自動往返電動小汽車

XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文一.畢業(yè)實踐任務(wù)書無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)實踐任務(wù)書課題名稱： 自動往返電動小汽車指導(dǎo)教師： XXXXXXX 職 稱：講 師指導(dǎo)教師： 職 稱：專業(yè)名稱：XXXXXXXX 班 組：XXXXXX學(xué)生姓名： XXXXXXX 學(xué) 號： 05一.課題需要完成的任務(wù)：設(shè)計并制作一個能自動往返于起跑線與終點線間的小汽車。允許用玩具汽車改裝，但不能用人工遙控（包括有線和無線遙控）。A B C D E F G0.5m限速區(qū)1m0.5m3-6m3-6m0.5mCL2mK1終點線起跑線圖1跑道頂視圖1XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文跑道寬度0.5m，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各點處畫有2cm寬的黑線，各段的長度如圖所示。設(shè)計要求1、車輛從起跑線出發(fā)（出發(fā)前，車體不得超出起跑線），到達終點線后停留10秒，然后自動返回起跑線（允許倒車返回）。往返一次的時間應(yīng)力求最短（從合上汽車電源開關(guān)開始計時）。達終點線和返回起跑線時，停車位置離起跑線和終點線偏差應(yīng)最?。ㄒ攒囕v中心點與終點線或起跑線中心線之間距離作為偏差的測量值） 。D～E間為限速區(qū)，車輛往返均要求以低速通過， 通過時間不得少于 8秒，但不允許在限速區(qū)內(nèi)停車。二.課題計劃： 熟悉課題，可行性方案分析及方案論述。 查閱資料，設(shè)計各部分硬件。 畫原理圖，印刷線路板。 編寫程序驗證部分硬件。 寫出畢業(yè)論文。計劃答辯時間：4.21-4.28系（部、分院）2006年02年18日2XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文二.外文翻譯VIDEOCASSETTEBeforethevideocassetterecordertherewasthemovieprojectorandscreen.Perhapsyourememberyourfifth-gradeteacherpullingdownascreen—orDadhangingasheetonthewall, readytoshowvisiting friendstheenthralling accountofyoursummervacation attheshore. Justasthefilmgotstarted,theprojectorbulboftenblewout.Thosedaysdidhaveoneadvantage,though:thescreenwaslight,paper-thinandcouldberolledintoaportabletube.Comparethatwithbulkytelevisionandcomputerscreens,andtheprojectorscreeninvokesmorethanjustnostalgia.Couldyesterday'sconveniencebemarriedtotoday'stechnology?Theanswerisyes,thankstoorganiclight-emittingmaterialsthatpromisetomakeelectronicviewingmoreconvenientandubiquitous.Usedindisplays,theorganicmaterialsarebrighter,consumelessenergyandareeasiertomanufacture(thuspotentiallycheaper)thancurrentoptionsbasedonliquidcrystals.Becauseorganiclight-emittingdiodes(OLEDs)emitlight,theyconsumesignificantlylesspower,especiallyinsmallsizes,thancommonliquid-crystaldisplays(LCDs),whichrequirebacklighting.OLEDsalsoofferseveralexcitingadvantagesovercommonLEDs:thematerialsdonotneedtobecrystalline(thatis,composedofapreciselyrepeatingpatternofplanesofatoms),sotheyareeasiertomake;theyareappliedinthinlayersforaslimmerprofile;anddifferentmaterials(fordifferentcolors)canbepatternedonagivensubstratetomakehigh-resolutionimages.Thesubstratesmaybeinexpensiveglassorflexibleplasticorevenmetalfoil.Inthecomingyears,large-screentelevisionsandcomputermonitorscouldrollupforstorage.Asoldiermightunfurlasheetofplasticshowingareal-timesituationmap.Smallerdisplayscouldbewrappedaroundaperson's forearmorincorporated into clothing. Usedinlighting3XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文fixtures,thepanelscouldcurlaroundanarchitecturalcolumnorliealmostwallpaperlikeagainstawallorceiling.LEDscurrentlyhavelongerlifetimesthanorganicemitters,anditwillbetoughtobeatthewidespreadLEDforuseinindicatorlamps.ButOLEDsarealreadydemonstratingtheirpotentialfordisplays.Theirscreensputoutmorethan100candelaspersquaremeter(abouttheluminanceofanotebookscreen)andlasttensofthousandsofhours(severalyearsofregularuse)beforetheydimtohalftheiroriginalradiance.Closeto100companiesaredevelopingapplicationsforthetechnology,focusingonsmall,low-powerdisplays[seeboxonpage80].Initialproductsincludeanonflexible2.2-inch(diagonal)displayfordigitalcamerasandcellularphonesmadejointlybyKodakandSanyo,introducedin2002,anda15-inchprototypecomputermonitorproducedbythesamecollaborativeventure.Theglobalmarketfororganicdisplaydeviceswasabout$219millionin2003andisprojectedtojumpto$3.1billionby2009,accordingtoKimberlyAllenofiSuppli/StanfordResources,amarket-researchfirmspecializingindisplays.一、WhatLEDtoOLEDCRYSTALLINEsemiconductors—theforerunnersofOLEDs—tracetheirrootsbacktothedevelopmentofthetransistorin1947,andvisible-lightLEDswereinventedin1962byNickHolonyak,Jr.Theywerefirstusedcommerciallyastinysourcesofredlightincalculatorsandwatchesandsoonafteralsoappearedasdurableindicatorlightsofred,greenoryellow.(Whensuitablyconstructed,LEDsformlasers,whichhavespawnedtheoptical-fiberrevolution,aswellasopticaldatastorageoncompactdiscsanddigitalvideodiscs.)SincetheadventoftheblueLEDinthe1990s[see“BlueChip,”byGlennZorpette;ScientificAmerican,August2000],full-color,large-screentelevisiondisplaysmadefromhundredsofthousandsofLEDchipshaveappearedinspectacularfashiononskyscrapersandinarenas[see“InPursuitoftheUltimateLamp,”byM.GeorgeCrawford,NickHolonyak,Jr.,andFrederickA.Kish,Jr.;ScientificAmerican,February2001].YetthesmallersizesusedindevicessuchasPDAs(personaldigitalassistants)andlaptopsarenotas4XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文practical.LEDsandOLEDsaremadefromlayersofsemiconductors —materialswhoseelectricalperformanceismidwaybetweenanexcellentconductorsuchascopperandaninsulator suchasrubber. Semiconductingmaterials,suchassilicon, haveasmallenergygapbetweenelectrons that areboundandthosethatarefreetomovearoundandconductelectricity.Givensufficient energy in the form of anapplied voltage, electrons can“jump”thegapandbeginmoving,constitutinganelectricalcharge.Asemiconductorcanbemadeconductivebydopingit;iftheatomsaddedtoalayerhaveasmallernumberofelectronsthantheatomstheyreplace,electronshaveeffectivelybeenremoved,leavingpositivelycharged“holes”andmakingthematerial“p-type.”Alternatively,alayerthatisdopedsothatithasanexcessofnegativelychargedelectronsbecomes“n-type”[seeboxonoppositepage].Whenanelectronisaddedtoap-typematerial,itmayencounteraholeanddropintothelowerband,givingupanamountofenergy(equaltotheenergygap)asaphotonoflight.Thewavelengthdependsontheenergygapoftheemittingmaterial.Fortheproductionofvisiblelight,organicmaterialsshouldhaveanenergygapbetweentheirlowerandhigherconductionbandsinarelativelysmallrange,abouttwotothreeelectronvolts.(Oneelectronvoltisdefinedasthekineticenergygainedbyanelectronwhenitisacceleratedbyapotentialdifferenceofonevolt.Aphotonwithoneelectronvoltofenergycorrespondstotheinfraredwavelengthof1,240nanometers,andaphotonoftwoelectronvoltshasawavelengthhalfasmuch—620nanometers—areddishcolor.)二、ASurprisingGlowORGANICsemiconductorsareformedasaggregatesofmoleculesthatare,inthetechnologiesbeingpursued,amorphous—asolidmaterial,butonethatisnoncrystallineandwithoutadefiniteorder.Therearetwogeneraltypesoforganiclightemitters,distinguishedby“small”and“l(fā)arge”moleculesizes.Thefirstpracticalp-n-typeorganicLED,basedonsmallmolecules,wasinventedin1987byChingW.TangandStevenA.VanSlykeofEastmanKodak,afterTangnoticedasurprisinggreenglowcomingfromanorganicsolarcellhewasworkingon.Theduorecognizedthatbyusing5XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文twoorganicmaterials,oneagoodconductorofholesandtheotheragoodconductorofelectrons,theycouldensurethatphotonemissionwouldtakeplacenearthecontactarea,orjunction,ofthetwomaterials,asinacrystallineLED.Theyalsoneededamaterialthathelditselectronstightly,meaningthatitwouldbeeasytoinjectholes.Forthelighttoescape,oneofthecontactsmustbetransparent,andthescientistsbenefitedfromthefortunatefactthatthemostwidelyusedtransparentconductingmaterial,indiumtinoxide,bounditselectronssuitablyforp-typecontactmaterial.Thestructuretheycameupwithhasnotchangedmuchovertheyearsandisoftencalled“Kodak-type,”becauseKodakhadthebasicpatent[seeboxonoppositepage].Beginningwithaglasssubstrate,differentmaterialsaredepositedlayerbylayer.Thisprocessisaccomplishedbyevaporatingtheconstituentmaterialsandlettingthemcondenseonthesubstrate.Thetotalthicknessoftheorganiclayersisonly100to150nanometers,muchthinnerthanthatofaconventionalLED(whichisatleastmicronsinthickness)andlessthan1percentofthethicknessofahumanhair.Becausethemoleculesofthematerialsusedarerelativelylightweight—evenlighterthanasmallprotein—theKodak-typeOLEDsarereferredtoas“smallmolecule”O(jiān)LEDs.Aftertheirinitialinsight,TangandVanSlyketinkeredwiththedesigntoincreaseefficiency.Theyaddedasmallamountofthefluorescentdyecoumarintotheemittermaterialtris(8-hydroxy-quinoline)aluminum.Theenergyreleasedbytherecombinationofholesandelectronswastransferredtothedye,whichemittedlightwithgreatlyincreasedefficiency.Depositionofadditionalthinlayersofindiumtinoxideandothercompoundsnexttotheelectrodesalteredtheinteractionofthethickerlayersandalsoimprovedtheefficiencyoftheinjectionofholesandelectrons,therebyfurtheruppingtheoverallpowerefficiencyofthefluorescentOLED.OrganicLEDsofthissmall-moleculetypeareusedtomakered,greenandbluelight,withgreenlighthavingthehighestefficiency.Suchgreen-emittingOLEDscanexhibitluminousefficienciesof10to15candelasperampere—aboutasefficientascommercialLEDstoday—and6XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文sevento10lumensperwatt,valuesthatarecomparabletothoseforcommonincandescentlamps.錄像機在卡匣式錄像機出來之前，我們用的是電影放映機與屏幕。或許你還記得，小學(xué)五年級時老師把屏幕拉下來的情景， 或是老爸把屏幕掛在墻上，準備讓來訪的朋友觀看你們家夏日海灘假期的迷人影像。 但是常常影片才剛開始播放，放映機的燈泡卻燒壞了。盡管如此，早期的東西有個優(yōu)點：屏幕的重量很輕，像紙一樣薄，而且可以卷成筒狀方便攜帶，這比笨重的電視或計算機屏幕強多了。映像屏幕引發(fā)的不僅是懷舊之情而已，我們不禁要想，昨日的便利有沒有可能與今日的技術(shù)結(jié)合起來呢？答案是有可能！有機發(fā)光材料將使得電子式觀賞更為方便而普及。有機材料做成的顯示器，比現(xiàn)在液晶所做的顯示器更明亮、更省能源、也更容易制造（因此可能更便宜）。由于有機發(fā)光二極管（ organic light-emitting diode, OLED）本身會發(fā)光，所以它的耗電量比常見的液晶顯示器（ LCD）少很多，特別是在小尺寸的時候，因為LCD需要用到背光光源。比起常見的LED，OLED還有一些很棒的優(yōu)點：由于使用的材料不需呈晶態(tài)（也就是由原子排成的平面，一層層精確地重復(fù)堆積組成），所以較容易制造；它們是以薄層重迭而成，所以有較薄的剖面；不同的材料（產(chǎn)生不同的色光）可以在基板上排出圖案，以產(chǎn)生高分辨率的影像。基板的材質(zhì)可以是便宜的玻璃、可彎曲的塑料，甚至金屬箔片。不遠的將來，大尺寸電視以及計算機屏幕將可以卷起來存放。士兵可以攤開一塊塑料，上面顯示了實時的戰(zhàn)情地圖。尺寸較小的顯示器可以卷繞在手臂上，或是與衣服結(jié)合。當成固定照明時，面板可以卷曲在建筑物的圓柱上，或是幾乎像壁紙一樣貼在墻上或天花板上。現(xiàn)在發(fā)光二極管（LED）的壽命比有機發(fā)光裝置來得長，而且OLED將來要打敗隨處可見的LED指示燈也很困難。不過OLED已經(jīng)展露出做為顯示器的潛力，其屏幕放出的亮度每平方公尺超過100燭光（約是筆記型計算機的亮度），而且使用數(shù)萬個小時后（正常使用可以撐好幾年），亮度才會減成原來的一半。接近100家公司正在發(fā)展這項技術(shù)的應(yīng)用，目前主力放在小尺寸且低耗電的顯示器（見39頁〈有機顯示器走入市場〉）。初期的產(chǎn)品包括用在數(shù)字相機及手機的2.2吋（對角線）不可撓曲式顯示器，由柯達及三洋聯(lián)合制造，已在2002年問世，他們還開發(fā)出15吋計算機屏幕的原型。iSuppli/Standford資源顧問公司的艾倫（KimberlyAllen）指出，2003年，有機顯示裝置在全球有2.19億7XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文美元的市場，預(yù)估到 2009年時將躍升為31億美元。1、從LED到OLED晶態(tài)半導(dǎo)體（OLED的前身）的起源，可以追溯到1947年發(fā)展出來的晶體管，可見光LED則是1962年由哈隆亞克（NickHolonyak,Jr.）所發(fā)明。它們在商業(yè)上最初的應(yīng)用是做為計算器及手表的紅色小光源，后來很快地成為耐用的紅、綠、黃指示燈（經(jīng)過適當?shù)难b配，LED可以放出雷射，這曾催生出光纖通訊革命，還有CD及DVD的光學(xué)數(shù)據(jù)儲存技術(shù)）。自從1990年代發(fā)展出藍光LED之后（見延伸閱讀1），摩天大樓以及廣場上開始出現(xiàn)壯觀的全彩大屏幕電視墻，它們是由數(shù)十萬個LED芯片所組成（見延伸閱讀2）。不過，要將它們應(yīng)用在個人數(shù)字助理（PDA）及筆記型計算機等小型裝置上，卻并不實際。LED與OLED是由一層層的半導(dǎo)體做出來的。半導(dǎo)體是導(dǎo)電程度介于極佳導(dǎo)體（如銅）以及絕緣體（如橡膠）之間的材料。半導(dǎo)體材料（如硅）中，被束縛的電子與可自由運動并導(dǎo)電的電子，兩者間的能隙不大。施加電壓給予足夠的能量，電子就可以跳過能隙并開始移動導(dǎo)電。經(jīng)過摻雜（doping）之后，半導(dǎo)體更容易導(dǎo)電；如果外加原子的電子數(shù)比被換掉的原子的電子數(shù)少，則形同拿掉電子，因此留下帶正電的「電洞」，使材料變?yōu)椤竝–型」。反過來，如果摻雜之后有多的負電電子，材料就變?yōu)椤竛–型」（見38頁〈透視有機發(fā)光結(jié)構(gòu)〉）。將電子添加到p–型材料，則電子可能在遇到電洞后掉到較低的能帶，放出能量與能隙相同的光子，其波長取決于發(fā)光材料的能隙大小。要產(chǎn)生可見光，有機材料的低能帶與高能導(dǎo)帶間的能隙大小必須落在狹窄的范圍內(nèi)，大約2~3電子伏特。我們把一個電子被一伏特的電位差加速后所得到的動能定義為一電子伏特。能量為一電子伏特的光子波長為1240奈米，相當于紅外線的波長；能量為二電子伏特的光子波長為620奈米，其顏色偏紅。2、意料之外的亮光有機半導(dǎo)體是由分子所聚集而成的，現(xiàn)有技術(shù)用的是非晶態(tài)物質(zhì)，它是固體材料，但卻是缺乏規(guī)律排列的非結(jié)晶狀態(tài)?，F(xiàn)有兩大類的有機發(fā)光材料，系以分子的「大」或「小」做區(qū)分。1987年時，美國柯達公司的鄧青云（ChingW.Tang）注意到他所研究的有機太陽能電池竟然發(fā)出綠色的輝光，促成他與范斯萊克（StevenA.VanSlyke）共同發(fā)明出第一個實用的p-n型有機LED，其組成為小分子。這對拍檔了解到，使用兩種有機材料，其中一種為電洞的良導(dǎo)體，另一種為電子的良導(dǎo)體，他們就能在兩種材料接觸的區(qū)域（或接面）處放出光子，這跟晶態(tài)LED發(fā)光的情況一樣。為了較容易注入電洞，他們還需要能把電子抓牢的材料。如果要讓光能跑出來，其中一邊的接觸區(qū)域必須是透明的，幸運的是，最被廣泛使用的透明導(dǎo)電材料氧化銦錫，正巧能抓牢電子，因此適合做為 p–型接8XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文觸材料。這幾年來他們發(fā)明的結(jié)構(gòu)沒什么改變，通常稱為「柯達型」，因為柯達擁有基本的專利（見下頁〈透視有機發(fā)光結(jié)構(gòu)〉）。制作過程要將組成的材料蒸發(fā)，然后凝結(jié)在基板上。先從玻璃基板開始，將不同的材料一層層堆積在上面。有機層的總厚度只有100~150奈米，還不到頭發(fā)直徑的1%，遠較傳統(tǒng)的LED薄（它們的厚度至少是微米）。由于組成材料的分子很輕，甚至比小型蛋白質(zhì)還輕，所以柯達型的OLED被稱為「小分子」OLED。這種小分子型態(tài)的OLED可以做出紅綠藍三色光，其中綠光的發(fā)光效率最高。綠光OLED的發(fā)光效率每安培達到10~15燭光（和當今市售的LED效率差不多），以及每瓦特7~10流明，這個數(shù)值和一般的白熾燈差不多。三、畢業(yè)實踐調(diào)研報告時間過得真快，一個多月已經(jīng)過去，在這一個多月的時間里我們對畢業(yè)設(shè)計的課題做了深入的研究，查閱了大量的資料，對單片機，脈沖寬度調(diào)制，L298N，步進電機等有了更深的認識和了解。單片機，作為嵌入式系統(tǒng)發(fā)展中不可或缺的一部分，它也占有了市場一定的份額。但單片機的運用在中國并沒有做強做大。 對它的設(shè)計、開發(fā)都只是運用在很局限的一定范圍與有限的領(lǐng)域。 造成這方面的因素很多。其中最大的因素是國內(nèi)的單片機技術(shù)不成熟，核心技術(shù)受制于人。且以美國為首的發(fā)達國家都限制對中國出售高性能的芯片。由于芯片功能等限制而無法制出穩(wěn)定度高、性能優(yōu)秀、與功能強大的產(chǎn)品出來。但很欣慰的是：我們中國有著一批精于此道的業(yè)作玩家！因為他們對技術(shù)的熱愛與追求，我們中國在程序方面一點都不比發(fā)達國家的程序員差勁！ 他們也不遣于力的共享他們的資料，共享他們在做實物時的實驗數(shù)據(jù)， 甚至公開他們做完實物后的心得體會。正是于是在這樣的環(huán)境中，我們才更有理由相信：中國的明天會更加美好！單片微型計算機技術(shù)受到重視是在20世紀80年代中期。從那時起，介紹單片微型計算機技術(shù)的書籍不斷問世。各高等院校相繼開設(shè)了單片機及接口技術(shù)課程。對于大多數(shù)讀者來說正是通過學(xué)習(xí)通用單片機而進入單片機領(lǐng)域的，而通用單片機的功能再強也無法滿足所有產(chǎn)品的功能需要，因此，設(shè)計者必須按照所設(shè)計的產(chǎn)品對其系統(tǒng)進行擴展，系統(tǒng)擴展就需要使用各種接口電路。因此。從某種意義上講。單片微型計算機技術(shù)應(yīng)用水平的高低就是單片微型計算機技術(shù)的高低。9XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文單片機，作為我的專業(yè)技術(shù)課之一的內(nèi)容，一向是我所喜歡的東西。這次通過做《自動往返電動小汽車》這個課程設(shè)計，我想我會在理論上更一步充實自己，也希望自己能在這方面以后有所建樹。PWM控制是交流調(diào)速系統(tǒng)的控制核心，任何控制算法的最終實現(xiàn)幾乎都是以各種PWM控制方式完成的。目前已經(jīng)提出并得到實際應(yīng)用的PWM控制方案就不下十幾種，關(guān)于PWM控制技術(shù)的文章在很多著名的電力國際會議上，如PESC，IECON，EPE年會上已形成專題。尤其是微處理器應(yīng)用于PWM技術(shù)并使之數(shù)字化以后，花樣是不斷翻新，從最初追求電壓波形的正弦，到電流波形的正弦，再到磁通的正弦；從效率最優(yōu)，轉(zhuǎn)矩脈動最少，再到消除噪音等，PWM控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新和不斷完善的過程。到目前為止，還有新的方案不斷提出，進一步證明這項技術(shù)的研究方興未艾。其中，空間矢量PWM技術(shù)以其電壓利用率高、控制算法簡單、電流諧波小等特點在交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了越來越多的應(yīng)用。通常PWM配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機調(diào)速，非常簡單，且調(diào)速范圍廣。脈沖寬度調(diào)制（PWM）器件是開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心部分。它的出現(xiàn)，使開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計大大簡化，而性能卻不斷提高。用PWM器件設(shè)計的開關(guān)穩(wěn)壓電源以其體積小、重量輕、效率高，可靠性好等顯著優(yōu)勢在民用電子產(chǎn)品和軍用電子裝備中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著開關(guān)穩(wěn)壓電源的快速發(fā)展，PWM器件己成為專用集成電路中的重要組成部分和獨立的類別。但由于PWM器件內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作狀態(tài)模式多樣，測試參數(shù)類別繁多，使PWM器件的測試成為器件測試中的一個難點。美國國家半導(dǎo)體公司(NationalSemiconductor)日前宣布推出一款高度集成的伏(V)脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器，這款新產(chǎn)品的推出顯示該公司在高電壓電源管理技術(shù)方面仍然領(lǐng)先同業(yè)。這款專為正向轉(zhuǎn)換器而設(shè)的控制器采用電源分配結(jié)構(gòu)普遍采用的有源鉗位/復(fù)位技術(shù)，不但可支持較高的開關(guān)頻率，而且無論在效率及供電密度方面，都比傳統(tǒng)的正向穩(wěn)壓器優(yōu)勝，最適用于通信系統(tǒng)、汽車、配電式與工業(yè)用電源供應(yīng)系統(tǒng)以及多輸出電源供應(yīng)器。L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路,是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機輸出電壓最高可達 50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的 IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便，且價格不高 ,L298型雙H橋式驅(qū)動器是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，10XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率， 就可以對步進電機進行調(diào)速。 步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是， 它是通過輸入脈沖信號來進行控制的， 即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。步進電機是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機控制。步進電機可分為反應(yīng)式步進電機（簡稱 VR）、永磁式步進電機（簡稱 PM）和混合式步進電機（簡稱HB）。步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是，它是通過輸入脈沖信號來進行控制的，即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。步進電機的驅(qū)動電路根據(jù)控制信號工作， 控制信號由單片機產(chǎn)生。其基本原理作用如下：1.控制換相順序通電換相這一過程稱為脈沖分配。例如：三相步進電機的三拍工作方式，其各相通電順序為A-B-C－D,通電控制脈沖必須嚴格按照這一順序分別控制A,B,C，D相的通斷。2.控制步進電機的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相通電，步進電機正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機就反轉(zhuǎn)。3.控制步進電機的速度 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速。自動往返電動小汽車，作為一種課題而言，最早的設(shè)計出現(xiàn)在大學(xué)生電子制作大賽中。而且在四天三夜的團隊合作中，的的確確是把事物開發(fā)了出來。在網(wǎng)絡(luò)上這方面的資料也相對比較好找。希望自己也能夠在短時間內(nèi)通過資料的參考與自己的思考，能夠拿出自己的東西。至于其實用價值，在智能玩具電動小車中有很廣泛的運用。如果批量生產(chǎn)制作，應(yīng)該有很大的價值利潤空間。 但隨著技術(shù)的發(fā)展與進步，這樣產(chǎn)品在近年來已經(jīng)被淘汰的差不多了。從推廣到市場的反映來看，有一定銷路。還有，在去年的新一屆世界自動化展覽會上， 日本推出的會翻的機器人，代表日本在這方面有很高的水平了！我剛從報紙上看到日本剛推出的測距儀有很高的精確度！我從內(nèi)心感到國內(nèi)技術(shù)上的落后！鑒于此，我查了有關(guān)論壇里的貼子。從貼子中還得出這樣的結(jié)論：中國的報紙刊物的水份太多，沒有什么力度。臺灣方面的資深高手都訂閱日方的某些刊物來使自己保持進步。11XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文中國雖然在這方面有了很大的發(fā)展，但我們同時也看到了與先進水平的差距，我們要不斷的努力發(fā)展自己。四.畢業(yè)設(shè)計說明書摘要本系統(tǒng)以單片機為核心，采用 intel8253 型微型計算機接口電路產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制波，設(shè)計了一種用脈沖計數(shù)控制小汽車行程的系統(tǒng)。利用光電檢測器，對跑道中的黑線進行監(jiān)測，CPU通過對黑線標志進行檢測分析利用靈活的單片機軟件編程與其相結(jié)合實現(xiàn)對小汽車的前進，加速，減速，并實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向功能。使用L298N型橋式驅(qū)動器，實現(xiàn)對直流的一種簡單有效的 PWM調(diào)速方法。使驅(qū)動電路效率提高，更加簡單。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，實驗測試結(jié)果滿足要求。關(guān)鍵詞 Intel8253 L298N 自動往返小車4.1方案論證速度控制我們對兩個方案進行了比較：方案一：采用 D/A變換電路將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成控制電機電壓的模擬量。再利用電平的高低達到調(diào)速的目的。原理框圖如圖 1所示。本方案達到了利用 CPU輸出的數(shù)字量精確控制模擬量的目的。但愿電路比較復(fù)雜，成本較高。方案二：采用脈寬調(diào)制方式（PWM）從I/O口輸出不同占空比的脈沖，經(jīng)濾波后獲得不同高低電平控制電機。本方案可以達到對速度的控制要求，且控制簡單易實現(xiàn)。通過比較明顯方案二最單潔清晰、容易實現(xiàn)、速度快、精度高。從系統(tǒng)指標要求來看，對速度要求較高，低速與高速之間差別較大，且準確度要求高，各個速度之間的切換也要求簡單、迅速。采用方案二可利用單片機運行速度快的特點進行速度的快速調(diào)整，且方案二速度準確度高、級數(shù)多容易達到系統(tǒng)指標要求，所以我們選用方案二作為控制部分具體實施的方案 方向控制方案一：利用繼電器控制電機電壓極性以控制方向。該方案雖可實現(xiàn)方向控制，但繼電器驅(qū)動耗電量大，且因有觸點動作，易對電路造成干擾。方案二：采用電12XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文子開關(guān)電路。本方案通過改變控制端電平值改變電機兩端電壓極性控制方向。采用電子開關(guān)電器具有轉(zhuǎn)換速度快、無觸點、和控制容易的優(yōu)點。兩種方案相比，方案二有較明顯的優(yōu)勢，且符合要求。速度控制方案一：利用單片機控制，調(diào)用不同的電壓輸出實現(xiàn)速度的控制， 低電壓對應(yīng)與慢車，高電壓對應(yīng)于快車，零電壓對應(yīng)與停車，電壓極性相反實現(xiàn)小車的反向行駛。方案二：利用 Intel8253三個計數(shù)器的不同工作方式控制脈沖寬度調(diào)制的輸出，實現(xiàn)對小車的加速，減速，停車，反向行駛的控制。兩種方案相比較，方案二較方案一更簡單，方便。只需要控制不同的占空比就可以實現(xiàn)同樣的功能，且調(diào)速的范圍較大。驅(qū)動電路方案一：通過模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)，例如用 555搭成的觸發(fā)電路。方案二：使用內(nèi)部集成有兩個橋式電路專用芯片L298N所組成的電機驅(qū)動電路，利用內(nèi)部的橋式電路來驅(qū)動直流電機。比較兩個方案，方案一電路的占空比不能自動調(diào)節(jié)，不能用于自動控制小車的調(diào)速。方案二完全可以模擬任意頻率，占空比隨意調(diào)節(jié)的PWM信號輸出，不言而喻我們選擇后者。至此我們的自動往返電動小汽車的大體方案已經(jīng)出來了。采用光電檢測傳感器采集信號為單片機8051提供中斷源，Intel8253控制脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)電動小車的速度控制，正反轉(zhuǎn)的實現(xiàn)等功能。4.2光電檢測電路 光電檢測系統(tǒng)要求通過對系統(tǒng)指標要求分析，小車需自動檢測出起跑線、變速線、終點線等標志線提示CPU控制方向，速度。由于小汽車在行駛過程中要求傳感元件有較高的靈敏度及較高的可靠性，所以我們選用了光電傳感元件對信號進行采集，并給CPU提供檢測信號以供CPU判斷分析。根據(jù)小車所處的位置改變行駛狀態(tài)。光電檢測器采集外部信息傳給INT0作為外部中斷源，遇到黑線將產(chǎn)生一個中斷，計13XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文數(shù)器通過對中斷的計數(shù)確定小車位置， 并對行駛狀態(tài)做出相應(yīng)的反映。 光電檢測1 2連接電路如圖4.1所示。VCCD1U1DLEDQ1P101P10/TP00NPN-PHOTOP112P11/TP01P123P12P02P134P13P034P145P14P04P156U8AP15P057P16P0638P17P07R1R21RES2RES2213INT1P2012INT0P21LM324P22115T1P23114GNDT0P24R331P25VCCEA/VPP262K19X1P27R418X23K9RESETRXDRD1717TXDRDALE/PGNDWR1616CWRPSEN8052圖4.1光電檢測電路 運放U7APWM112VCC由于采集電路得到的光信號轉(zhuǎn)化成電信號后7，4LS0信4號較弱，且含有直流 VCC分量的類正弦波， CPU對其不能進行檢測，所以必須加入一R5個整形放U6大電1KR7GNDOPTOISO2整，但都達不到理B想的效果。為此采用LM324運放整形放大電路（附錄R62中所示）：由2腳輸入0.7V的基準電壓，與3腳的采集信號相比較，放1KGND大電路的輸入為正弦波，輸出波形為受正弦波控制的方波。 工作過程當小汽車在白色區(qū)行駛時，即 Q1接收到 D1的反射信號，反射光使信號持續(xù)為高電平，而行駛到黑色區(qū)后， Q1接收不到 D1的反射信號，信號轉(zhuǎn)化成低電平，由此A得到脈沖。利用 CPU的INT0腳接收標志線檢測信號，每檢測到一條黑線，光電管給出一個高電平脈沖， CPU每檢測到一個下降沿進行一次中斷處理，判斷小車處于跳道的哪一段，同時調(diào)整速度，一方面要符合不同的速度要求，同時使整個運行時間最短。1 24.3 Intel8253的控制和PWM的輸出 的控制電路

39 AD38 AD37 AD36 AD35 AD34 AD33 AD32 AD21 P22345678010914XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文Intel8253是本設(shè)計的重點，主要用于 PWM脈沖的調(diào)制，以達到控制小車的加速，減速，停車，轉(zhuǎn)向功能?？刂齐娐钒▎纹瑱C 8052，鎖存器74LS373，其中8052的P0.0~P0.7通過鎖存器74LS373控制Intel8253的A0，A1口，選擇計數(shù)器0，計數(shù)器1，計數(shù)器2和控制字寄存器的工作狀態(tài)，且為高電平有效，Intel8253的方式字控制字的格式是由8052的P0.0~P0.7控制的，主要用于計數(shù)通道的選擇，計數(shù)通道讀寫方式的控制，計數(shù)器鎖存命令的控制和計數(shù)通道工作方式的選擇。8052的21腳P2.0控制Intel8253的片選信號，為低電平有效，8052的16，17腳為外部數(shù)據(jù)存儲器讀/寫選通信號，控制intel8253的讀寫信號，且為低電平有效，8052的30腳為頻率不變（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。硬件連接圖如圖4.2534VCCU2U3P0039AD0AD03D0Q02AD08D0OUT01038AD1AD145AD1711P01D1Q1D1GATE037AD2AD276AD269P02D2Q2D2CLK036AD3AD389AD35P03D3Q3D335AD4AD41312AD44P04D4Q4D434AD5AD51415AD53P05D5Q5D533AD6AD61716AD6213PWM1P06D6Q6D6OUT132AD7AD71819AD7114P07D7Q7D7GATE115CLK121P201P2021P20GNDOECS2211RD22P21LERD23WR23P22WR2474LS37317PWM2P23OUT2251916P24A0GATE2262018P25A1CLK227P26288253P27RXD1011TXD30ALE/P29PSEN圖4.2Intel8253的外圍電路VCC1U5AVDD4.3.2Intel8253P10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能1M1VCCR839RES22VCCU474LS08位減法計數(shù)器。每個計數(shù)器都可由軟U5BP14+VS4SV41ENB2-OUT1615SENSEA減法計數(shù)器。每個計數(shù)件確定為16位二進制減法計數(shù)器或者十進制SENSEB4位BCDR7P1155IN1OUT23Q271374LS08IN2OUT31K912142OUT4IN4LU5CGNDP12988Intel8253的數(shù)據(jù)與命令的寫入、讀WR和CS等引腳加以控制，主要用以控制10GND74LS084.3所示取與禁止。8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖GNDPWM2U5D1211P131374LS0815XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文D0～D7數(shù)據(jù)總計數(shù)通CLK0線緩沖GATE0道0器OUT0內(nèi)RD部數(shù)CLK1WR讀/寫計數(shù)通據(jù)GATE1A0邏輯道1總OUTA1線1CS控制字計數(shù)通CLK2GATE2寄存器道2OUT2圖4.38253內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 數(shù)據(jù)總線緩沖器及數(shù)據(jù)總線 D0～D7這是8253與CPU數(shù)據(jù)總線連接的 8位雙向三態(tài)緩沖器，是 8253內(nèi)部總線與CPU系統(tǒng)的8位數(shù)據(jù)總線之間的接口。CPU通過它寫方式控制字到控制字寄存器，寫計數(shù)初值到計數(shù)通道，讀取計數(shù)通道的當前計數(shù)值。即數(shù)據(jù)總線緩沖器有三個基本功能：通過編程向8253寫入確定8253工作方式的命令；向計數(shù)寄存器裝入計數(shù)初值；讀出當前計數(shù)值。 讀/寫控制邏輯及控制引腳這是8253內(nèi)部操作的控制部分，按照CPU發(fā)來的讀寫信號及地址信號來控制對各個計數(shù)器的讀寫，以及對控制寄存器的寫入。當片選信號為高電平時，數(shù)據(jù)總線緩沖器處于高阻狀態(tài)。當片選信號有效時（低電平），CPU可以對8253某端口進行讀/寫操作。8253內(nèi)部有3個獨立的計數(shù)通道和1個控制字寄存器共4個端口，由A1和A0加以選擇，但對控制字寄存器僅能進行寫操作。各個端口的讀/寫操作的選擇見圖4.4。注意點是控制寄存器只能寫入不能讀出。16XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文圖4.48253讀寫操作及端口選擇CSA1A0RDWR執(zhí)行操作10001向計數(shù)器0（通道0）寫入“計數(shù)初值”10101向計數(shù)器1（通道1）寫入“計數(shù)初值”11001向計數(shù)器2（通道2）寫入“計數(shù)初值”11101向控制字寄存器寫“方式控制字”10010向計數(shù)器0讀出“當前計數(shù)值”10110向計數(shù)器0讀出“當前計數(shù)值”11010向計數(shù)器0讀出“當前計數(shù)值”11110無操作，三態(tài)0xxxx未選中，三態(tài)1xx00無操作，三態(tài) 控制字寄存器在初始化編程時，CPU寫入方式控制字到控制字寄存器中，用以選擇計數(shù)通道及其相應(yīng)的工作方式。 計數(shù)通道0、計數(shù)通道1、計數(shù)通道23個計數(shù)通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同。每個計數(shù)通道都由一個 16位計數(shù)初值寄存器、一個16位減法計數(shù)器和一個 16位計數(shù)值鎖存器組成。3個計數(shù)通道操作完全獨立。初始化編程時，雖然3個計數(shù)通道共用一個控制字寄存器端口地址，但CPU可以分別寫3個方式控制字到控制字寄存器，分別選擇各計數(shù)通道的工作方式。在寫計數(shù)初值到計數(shù)通道或CPU讀取計數(shù)通道到當前計數(shù)值時，各計數(shù)通道都有各自的端口地址。3個計數(shù)通道功能完全相同。在設(shè)定了計數(shù)通道的工作方式后，接著可向該計數(shù)通道裝入計數(shù)初值，該計數(shù)初值先送到計數(shù)初值寄存器保存，在GATE引腳為高電平時（方式0、2、3、4）或在GATE上升沿觸發(fā)下（方式1、2、3、5），計數(shù)初值寄存器中的值自動裝入到減法計數(shù)器中。并啟動計數(shù)器計數(shù)，減法計數(shù)器對CLK時鐘脈沖的下降沿進行減1計數(shù)（方式3不是減1計數(shù)），并把結(jié)果送入計數(shù)值鎖存器中。當減1計數(shù)器減到0時，輸出OUT信號，一次計數(shù)結(jié)束。計數(shù)初值寄存器的內(nèi)容，在計數(shù)過程中保持不變。CPU讀取計數(shù)通道當前計數(shù)值，實際上讀取的是16位計數(shù)值鎖存器的內(nèi)17XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文容。在計數(shù)通道用作定時器時，可在該通道CLK端輸入一個頻率精確已知的時鐘脈沖，根據(jù)定時時間和公式：計數(shù)初值＝定時時間÷時鐘周期，計算出計數(shù)初值（也稱時間常數(shù)）。在計數(shù)通道用作計數(shù)器時，被計數(shù)的事件應(yīng)以脈沖方式從CLK端輸入。各計數(shù)通道的CLK輸入和OUT信號輸出之間的關(guān)系與門控信號GATE有關(guān)，取決于工作方 Intel8253

的工作方式8253具有六種工作方式，在不同的方式下，計數(shù)器啟動方式、 GATE端輸入信號的作用以及 OUT端的輸出波形都不相同。在任何一種方式下，都必須先向 8253寫入控制字，控制字還起復(fù)位作用它使OUT端變?yōu)楣ぷ鞣绞街幸?guī)定的狀態(tài)和對計數(shù)器初值寄存器 CR清零；然后再寫入計數(shù)初值到CR。注意：計數(shù)器初值寄存器 CR的最大值為0000H。(1)方式0計數(shù)結(jié)束中斷方式(InterruptonTerminalCount)方式0的特點：計數(shù)過程由軟件啟動；GATE的作用是開放或進制計數(shù)。方式0的作用：方式0主要用于事件計數(shù)，OUT信號可作為中斷請求信號。當某計數(shù)器設(shè)置在方式 0以后，微型計算機可以通過二條輸出指令將 16位數(shù)據(jù)送入該計數(shù)器。這時該計數(shù)器的輸出端并無任何響應(yīng)。一旦該計數(shù)器到時，它的輸出端立刻輸出一個寬度為MT的負向脈沖，其輸出波形如圖4.5CLKGATEOUTMτ圖4.5工作方式0(2)方式1硬件可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)方式(HardwareRetriggerableOne-shot)(3)方式2速率方式器當某計數(shù)器設(shè)置在方式2以后，微型計算機可以通過二條輸出指令將16位數(shù)據(jù)Ⅳ送入該計數(shù)器。輸出指令結(jié)束后，該計數(shù)器立即輸出周期為NT的連續(xù)方波，其輸出波形如圖4.6CLKOUT τ(N-1)τ18圖4.6工作方式2XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文(4)方式3方波發(fā)生器方式3的特點：方式3中計數(shù)過程是CE內(nèi)容減2；計數(shù)器啟動過程有軟件啟動和硬件啟動兩種。方式3的作用：方式3主要用作方波脈沖發(fā)生器和波特率發(fā)生器。如果將8253的計數(shù)器0和計數(shù)器1分別設(shè)置在方式2和方式0，并按圖4.8所示連接，就可以得到一個十分簡單的脈寬調(diào)制發(fā)生器。工作開始前，先將常數(shù)Ⅳ送入計數(shù)器0，再將常數(shù)M送入計數(shù)器1中(M<N)，于是計數(shù)器0將輸出周期為NT的連續(xù)方波。計數(shù)器1的門控輸入端每隔NT時間接到一次正跳變信號。因此，每隔NT時間計數(shù)器l將輸出一個寬度為Mr的負向脈沖。因此，通過改變M與N可以得到一個占空比可調(diào)的 PWM波。 的編程使用8253時，必須首先進行初始化編程。初始化編程的步驟和內(nèi)容如下：首先寫入方式控制字，以選擇計數(shù)通道，確定其工作方式。每一計數(shù)通道的方式控制字都是由 CPU依次寫入控制字寄存器的，控制字寄存器端口地址只有一個。然后寫入計數(shù)初值到對應(yīng)的計數(shù)通道中。 若規(guī)定只寫低8位，則寫入的計數(shù)初值為低8位，高8位自動清0；若規(guī)定只寫高8位，則寫入的計數(shù)初值為高8位，低8位自動清0；若規(guī)定寫16位，則分兩次寫入，先寫入的計數(shù)初值為低8位，后寫入的計數(shù)初值為高 8位，每個計數(shù)通道均有自己的端口地址。 方式控制字的格式如下：SC1、SC0：計數(shù)通道選擇。確定這個方式控制字是確定哪個計數(shù)通道的工作方式的。若SC1SC0=00，選擇計數(shù)通道0；若SC1SC0=01，選擇計數(shù)通道1；若SC1SC0=10，選擇計數(shù)通道2；若SC1SC0=11，為非法選擇。圖4.7D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD19XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文RL1、RL0：規(guī)定CPU向計數(shù)通道寫入計數(shù)初值的格式和向計數(shù)通道鎖存器發(fā)鎖存命令，以及未鎖存時 CPU從計數(shù)通道讀取當前計數(shù)值的格式。數(shù)據(jù)讀 /寫格式為：RL1RL0=00，計數(shù)器鎖存命令RL1RL0=01，只讀/寫低8位數(shù)據(jù)RL1RL0=10，只讀/寫高8位數(shù)據(jù)RL1RL0=11，讀/寫16位數(shù)據(jù)，先低8位，后高8位CPU寫入計數(shù)通道的計數(shù)初值是寫到計數(shù)通道的初值寄存器中的，而初值寄存器是16位的寄存器。如果只寫入低8位初值，則初值寄存器的高8位自動清0；如果只寫入高8位初值，則初值寄存器的低8位自動清0；如果寫入16位初值，則先寫入低8位初值后寫入高8位初值。計數(shù)通道在計數(shù)過程中，CPU可以隨時讀取計數(shù)通道的當前值且不影響計數(shù)通道的現(xiàn)行計數(shù)，CPU讀取的計數(shù)通道的當前值是鎖存寄存器中的值。在未鎖存時（RL1RL0≠00），減1計數(shù)器減1計數(shù)的同時把當前值送到鎖存寄存器中，即鎖存寄存器的值跟隨減1計數(shù)器當前值的變化而變化。若在讀計數(shù)通道當前值之前，先寫入鎖存命令（RL1RL0=00），則在計數(shù)過程中，減1計數(shù)器減1計數(shù)雖然照常進行，但不把當前值送到鎖定寄存器中，即鎖定寄存器的值被鎖定，當對計數(shù)通道重新初始化或CPU讀計數(shù)通道鎖定值后，自動解除鎖存命令，鎖定寄存器的值又隨減1計數(shù)器變化。在未鎖定時，若RL1RL0=11，可能會使從計數(shù)器直接讀出的數(shù)值不正確，因為若先讀入的低8位值00H時，由于在兩次讀數(shù)值之間計數(shù)器計數(shù)低8位可能向高8位有借位，造成后讀入的高8位值錯誤，克服的辦法可以用GATE無效或阻斷CLK時鐘脈沖輸入等方法，使計數(shù)器暫停計數(shù)，以保證CPU讀到正確的計數(shù)器當前值。為了計數(shù)過程照常進行和保證CPU讀到正確的計數(shù)器當前值，常常采用先寫入鎖存命令后讀入計數(shù)器當前值的方法。M2M1M0：由這3位決定計數(shù)通道的工作方式。規(guī)定如下：M2M1M0：＝000，計數(shù)通道工作在方式 0M2M1M0：＝001，計數(shù)通道工作在方式 1M2M1M0：＝X10，計數(shù)通道工作在方式 2M2M1M0：＝X11，計數(shù)通道工作在方式 3M2M1M0：＝100，計數(shù)通道工作在方式 4M2M1M0：＝101，計數(shù)通道工作在方式 5BCD：該位用來決定計數(shù)通道在減 1計數(shù)過程中是按二進制計數(shù)還是按十進制或十六進制計數(shù)制）以及寫入的計數(shù)初值是二進制還是 BCD數(shù)，若BCD=0，20XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文則按二進制計數(shù)，寫入的計數(shù)初值是二進制數(shù)初值范圍是 0000～FFFFH，其中0000為最大值，代表65536；若BCD=1，則按BCD計數(shù)，初值范圍是0000～9999H，它是十進制數(shù)的BCD碼，其中0000是最大值，代表10000，9999H代表9999。脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulation—PWM)是指將輸出信號的基本周期固定，通過調(diào)整基本周期內(nèi)工作周期的大小來控制輸出功率。原理就是開關(guān)管在一個周期內(nèi)的導(dǎo)通時間為t，周期為T，則電機兩端的平均電壓U=Vcct/T=aVcc。其中，a=t/T(占空比)，Vcc是電源電壓。電機的轉(zhuǎn)速與電機兩端的電壓成比例，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成比例，占空比越大，電機轉(zhuǎn)得越快。PWM常取代數(shù)／模轉(zhuǎn)換器(DAC)用于功率輸出控制，其中，直流電機與交流電機的速度控制是最常見的應(yīng)用。通常PWM配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機調(diào)速，非常簡單，且調(diào)速范圍大。Intel8253的讀寫控制邏輯由A1、A0、RD、WR和CS等引腳加以控制，其中，端口選擇信號A1、A0決定3個計數(shù)器、控制寄存器中哪一個進行工作，A1，A0：00—10CPU選擇加一#2計數(shù)器進行讀／寫，11CPU將控制字寫入Intel8253。將Intel8253的計數(shù)器0和計數(shù)器2分別設(shè)置在模式 2和模式0，并按圖4.8的連接方法也可以得到一個 PWM1。輸出波形如圖 4.9+5VOUT0OUT1GATE0計數(shù)器0GATE1計數(shù)器1時鐘CLCLK1圖4.8實現(xiàn)PWM的連接OUT0OUT1MTNT圖4.9 實現(xiàn)PWM的脈沖輸出21XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文Intel8253的初始化程序如下：MOVDPTR,#0FE03H對8253控制寄存器初始化MOVA,#34H選擇計數(shù)器0、工作模式2MOVX@DPTR,A先讀／寫低8位后讀／寫高8位MOVDPTR,#0FE00H向計數(shù)器0送低8位數(shù)據(jù)80HMOVA,#80HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0FE00H向計數(shù)器0送高8位數(shù)據(jù)00HMOVA,@00HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0FE03H對8253控制寄存器初始化MOVA,72H選擇計數(shù)器1、工作模式lMOVX@DPTR,AMOVDPTR,0FE01H向計數(shù)器1送低8位數(shù)據(jù)20HMOVA,#20HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0FE01H向計數(shù)器1送高8位數(shù)據(jù)00HMOVA,#00HMOVX@DPTR,A根據(jù)以上程序，可以得到占空比為a=t／T=0020H／0080H=25％同理。將Intel8253的計數(shù)器0和計數(shù)器2分別設(shè)置在方式2和方式3，并按圖4.8的連接方法也可以得到另一個PWM2。4.4 光電耦合部分光電隔離器可以組成多種多樣的應(yīng)用電路，如組成光電隔離電路，長傳輸線隔離器，TTL電路驅(qū)動器，CMOS電路驅(qū)動器，脈沖放大器等，由于電機在正常工作時對電源的干擾很大，只用一組電源時會影響單片機的正常工作。所以選用雙電源供電。一組5V電源給單片機和控制電路供電，另外一組5V、9V電源給L298N的+VSS、+VS供電。本設(shè)計利用光電耦合器的隔離傳輸作用，在控制部分和電機驅(qū)動部分之間用光耦隔開，以免影響控制部分的控制品質(zhì)。硬件連接圖如圖4.1022GNDRD1717RDALE/P30WRCPSEN8052XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文U7AU5AP101PWM112R8VCC2RES274LS04VCCU5BR5U64

374LS086

P146ENAP1511ENB1SEN151KR7P115Q257

SENIN139AD00AD1381AD2372AD3363AD4354AD5345AD6336AD732721P20GND0221232243254265276287D1011D30P29NR8VCCRES2R71K

GND1KNPNOPTOISO2BR6U5C1KP12934510GNDGNDPWM2U5D圖4.10光電耦合VCC12P1313U2U3AD03D0Q02AD08D0OUT010AD14D1Q15AD17D1GATE011AD276AD269D2Q2D2CLK0AD389AD35D3Q3D3AD413D4Q412AD44D4AD51415AD53D5Q5D5AD61716AD6213PWM1D6輸出為Q6導(dǎo)通，Vo高電平。反之Vo輸出為D6低電平。從而實現(xiàn)OUT174LS04反相器控制AD718D7Q719AD71D7GATE11415信號的隔1離、傳輸和驅(qū)動作用。CLK1P2021CS11OERD22LERDWR23A4.5L298N74LS373型驅(qū)動電路WROUT217PWM219A0GATE2162018A1CLK2一個電動小車整體的運行性能，首先取決于它的電池系統(tǒng)和電機驅(qū)動系8253統(tǒng)。電動小車的驅(qū)動系統(tǒng)一般由控制器、功率變換器及電動機三個主要部分組成。電動小車的驅(qū)動不但要求電機驅(qū)動系統(tǒng)具有高轉(zhuǎn)矩重量比、寬調(diào)速范圍、高可靠 性，1而且電機的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性2受電源功率的影響，這就要3求驅(qū)動具有盡可能寬 的高效率區(qū)。因此本設(shè)計采用 L298型雙H橋式驅(qū)動器，硬件連接如圖4.11VCC1U5AVDDM1P10139274LS08SU4P1464U5BS+VSP1511VENB412SENSEAOUT1615SENSEBP11553IN1OUT2Q271374LS08IN2OUT3NPN10M2IN312214OUT4U5CIN4GNDP1298810GND74LS08PWM2GNDU5D1211P131374LS08

74LS08874LS081174LS08

IN210 8IN3912 2IN4L4圖4.11L298N型驅(qū)動電路23TitleSize NumberBXX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文L298型雙H橋式驅(qū)動器是數(shù)字控制電機，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個角度， 如果給步進電機發(fā)一個控制脈沖， 它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進電機就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率， 就可以對步進電機進行調(diào)速。 步進電機區(qū)別于其他控制電機的最大特點是， 它是通過輸入脈沖信號來進行控制的， 即電機的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。 L298N的引腳功能名稱功能SenseA（感應(yīng)端A）在這個引腳和地之間通過連接感應(yīng)電阻來控制負載的SenseB（感應(yīng)端B）電流。OUT1；OUT2電橋A的輸出；在這兩個引腳之間流過的負載電流在管輸出端1，輸出端2腳1上可檢測到。VS（電源）為以電力驅(qū)動的輸出階段提供電壓；在這個管腳和地之間必須連接一個非感應(yīng)100nF電容。Input1；Input2與TTL相匹配的電橋A的輸入端。輸入端1；輸入端2EnableA;EnableB與TTL相匹配的準輸入；低電平對電橋A及電橋B無準許A;準許B效。GND（接地）接地端。VSS（電源）為邏輯區(qū)段提供電壓，在此引腳與地之間必須連接一個100nF的電容。Input3；Input4與TTL相匹配的電橋B的輸入端。輸入端3，輸入端4OUT3；OUT4電橋B的輸出；在這兩個引腳之間流過的負載電流在管輸出端3；輸出端4腳15上可檢測到。N.C不接地。L298N需要的元件少,從而使的裝配成本低,可靠性高和占空間小,并且通過軟件開發(fā),可以簡化微型機算計的負擔(dān).符合我們的設(shè)計要求,所以選擇L298芯片。 型橋式驅(qū)動電機直流電機驅(qū)動電路使用最廣泛的就是H型全橋式電，這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動路、反轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動。它24XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文的基本原理圖如圖 4.12所示VCCS1 D1 D2S2AS3D3 D4S4圖4.12全橋式驅(qū)動電路的4只開關(guān)管都工作在斬波狀態(tài)，S1、S4為一組，S2、S3為另一組，兩組的狀態(tài)互補，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。當S1、S4導(dǎo)通時，S2、S3關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動；當S2、S3導(dǎo)通時，S1、S4關(guān)斷，電機兩端為反向電壓，電機反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動。 L298N的邏輯功能L298N內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路,是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即內(nèi)含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器， 接收標準TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機。其引腳排列如附錄 2中U4所示，1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號。圖4.13ENA（B）IN(IN3)IN2（IN4）電機運行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN2（IN4）同IN1（IN3）快速停止LXX停止234L298可驅(qū)動2個電機，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個電動機。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)，ENA，ENB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。L298的邏輯功能如上表所列。25XX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文控制PWM控制通常配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機的調(diào)速，調(diào)速范圍非常大，它的原理就 是直流斬波原理。如圖 所示，若S2、S3關(guān)斷，S1、S4受PWM控制，假設(shè)高電平導(dǎo)通，忽略開關(guān)管損耗，則在一個周期內(nèi)的導(dǎo)通時間為 t，周期為T，則電機兩端的平均電壓為： U=Vcc