功耗的閑置和調(diào)電愛(ài)惜工作方式，以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。由于AT89C2051單片機(jī)功能強(qiáng)勁，且體積?。ㄐ酒挥?0個(gè)引腳），所以它在許多嵌入式和便攜式測(cè)控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，如機(jī)電式或電子式電度表，智能煤氣表，測(cè)速儀等智能儀器。2.2.3AT89C2051的管角說(shuō)明AT89C2051單片機(jī)為20引腳芯片如圖2.3所示：圖2.3AT89C2051引腳分布圖AT89C2051是一個(gè)有20個(gè)引腳的芯片,引腳如圖10.1所示,和8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比可發(fā)覺(jué),AT89C2051削減了兩個(gè)對(duì)外端口（即P0、P2口）,使它最大可能地削減了對(duì)外引腳,因而芯片尺寸有所削減。AT89C2051芯片的20個(gè)引腳功能為：1.Vcc：電源電壓。2.GND：地。3.P1口：P1口是一8位雙向I/O口?？谝_P1.2～P1.7供應(yīng)內(nèi)部上拉電阻。P1.0和P1.1要求外部上拉電阻。P1.0和P1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入(AIN0)和反相輸入（AIN1)。P1口輸出緩沖器可吸取20mA電流并能干脆驅(qū)動(dòng)LED顯示。當(dāng)P1口引腳寫(xiě)入“1”時(shí),其可用作輸入端。當(dāng)引腳P1.2～P1.7用作輸入并被外部拉低時(shí),它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流(IIL)。P1口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接收代碼數(shù)據(jù)。

4.P3口：P3口的P3.0～P3.5、P3.7是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個(gè)雙向I/0引腳。P3.6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)并且它作為一通用I/O引腳而不行訪問(wèn)。P3口緩沖器可吸取20mA電流。當(dāng)P3口引腳寫(xiě)入“1”時(shí),它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時(shí),被外部拉低的P3口引腳將用上拉電阻而流出電流(IIL)。

P3口還用于實(shí)現(xiàn)AT89C2051的各種功能,如下表10-1所示。P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的限制信號(hào)。5.RST：復(fù)位輸入。RST一旦變成高電平,全部的I/O引腳就復(fù)位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí),持續(xù)給出RST引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個(gè)機(jī)器周期需12個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。

6.XTAL1：作為振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入。7.XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。表2.1P3口的功能P3口引腳功能P3.0RXD(串行輸入端口)P3.1TXD(串行輸出端口)P3.2INT0(外中斷0)P3.3INT1(外中斷1)P3.4TO(定時(shí)器0外部輸入)P3.5T1(定時(shí)器1外部輸入)從上述引腳說(shuō)明可看出,AT89C2051沒(méi)有供應(yīng)外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、限制信號(hào),因此利用AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不能在AT89C2051之外擴(kuò)展存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備,也即AT89C2051本身即構(gòu)成了最小單片機(jī)系統(tǒng)。表2.2AT89C2051的主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)2K可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次)FlashRom15個(gè)雙向I/O口6個(gè)中斷源兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器2.7-6.0V的寬工作電壓范圍時(shí)鐘頻率0-24MHz128X8bit內(nèi)部RAM兩個(gè)外部中斷源兩個(gè)串行中斷可干脆驅(qū)動(dòng)LED兩級(jí)加密位低功耗睡眠功能內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器可編程UARL通道軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能2.3電機(jī)限制電路分析和設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)運(yùn)用步進(jìn)電取代了傳統(tǒng)的雨刷電機(jī)，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(kāi)環(huán)限制元件。在非超載的狀況下，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)載變更的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)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、位置等限制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)限制變的特殊的簡(jiǎn)潔。2.3.1步進(jìn)電機(jī)的基本原理及特點(diǎn)步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^(guò)限制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)限制角位移量，從而達(dá)到精確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)限制脈沖頻率來(lái)限制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種限制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差(精度為100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)限制。常見(jiàn)的步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式（PM），反應(yīng)式（VR）和混合式（HB），永磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動(dòng)都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家80年頭已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字限制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，因此特殊適合于單片機(jī)限制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)HB）。步進(jìn)電機(jī)區(qū)分于其他限制電機(jī)的最大特點(diǎn)是，它是通過(guò)輸入脈沖信號(hào)來(lái)進(jìn)行限制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)確定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率確定。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路依據(jù)限制信號(hào)工作，限制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。其基本原理作用如下：(1)限制換相依次通電換相這一過(guò)程稱(chēng)為脈沖支配。例如：三相步進(jìn)電機(jī)的三拍工作方式，其各相通電依次為A-B-C－D,通電限制脈沖必需嚴(yán)格依據(jù)這一依次分別限制A,B,C，D相的通斷。(2)限制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向假如給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，假如按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。(3)限制步進(jìn)電機(jī)的速度假如給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)限制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。(4)步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。常用m表示。拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變更所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A.步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*4）=1.8度（俗稱(chēng)整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ=360度/（50*8）=0.9度（俗稱(chēng)半步）。定位轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在不通電狀態(tài)下，電機(jī)轉(zhuǎn)子自身的鎖定力矩（由磁場(chǎng)齒形的諧波以及機(jī)械誤差造成的）靜轉(zhuǎn)矩：電機(jī)在額定靜態(tài)電作用下，電機(jī)不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，和驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。雖然靜轉(zhuǎn)矩和電磁激磁安匝數(shù)成正比，和定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過(guò)份接受減小氣隙，增加激磁安匝來(lái)提高靜力矩是不行取的，這樣會(huì)造成電機(jī)的發(fā)熱及機(jī)械噪音。(5)、步進(jìn)電機(jī)動(dòng)態(tài)指標(biāo)及術(shù)語(yǔ)：步距角精度：步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角的實(shí)際值和理論值的誤差。用百分比表示：誤差/步距角*100%。不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以?xún)?nèi)。失步：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)，不等于理論上的步數(shù)。稱(chēng)之為失步。失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，接受細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。最大空載起動(dòng)頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式、電壓及額定電流下，在不加負(fù)載的狀況下，能夠干脆起動(dòng)的最大頻率。最大空載的運(yùn)行頻率：電機(jī)在某種驅(qū)動(dòng)形式，電壓及額定電流下，電機(jī)不帶負(fù)載的最高轉(zhuǎn)速頻率。運(yùn)行矩頻特性：電機(jī)在某種測(cè)試條件下測(cè)得運(yùn)行中輸出力矩和頻率關(guān)系的曲線稱(chēng)為運(yùn)行矩頻特性，這是電機(jī)諸多動(dòng)態(tài)曲線中最重要的，也是電機(jī)選擇的根本依據(jù)。其它特性還有慣頻特性、起動(dòng)頻率特性等。電機(jī)一旦選定，電機(jī)的靜力矩確定，而動(dòng)態(tài)力矩卻不然，電機(jī)的動(dòng)態(tài)力矩取決于電機(jī)運(yùn)行時(shí)的平均電流（而非靜態(tài)電流），平均電流越大，電機(jī)輸出力矩越大，即電機(jī)的頻率特性越硬。圖2.4步進(jìn)電機(jī)特性曲線其中，曲線3電流最大、或電壓最高;曲線1電流最小、或電壓最低，曲線和負(fù)載的交點(diǎn)為負(fù)載的最大速度點(diǎn)。要使平均電流大，盡可能提高驅(qū)動(dòng)電壓，使接受小電感大電流的電機(jī)。電機(jī)的共振點(diǎn)：步進(jìn)電機(jī)均有固定的共振區(qū)域，二、四相感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)的共振區(qū)一般在180-250pps之間（步距角1.8度）或在400pps左右（步距角為0.9度），電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓越高，電機(jī)電流越大，負(fù)載越輕，電機(jī)體積越小，則共振區(qū)向上偏移，反之亦然，為使電機(jī)輸出電矩大，不失步和整個(gè)系統(tǒng)的噪音降低，一般工作點(diǎn)均應(yīng)偏移共振區(qū)較多。依據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)為選用32V的四相六線制步進(jìn)，其也可以作為兩相電機(jī)運(yùn)用。步進(jìn)電機(jī)在低頻工作時(shí)，會(huì)有振動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)。假如運(yùn)用細(xì)分方式，就能很好的解決這個(gè)問(wèn)題，步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分限制，從本質(zhì)上講是通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)勵(lì)磁繞組中電流的限制，使步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)為勻整的圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，一般狀況下，合成磁場(chǎng)矢量的幅值確定了步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的大小，相鄰兩合成磁場(chǎng)矢量之間的夾角大小確定了步距角的大小，步進(jìn)電機(jī)半步工作方式就蘊(yùn)涵了細(xì)分的工作原理。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)細(xì)分方式有多種方法，最常用的是脈寬調(diào)制式斬波驅(qū)動(dòng)方式，大多數(shù)專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片都接受這種驅(qū)動(dòng)方式，TA8435就是其中一種芯片而在這里，我們所接為感性負(fù)載步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，因此不能干脆由單片機(jī)進(jìn)行干脆驅(qū)動(dòng)。選用TA8435H芯片，TA8435H是東芝公司推出的一款單片步進(jìn)電機(jī)專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片具有以下特點(diǎn)：

(1）工作電壓范圍寬（10－40V）；

(2）輸出電流可達(dá)1.5A（平均）和2.5A（峰值）；

(3）具有整步、半步、1/4細(xì)分、1/8細(xì)分運(yùn)行方式可供選擇；

(4）接受脈寬調(diào)試式斬波驅(qū)動(dòng)方式；

(5）具有正/反轉(zhuǎn)限制功能；(6）帶有復(fù)位和使能引腳；

(7）可選擇運(yùn)用單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入。AT8435H芯片的引腳圖如下圖2.5圖2.5TA8435H引腳圖TA8435H接受ZIP25封裝形式，圖2.5為其引腳排列圖。各引腳功能如下：腳1（S-GND）：信號(hào)地；腳2（RESET）：復(fù)位端，低電平有效，當(dāng)該端有效時(shí)，電路復(fù)位到起始狀態(tài)，此時(shí)在任何激勵(lì)方式下，輸出各相都置于它們的原點(diǎn)；腳3（ENABLE）：使能端，低電平有效；當(dāng)該端為高電平常電路處于維持狀態(tài)，此時(shí)各相輸出被強(qiáng)制關(guān)閉；腳4（OSC）：該腳外接電容的典型值可確定芯片內(nèi)部驅(qū)動(dòng)級(jí)的斬波頻率（15KHZ~80KHZ），計(jì)算公式為：fosc＝1/5.15×cosc式中，cosc的單位為μFfosc的單位為ｋＨｚ。腳5（CW/CCW）：正、反轉(zhuǎn)限制引腳；腳6、7（CK2、CK1）：時(shí)鐘輸入端，可選擇單時(shí)鐘輸入或雙時(shí)鐘輸入，最大時(shí)鐘輸入頻率為5KHZ；腳8、9（M1、M2）：選擇激勵(lì)方式，00表示步進(jìn)電機(jī)工作在整步方式，１0為半步方式，01為1/4細(xì)分方式，11為1/8細(xì)分方式；腳10（REFIN）：VNF輸入限制，接高電平常VNF為0.8V，接低電平常VNF為0.5V；腳11（MO）：輸出監(jiān)視，用于監(jiān)視輸出電流峰值位置；腳13（VCC）：邏輯電路供電引腳，一般為5V；腳15、24（VMB、VMA）：B相和A相負(fù)載電源端；腳16、19（B、B）：B相輸出引腳；腳17、22（PG-B、PG-A）：B相和A相負(fù)載地；腳18、21（NFB、NFA）：Ｂ相和Ａ相電流檢測(cè)端，由該引腳外接電阻和REF-IN引腳限制的輸出電流為：IO＝VNF／RNF腳20、23（A、A）：A相輸出引腳。AT8435H的工作原理:TA8435主要由1個(gè)解碼器，2個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)電路、2個(gè)輸出電流限制電路、2個(gè)最大電流限制電路、1個(gè)斬波器等功能模塊組成。如圖2.6圖2.6TA8435H原理圖在圖2.6中，第一個(gè)CK時(shí)鐘周期時(shí)，解碼器打開(kāi)橋式驅(qū)動(dòng)電路，電流從VMA流經(jīng)電機(jī)的線圈后經(jīng)RNFA后和地構(gòu)成回路，由于線圈電感的作用，電流是慢慢增大的，所以RNFB上的電壓也隨之上升。當(dāng)RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時(shí)，比較器使橋式驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉，電機(jī)線圈上的電流起先衰減，RNFB上的電壓也相應(yīng)減小；當(dāng)電壓值小于比較器正向電壓時(shí)，橋式驅(qū)動(dòng)電路又重新導(dǎo)通，如此循環(huán)，電流不斷的上升和下降形成鋸齒波，其波形如圖2.7中IA波形的第1段，另外由于斬波器頻率很高，一般在幾十KHz，其頻率大小和所選用電容有關(guān)，在OSC作用下，電流鋸齒水紋是特殊小的，可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。在第2個(gè)時(shí)鐘周期起先時(shí)，輸出電流限制電路輸出電壓Ua達(dá)到第2階段，比較器正向電壓也相應(yīng)為第2階段的電壓，因此，流經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線圈的電流從第1階段也升至其次階段2，電流波形如圖IA第2部分，第3時(shí)鐘周期，第4時(shí)鐘周期TA8435的工作原理和第1、2是一樣的，只有又上升比較器正向電壓而已，輸出電流波形如圖IA中第3、4部分。如此最終形成階梯電流，加在線圈B上的電流，如圖2.7中IB。在CK一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)細(xì)分步。圖2.7TA8435細(xì)分工作原理圖步進(jìn)電和驅(qū)動(dòng)芯片連接電路設(shè)計(jì)圖2.8TA8435和步進(jìn)電機(jī)工作電路圖圖4是單片機(jī)和TA8435相連限制步進(jìn)電機(jī)的原理圖，引腳M1和M2確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式：M1＝0、M2＝0，電機(jī)按整步方式運(yùn)轉(zhuǎn)；M1＝1、M2＝0，電機(jī)按半步方式運(yùn)轉(zhuǎn)；M1＝0、M2＝1，電機(jī)按1/4細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn)；M1＝1、M2＝1，電機(jī)按1/8步細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn)，CW/CWW限制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，CK1、CK2時(shí)鐘輸入的最大頻率不能超過(guò)5KHz，限制時(shí)鐘的頻率，即可限制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率。REFIN為高電平常，NFA和NFB的輸出電壓為0.8V，REFIN為低電平常，NFA和NFB輸出電壓為0.5V，這2個(gè)引腳限制步進(jìn)電機(jī)輸入電流，電流大小和NF端外接電阻關(guān)系式為：IO＝Vref/Rnf。圖4中，設(shè)REFIN＝1，選用步進(jìn)電機(jī)額定電流為0.4A，R1，R2選用1.6歐姆、2W的大功率電阻，O、C兩線不接。步進(jìn)電機(jī)按二相雙極性運(yùn)用，四相按二相運(yùn)用時(shí)可以提高步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，D1－D4快復(fù)原二極管用來(lái)泄放繞組電流。2.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)2.4.1單片機(jī)復(fù)位電路基本原理及特點(diǎn)在51系列單片機(jī)中，在振蕩器運(yùn)行時(shí)，RST引腳上保持到少兩個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入信號(hào)，復(fù)位過(guò)程即可完成。為響應(yīng)這一不定期程，CPU發(fā)出內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。內(nèi)部復(fù)位操作是在發(fā)覺(jué)RST為高電平后的其次個(gè)周期進(jìn)行的，并且此后每個(gè)周期都重復(fù)進(jìn)行復(fù)位操作，直到RST變成低電平為止。針對(duì)復(fù)位電路對(duì)時(shí)間的須要，我們對(duì)上電復(fù)位電路進(jìn)行細(xì)心設(shè)計(jì)。一般來(lái)講，Vcc電源的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，片內(nèi)振蕩器啟動(dòng)時(shí)間在10ms之內(nèi)。在這種狀況下，把RST引腳通10uF電容接到Vcc并同時(shí)經(jīng)過(guò)10K電阻和地相連，就可獲得上電自動(dòng)復(fù)位的結(jié)果。其詳細(xì)的復(fù)位電路如圖2.9所示：圖2.9復(fù)位電路圖接通電源后，Vcc便對(duì)電容通過(guò)電阻進(jìn)行充電。RST腳的電壓等于Vcc和電容兩端電壓之差。在充電過(guò)程中，隨著電容電壓逐步趨于Vcc，RST引腳上之電壓最終將接近于0。此過(guò)渡過(guò)程之長(zhǎng)短取決于電阻和電容值的大小。10uF電容足可使RST腳上的電壓在振蕩器啟振后尚有兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間保持高于施密特觸發(fā)器的低門(mén)檻電平，從而使整個(gè)復(fù)位過(guò)程得以完成。2.4.1單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)的分析單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元起先執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不變更片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)下表2.3。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，削減應(yīng)用程序中的初始化部分是特殊必要的。

說(shuō)明：表中符號(hào)*為隨機(jī)狀態(tài)；表2.3特殊功能寄存器和初始狀態(tài)表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)PSW00HTH000HP0～P3FFHSBUF不定IP***00000BSCON00HIE0**00000BPCON0*******BA00HTMOD00HB00HTCON00HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HPSW＝00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；SP＝07H，表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM07H字節(jié)單元，依據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到08H單元中；Po～P3＝FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP＝***00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)；IE＝0**00000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷；A＝00H，表明累加器已被清零；51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)限制的，此引腳和高電平相接超過(guò)24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且始終在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)成低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，（在特殊寄存器介紹時(shí)再做詳細(xì)說(shuō)明）至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。2.5時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)和工作原理分析振蕩器特性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接受。如接受外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必需保證脈沖的凹凸電平要求的寬度。2.5.2時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)8031/8051單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱(chēng)晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如下圖2.3所示。圖中，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MHz，接受6MHz的狀況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，好用電路中運(yùn)用較多。外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘和外部信號(hào)保持同步。外部振蕩方式的外部電路如下圖2.10所示。由上圖可見(jiàn)，XTAL1接地，外部振蕩信號(hào)由XTAL2引入。為了提高輸入電路的驅(qū)動(dòng)實(shí)力，通常將外部信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)帶有上拉電阻的TTL反相門(mén)后接入XTAL2。2.5.3單片機(jī)的基本時(shí)序單位 單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期(或外部引入的時(shí)鐘周期)為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱(chēng)s周期，所以，1個(gè)狀態(tài)周期包含有2個(gè)振蕩周期。振蕩頻率foscl2分頻后形成機(jī)器周期MC。所以，1個(gè)機(jī)器周期包含有6個(gè)狀態(tài)周期或12個(gè)振蕩周期。1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是指令周期。MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時(shí)間都在1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期之間。4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其它時(shí)間值(例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等)的基本時(shí)序單位。單片機(jī)外接晶振頻率12MHZ時(shí)的時(shí)序單位的大?。赫袷幹芷冢?/fosc=1/12MHZ=0.0833us2.6檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)和分析設(shè)計(jì)中所用傳感器是運(yùn)用雨量傳感器，雨量傳感器是汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的重要組成部分。本設(shè)計(jì)中所用雨量傳感器是基于光強(qiáng)變更的原理，提出的一種新的紅外線雨水傳感器。該傳感器由紅外光放射電路和紅外光接收電路組成，利用紅外專(zhuān)用集成接收芯片TK1838作為雨水傳感器的接收芯片。依據(jù)雨量的多少不同，可輸出相應(yīng)的脈沖，當(dāng)小雨時(shí)，輸出脈沖較少。當(dāng)雨量大時(shí)，脈沖數(shù)量較多。當(dāng)雨量變更時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)變脈沖數(shù)量，試驗(yàn)證明，該雨水傳感器反應(yīng)靈敏，實(shí)時(shí)性好，性能穩(wěn)定。圖2.11雨水傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)雨水傳感器工作原理1、光學(xué)原理光線射在兩種介質(zhì)分界面上，當(dāng)一部分光線射入另外一種介質(zhì)時(shí)，光線傳播方向發(fā)生變更，這稱(chēng)為折射。在其次種介質(zhì)中折射光線和分界面法線n0的夾角稱(chēng)為折射角。入射角i和折射角r有下述關(guān)系：（1）式中,—其次種介質(zhì)對(duì)第一種介質(zhì)的相對(duì)折射率。光從光密介質(zhì)（折射率n較大）射入光疏介質(zhì)（折射率n較?。r(shí)，假如入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到90°時(shí)，折射光完全消逝，光全部反射回原來(lái)介質(zhì)，這種現(xiàn)象叫做全反射。折射角變成90°時(shí)的入射角叫做臨界角。全反射的條件是，光從光密介質(zhì)向光疏介質(zhì)入射，入射角等于大于臨界角。本文設(shè)計(jì)的傳感器就是依據(jù)全反射光學(xué)原理制成?？諝獾恼凵渎适?，水的折射率是1.33，玻璃的折射率是1.5。依據(jù)式（1）計(jì)算得出，光從玻璃入射到空氣中的臨界角是42°，光從玻璃入射到水中的臨界角是63°。2、工作原理雨水傳感器由紅外光放射電路和紅外光接收電路組成。如圖1所示。2.12雨水傳感器原理圖圖2.13555電路輸出由紅外光放射元件發(fā)出的紅外光以全反射角度在擋風(fēng)玻璃的外表面反射，其角度必需在42°（玻璃-空氣）和63°（玻璃-水）之間。假如在擋風(fēng)玻璃上有水，一些光會(huì)雙倍射出，且這會(huì)引起紅外感光元件接收到的反射光減弱。從放射元件發(fā)出的光反射到接收裝置的擋風(fēng)玻璃區(qū)域被稱(chēng)之為傳感器的“敏感區(qū)域”，僅當(dāng)雨水滴到這個(gè)區(qū)域時(shí)，才可以被探測(cè)出來(lái)。為使系統(tǒng)靈敏牢靠，擋風(fēng)玻璃區(qū)域和靈敏區(qū)域之間必需要有一個(gè)較好的比例。如圖2.12和2.13所示。2.6.2硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)1、紅外放射電路紅外放射管接受硅光電二極管，它具有暗電流小，噪聲低，受溫度影響小，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。紅外放射管三個(gè)并聯(lián)，接受脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)，工作在38kHZ的頻率下。接受這種方式可以削減放射電路的功耗。脈沖發(fā)生器接受555電路構(gòu)成。如圖3所示，經(jīng)式(2)（3）（4）計(jì)算，得出R1、R2、C1值。微調(diào)整R2，使脈沖頻率為38kHz。由于紅外光線肉眼看不見(jiàn)，所以電路中加入LED指示燈來(lái)指示紅外放射管是否在工作。（2）（3）（4）2、紅外接收電路紅外接收電路通常由光接收二極管、放大電路、帶通濾波器、檢波電路等組成。放大電路的任務(wù)是對(duì)光脈沖信號(hào)進(jìn)行線性放大和整形。帶通濾波器的任務(wù)是進(jìn)行頻率選擇，濾除干擾信號(hào)。檢波電路濾掉載頻后檢出的原始信號(hào)。因而電路比較困難，體積也比較大。本文設(shè)計(jì)的接收電路接受德律風(fēng)根公司（Vishay）的紅外專(zhuān)用集成接收芯片TK1838，將各功能電路封裝在一起，以實(shí)現(xiàn)接收脈沖編碼信號(hào)調(diào)制的紅外光信號(hào)，塑料封裝可濾除可見(jiàn)光。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.11所示。1腳為輸出，2腳接地，3腳電源接+5V。TK1838只有接收到38kHz的脈沖信號(hào)才會(huì)作用。它具有微型一體化塑料封裝、體積小、牢靠性高、內(nèi)部屏蔽、抗干擾光實(shí)力強(qiáng)、5V供電、功耗低、輸出信號(hào)靈敏、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)部集成了放大、濾波、解調(diào)及其限制電路，1腳干脆輸出凹凸電平。當(dāng)TK1838接收不到38kHz的脈沖信號(hào)時(shí)，1腳輸出高電平；當(dāng)接收到38kHz的脈沖信號(hào)時(shí)，1腳輸出低電平。3、限制電路圖2.14TK1838內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般狀況下接受2~4個(gè)紅外放射管，和紅外放射管串聯(lián)的電阻取值要保證紅外放射管發(fā)出的光強(qiáng)滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求；紅外放射管的角度要保證紅外光在擋風(fēng)玻璃的外表面形成全反射；R5、R6取值滿(mǎn)足輸入到單片機(jī)的脈沖信號(hào)幅值滿(mǎn)足要求。當(dāng)有雨滴落在擋風(fēng)玻璃的“敏感區(qū)域”時(shí)，1腳輸出一串脈沖波，小雨時(shí)，脈沖波的數(shù)量少；大雨時(shí)，脈沖波的數(shù)量多。我們運(yùn)用的雨刮電動(dòng)機(jī)有低速擋和高速擋，用單片機(jī)AT89C2051來(lái)檢測(cè)脈沖波，依據(jù)給定時(shí)間內(nèi)脈沖波數(shù)量的多少來(lái)限制雨刮器工作。當(dāng)小雨時(shí)，雨刮器工作在低速擋，當(dāng)大雨時(shí)，雨刮器工作在高速擋。4、傳感器參數(shù)的選擇由于這種雨量傳感器的參數(shù)可依據(jù)自己的須要，調(diào)整自己適合的參數(shù)。本設(shè)計(jì)中：在小雨的時(shí)候，輸出脈沖個(gè)數(shù)定為每10ms輸出個(gè)數(shù)小于80個(gè)；中雨時(shí)，每10ms輸出個(gè)數(shù)大于等于80小于等于160；大雨時(shí)，輸出個(gè)數(shù)為每10ms大于160個(gè)。第三章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)包括主程序的設(shè)計(jì)、電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置程序設(shè)計(jì)、各中斷服務(wù)等程序設(shè)計(jì)組成。3.1主程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的單片機(jī)限制程序接受51匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，在編寫(xiě)的過(guò)程中，盡量向結(jié)構(gòu)化、模塊化的方向編寫(xiě)，整個(gè)程序的清單見(jiàn)附錄1。本章將對(duì)該系統(tǒng)的程序做詳細(xì)分析。首先分析主程序的流程，其主程序程序流程圖如圖3.1所示程序入口初始化各寄存器初始化Timer0Timer1啟動(dòng)Timer0Timer1推斷輸入脈沖數(shù)量調(diào)用步進(jìn)電機(jī)程序步進(jìn)電機(jī)停止程序入口初始化各寄存器初始化Timer0Timer1啟動(dòng)Timer0Timer1推斷輸入脈沖數(shù)量調(diào)用步進(jìn)電機(jī)程序步進(jìn)電機(jī)停止圖3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主流程圖無(wú)信號(hào)輸入3.1.1主程序的初始化內(nèi)容如上圖顯示，本設(shè)計(jì)的主程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)潔。程序首先是對(duì)P1口送初值，即給AT89C2051送取一個(gè)占空比為50%的數(shù)據(jù)。（當(dāng)然可送其它占空比數(shù)據(jù)，這里是為了跟好的展示，依據(jù)不同系統(tǒng)的須要，其值可變）。跟著對(duì)數(shù)據(jù)和中斷進(jìn)行初始化MCS-51系列單片機(jī)復(fù)位后，（PC）=0000H，而0003H~002BH分別為各中斷源的入口地址。所以，編程時(shí)應(yīng)在0000H處寫(xiě)一條跳轉(zhuǎn)指令。當(dāng)CPU接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)并予以響應(yīng)后，CPU把當(dāng)前的PC內(nèi)容壓入堆棧中進(jìn)行愛(ài)惜，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。一般應(yīng)在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處寫(xiě)一條跳轉(zhuǎn)指令，并以跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo)地址作為中斷服務(wù)程序的其實(shí)地址進(jìn)行編程。MCS-51系列單片機(jī)復(fù)位后，除SP為07H，P0~P3口為FFH外，其余給內(nèi)存單元內(nèi)容均為00H，所以應(yīng)對(duì)IE、IP進(jìn)行初始化編程，以開(kāi)放CPU中斷，允許某些中斷源中斷和設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)等。3.1.2代碼轉(zhuǎn)換程序人們?nèi)粘Ａ?xí)慣運(yùn)用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)的鍵盤(pán)輸入、輸出以及顯示常接受二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)（即BCD碼）或ASCII碼。因此，在程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常要進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換。各種代碼之間的轉(zhuǎn)換特殊有用，除了硬件邏輯轉(zhuǎn)換之外，程序設(shè)計(jì)中接受算法處理和查表方式。3.2中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序是一種具有特定功能的獨(dú)立程序段。它為中斷源的特定要求服務(wù)，以中斷返回指令結(jié)束。由于工序操作和計(jì)數(shù)請(qǐng)求響應(yīng)接受中斷處理方式，所以中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)成了本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心。在中斷響應(yīng)過(guò)程中，斷點(diǎn)的愛(ài)惜和復(fù)原主要由單片機(jī)內(nèi)部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)，在編寫(xiě)中斷服務(wù)程序時(shí)，主要須考慮是否有須要愛(ài)惜的現(xiàn)場(chǎng)，即指在主程序中用到的寄存器、存儲(chǔ)單元等，在中斷程序中也運(yùn)用了。假如有，則應(yīng)留意不要遺漏；在復(fù)原現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，要留意壓棧和出棧指令必需成隊(duì)運(yùn)用，先入棧的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)后彈出。另外，還要?jiǎng)偤们宄氁密浖宄闹袛鄻?biāo)記。3.2.1中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中接受的是工序操作中斷服務(wù)程序中用延時(shí)表示工序操作的處理過(guò)程。其程序流程圖如圖3.2所示。工序操作中斷程序流程圖工序操作中斷程序流程圖關(guān)中斷否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否愛(ài)惜現(xiàn)場(chǎng)否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否中斷返回（RET）否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否復(fù)原現(xiàn)場(chǎng)否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否開(kāi)中斷否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否圖3.2工序操作程序流程圖否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否否3.3檢測(cè)脈沖及電機(jī)運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)測(cè)速出魚(yú)量傳感器輸出的脈沖是實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟，通過(guò)對(duì)雨量大小的檢測(cè)的信息能精確限制步進(jìn)電極的運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的程序流程圖如圖3.4。Timer0Timer0愛(ài)惜現(xiàn)場(chǎng)關(guān)閉Timer0Timer1讀取Timer1推斷Timer1的值調(diào)用小雨程序處理方案調(diào)用中雨程序處理方案調(diào)用小雨程序處理方案Timer0Timer1清零中斷返回開(kāi)啟Timer0Timer1大于160大于等于80小于等于160小于80圖3.3脈沖檢測(cè)及電機(jī)運(yùn)行程序設(shè)計(jì)第四章汽車(chē)自動(dòng)雨刷限制系統(tǒng)的安裝和調(diào)試4.1電路圖的繪制和PCB板的制作4.1.1電路圖的繪制(1).在Protel中先新建一個(gè)文檔，把所須要的元件載入到文檔里面。(2).再依據(jù)系統(tǒng)電路圖繪制導(dǎo)線，把元件連好線。(3).通過(guò)電氣檢查假如沒(méi)有錯(cuò)誤，那么系統(tǒng)的電路圖就繪制完成。4.1.2PCB板的制作用Protel99設(shè)計(jì)好PCB板，細(xì)致檢查正確無(wú)誤以后就起先制作電路板．其過(guò)程包括打印、轉(zhuǎn)印、蝕刻和鉆孔四個(gè)主要制作工序。下面分別敘述制作過(guò)程。⑴.打印打印是一項(xiàng)特殊重要的工序，干脆關(guān)系著PCB板的質(zhì)量，所以務(wù)必要細(xì)致做好這一工序。把準(zhǔn)備好的熱轉(zhuǎn)印紙放入打印中，確定要留意光滑的一面對(duì)上。打開(kāi)用Protel99設(shè)計(jì)的EDA文件中的PCB文件，單擊菜單欄中的“文件”，“打印設(shè)置”。彈出打印設(shè)置對(duì)話框，選擇你已安裝好的打印機(jī)型號(hào)，帶“Final”的選項(xiàng)，表示分層打印。后帶“Composite”的選項(xiàng)是組合打印。在這里我們選擇“Final”分層打印選項(xiàng)，在打印設(shè)置對(duì)話框下面有三個(gè)按鈕：“Print”、“options”、“Layers”。首先單擊“options”按鈕，彈出打印設(shè)置選項(xiàng)對(duì)話框，勾上“Showhole”選項(xiàng)顯示焊盤(pán)孔。再單擊“Setup”按鈕，在大小選項(xiàng)中選擇A4。在“來(lái)源”選項(xiàng)中，假如只裝有一臺(tái)打印機(jī)，可選用自動(dòng)選擇默盒。如安裝有多臺(tái)打印機(jī)的話就要選擇你所想要打印的打印機(jī)紙盒。要是打印圖紙是長(zhǎng)方形的，而且比較大，可在方向選項(xiàng)中選擇橫向打印。設(shè)置好了“options”對(duì)話框之后單擊確定即可。然后選擇“Layers”板層選項(xiàng)，在這里我們制作的是單層板，所以在“SignalLayers”信號(hào)層選項(xiàng)中只選擇“BottomLayer”項(xiàng)。再選擇“MidLayerpads”項(xiàng)中的“Includeunconnent”包含沒(méi)有連接選項(xiàng)，設(shè)置好后單擊確定。留意，由于考慮到打印機(jī)的原理，為了打印出更好質(zhì)量的PCB圖，在打印之前可以先打印一張廢紙，使打印機(jī)已勻整地加熱，要是打印兩面板時(shí)，兩面的圖形要一起打，不要等到打印機(jī)停一會(huì)再，這樣由于打印機(jī)的熱脹冷縮原理，使打出來(lái)的圖形不太對(duì)稱(chēng)。再有打印雙面板時(shí)，頂層要鏡像。全部打印設(shè)置好后，單擊“Print”，打印機(jī)起先打印。打印出的PCB板圖如附圖2所示。⑵.轉(zhuǎn)印按設(shè)計(jì)好的PCB板大小裁板，這里要裁一塊150mm×110cm的敷銅板，先用畫(huà)筆按尺寸在敷銅板上畫(huà)好邊框。再用鋸跟著畫(huà)好的線路鋸板。裁好后用水磨沙布把敷銅板的敷銅面打磨干凈，沖洗干凈，晾干。接上熱轉(zhuǎn)印機(jī)的電源，打開(kāi)熱轉(zhuǎn)印機(jī)，將轉(zhuǎn)印溫度設(shè)置成150度。這樣轉(zhuǎn)印機(jī)起先慢慢加熱。把打印好的轉(zhuǎn)印紙光滑的一面對(duì)上敷銅板的敷銅面，要留意四邊留出的邊寬度一樣，對(duì)好后把要送進(jìn)轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)印的開(kāi)頭的一邊打折。當(dāng)熱轉(zhuǎn)印機(jī)的溫度上升到150攝氏度的時(shí)候，當(dāng)心把打了折的一面慢慢送進(jìn)熱轉(zhuǎn)印機(jī)起先轉(zhuǎn)印，手慢慢的用力往里推，要推到敷銅板確定已以進(jìn)去的時(shí)候才放開(kāi)手。轉(zhuǎn)印好后，要等銅板上溫度降低以后才能撕掉轉(zhuǎn)印紙，否則將會(huì)使打印在上面的線條一并撕掉，但溫度也不要太低，溫度太低敷銅板和紙就帖得比較緊，很難撕掉，效果也明顯不好。⑶.蝕刻轉(zhuǎn)印好的線路板必需經(jīng)過(guò)檢查、修板，直至確認(rèn)無(wú)誤后便可以進(jìn)行腐蝕了。蝕刻，有人亦叫“爛板”。這是指通過(guò)化學(xué)物質(zhì)，把經(jīng)過(guò)印刷的敷銅板的非愛(ài)惜部分的銅箔腐蝕掉。蝕刻可以通過(guò)一份固體三氯化鐵兌兩份水配置而成進(jìn)行，在這里用鹽酸和雙氧水1：1配置進(jìn)行腐蝕，步驟如下：首先，配置腐蝕液，可以用鹽酸和雙氧水1：1配置而成?？梢杂盟芰吓杌蛱沾膳枋⒏g液，把要腐蝕的線路板浸沒(méi)在溶液之中，來(lái)回晃動(dòng)線路板以加快腐蝕速度。腐蝕操作時(shí)要特殊留意駕馭蝕刻時(shí)間。時(shí)間太長(zhǎng)，腐蝕過(guò)久會(huì)把線路板的線條弄細(xì)甚至全部腐掉，造成廢品。這點(diǎn)在蝕刻的線條較細(xì)時(shí)尤為重要。但是，假如蝕刻時(shí)間太短，則有些應(yīng)當(dāng)爛掉的銅箔還沒(méi)有完全蝕刻掉也會(huì)影響線路板的質(zhì)量，增加修板的工作量。一般來(lái)說(shuō)，新配置的腐蝕液的蝕刻時(shí)間約5分鐘左右。較陳舊的溶液須延長(zhǎng)，但若腐蝕時(shí)間超過(guò)2小時(shí)，，則必需更換新液。其次，要用清水沖洗，徹底把三氯化鐵溶液去掉，否則會(huì)使線路邊沿發(fā)黃，影響質(zhì)量。⑷.鉆孔腐蝕完畢后，僅僅是塊半成品，必需經(jīng)過(guò)鉆孔和刷助焊劑等工序。線路板上的孔眼確定了焊接元件的位置，干脆關(guān)系到安裝元件的質(zhì)量，因此要求按實(shí)際元件引腳的大小或圖紙所標(biāo)示尺寸鉆孔。先確定鉆頭是否鋒利，要不就先換上鋒利的鉆頭再起先鉆孔，大小不一的孔要接受不同型號(hào)的鉆頭。下鉆的時(shí)候鉆頭要對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)的正中心。鉆好孔以后我們須要用細(xì)紗布將板面打磨光滑，這樣可以去掉焊盤(pán)的毛刺和PCB表面留下的墨痕，我們可以利用細(xì)紗布邊沖水邊打磨。在打磨過(guò)程中不行以太用力，否則會(huì)將銅線條擦掉。打磨完畢后擦干，涂上酒精松香水，晾干就得到一塊所需的電路板。4.2元件的識(shí)辯和檢測(cè)在安裝元件前要先相識(shí)和檢測(cè)元件，一些常見(jiàn)元件的相識(shí)和檢測(cè)如下：色環(huán)電阻：在此運(yùn)用的是五個(gè)色環(huán)標(biāo)記的電阻。此類(lèi)電阻前兩環(huán)表示有效數(shù)字，第三環(huán)表示倍率，和前三環(huán)距離較大的第四環(huán)表示允許偏差。二極管：在此裝置中要用到一般二極管和發(fā)光二極管，在一般二極管中有白色環(huán)標(biāo)記的那頭為負(fù)極。對(duì)于發(fā)光二極管一般引腳長(zhǎng)的那端為正極，引腳短的那端為負(fù)極。電容：電容在這里用到的是瓷片電容和電解電容，其外圍上面都有標(biāo)記，只需檢測(cè)其好壞。在利用萬(wàn)用表檢測(cè)時(shí)要留意假如為電解電容紅表筆應(yīng)接正極，黑表筆接負(fù)極。對(duì)于2200pF一下的電容用萬(wàn)用表R×10KΩ或R×100KΩ測(cè)量，2200pF以上可以用R×1KΩ或R×100KΩ檔測(cè)量。檔次調(diào)整好了和表筆接好后，視察萬(wàn)用表指針是否較大的偏轉(zhuǎn)，然后由最大的偏轉(zhuǎn)慢慢的減小至最小值（或零），假如時(shí)上述狀況則證明該電容有充、放電的功能，為好電容。假如發(fā)覺(jué)萬(wàn)用表指針不偏轉(zhuǎn)說(shuō)明該電容開(kāi)路。當(dāng)萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)至最大（阻值為零）說(shuō)明該電容已擊穿。不過(guò)，一般對(duì)于新電容是不需檢測(cè)的。4.3元件的安裝焊接和系統(tǒng)功能調(diào)試4.3.1元件安裝的基本要求和原則制造電子產(chǎn)品，牢靠性和平安是二個(gè)重要因素,而零件的安裝對(duì)于保證產(chǎn)品的平安牢靠是至關(guān)重要的。如何疏忽都可能造成整機(jī)工作失常，甚至導(dǎo)致更為嚴(yán)峻的后果。元件安裝時(shí)要保證導(dǎo)通和絕緣的電器性能、保證機(jī)械強(qiáng)度、抱著那個(gè)傳熱的要求和安裝時(shí)接地和屏蔽要充分利用。為達(dá)到產(chǎn)品的牢靠和平安，安裝時(shí)應(yīng)遵循一些基本的要求和原則。⑴元件安裝的基本要求①保證導(dǎo)通和絕緣的電氣特性，電氣連接的通和斷是安裝的核心這里所說(shuō)的通和斷，不僅是安裝后簡(jiǎn)潔的運(yùn)用萬(wàn)用表測(cè)試的結(jié)果，而且要考慮在振動(dòng)，長(zhǎng)期工作，濕度等自然條件變更的環(huán)境中，都能保證通者恒通，斷者恒斷。②保證機(jī)械強(qiáng)度，電子產(chǎn)品在運(yùn)用過(guò)程中，不行避開(kāi)的須要運(yùn)輸和搬動(dòng)，會(huì)發(fā)生各種有意或無(wú)意達(dá)到振動(dòng)，沖擊，假如機(jī)械安裝不夠堅(jiān)實(shí)，電氣連接不夠牢靠，都有可能因?yàn)榧铀俣鹊乃查g受力使裝置受到損害。③保證傳熱的要求，在安裝中，必需考慮某些零部件在傳熱，電磁方面的要求。④安裝時(shí)接地和屏蔽要充分利用，接地和屏蔽一是消退外辦對(duì)產(chǎn)品的電磁干擾，二是消退產(chǎn)品對(duì)外辦的電碰干擾，三是削減產(chǎn)品內(nèi)部的相互電磁干擾。⑵安裝元件時(shí)應(yīng)留意以下原則①為避開(kāi)因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對(duì)基板的附著力，并防止元器件的袒露部分同印制導(dǎo)線短路，安裝時(shí)元器件應(yīng)離開(kāi)面板約1～2mm。②裝配時(shí)，應(yīng)當(dāng)先安裝那些須要機(jī)械固定元器件，在此裝置中如穩(wěn)壓管、中心芯片插座。③各種元器件的安裝,應(yīng)當(dāng)使它們的標(biāo)記(用色碼或字符標(biāo)注的數(shù)值,精度等)朝上面或易于是辨別的方向,并留意標(biāo)記的讀書(shū)方向一樣(從左到右或從上到下)。④在安裝元件時(shí)應(yīng)和焊接同步進(jìn)行操作。4.3.2元器件的焊接焊接是制造電子產(chǎn)品的重要環(huán)節(jié)之一，假如沒(méi)有相應(yīng)的工藝質(zhì)量保證,如何一個(gè)設(shè)計(jì)精良的電子裝置都難以達(dá)設(shè)計(jì)指示。⑴對(duì)焊點(diǎn)的基本要求①牢靠的電氣連接，焊接是電子線路從物理上實(shí)現(xiàn)電氣連接的主要手段，錫焊連接不是靠壓力而是靠焊接過(guò)程形成的堅(jiān)實(shí)連接的合金層達(dá)到電氣連接的目的。②足夠的機(jī)械強(qiáng)度，焊接不僅起到電氣連接的作用，同時(shí)也是固定元器件，保證機(jī)械強(qiáng)度連接的手段。③光滑整齊的外觀，良好的焊點(diǎn)要求焊料用量恰到好處，外表有金屬光澤，沒(méi)有粒尖，橋接等現(xiàn)象，并且不傷及導(dǎo)線的絕緣層及相鄰元器件。⑵焊接前的準(zhǔn)備為了提高焊接的質(zhì)量和速度，避開(kāi)虛焊等缺點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在裝配以前對(duì)焊接表面進(jìn)行可焊性處理—鍍錫。鍍錫事實(shí)上就是液態(tài)焊錫對(duì)被焊金屬表面浸潤(rùn)，形成以層既不同于被焊接金屬又不同于焊錫的結(jié)合層，由這個(gè)結(jié)合層將焊錫于待焊金屬這兩種性能，萬(wàn)分都不相同材料堅(jiān)實(shí)連接起來(lái)。鍍錫有以下工藝要求：①待鍍表面應(yīng)當(dāng)清潔。②溫度要足夠高，被焊金屬表面的溫度，應(yīng)當(dāng)接近焊錫現(xiàn)貨時(shí)的溫度，才能于焊錫形成良好的結(jié)合層。在這里我們用烙鐵接近元器件引腳對(duì)其進(jìn)行回?zé)?。③要運(yùn)用有效的助焊劑，在焊接電子產(chǎn)品時(shí)，廣泛運(yùn)用酒精松香水作為助焊劑。這種助焊劑無(wú)腐蝕性，在焊接時(shí)支除氧化膜，增加焊錫的流淌性，使焊點(diǎn)牢靠美觀，在制作該裝置種我們也運(yùn)用酒精松香水作為助焊劑。⑶焊接操作在做和焊接前準(zhǔn)備工作后就可對(duì)元器件進(jìn)行焊接操作了，在這里用35W的圓斜面外熱式烙鐵對(duì)其進(jìn)行焊接，在焊接時(shí)駕馭好的電