C單片機硬件設(shè)計方案

PAGEPAGE480C５1單片機硬件設(shè)計摘要８０C５1單片機是一款八位單片機,他的易用性和多功能性受到了寬闊使用者的好評.這里介紹的是如何用80C51單片機來實現(xiàn)的畢業(yè)設(shè)計,該設(shè)計是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題.本系統(tǒng)以設(shè)計題目的要求為目的，接受80Ｃ5１單片機為掌握核心,利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，掌握電動小汽車的自動避障,快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度,自動尋跡和尋光功能。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡潔,牢靠性能高。實驗測試結(jié)果滿意要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法及測試結(jié)果分析。接受的技術(shù)主要有：通過編程來掌握小車的速度；傳感器的有效應(yīng)用；新型顯示芯片的接受關(guān)鍵詞80Ｃ５１單片機、光電檢測器、ＰWM調(diào)速、電動小車Abstｒａｃt８0C5１isa8bitｓingｌｅcｈipcｏｍpuｔer。Itｓeasｉlyuseｉｎgａnｄmultｉ—funｃｔionｓｕffeｒlaｒgｅｕｓers.ＴｈisarｔiｃleiｎtrｏｄuｃeｔｈeCCUＴgrａｄuationdｅｓignｗｉtｈthe80C51singlecｈiｐcｏpmｕter。Ｔhisdeｓignｃoｍbｉneswｉtｈsｃｉeｎｔiｆiｃｒｅseａrｃhobject．Tｈissysteｍreｇardｔhｅrequｅstoｆthｅtoｐic，aｄoptiｎｇ8０Ｃ5１ｆorcｏntｒolｉnｇcore，ｓupersoｎicｓｅnsorfortestｔhｅhinｄeｒ。Iｔcanruｎinａhigｈaｎｄａlｏwsｐｅedｏrstｏpaｕtomａｔiｃallｙ．Ｉtaｌｓｏcａnreｃoｒdthｅｔime，disｔaｎcｅaｎｄｔhｅsｐeedorｓeａrｃhinｇlightandmarｋaｕtoｍaｔiｃalｌｙＴheeｌecｔricｃｉrcuiｔcoｎｓtｒｕcｔiｏｎｏｆwhoｌesｙstemisｓiｍpｌe,theｆｕnctioｎiｓdｅｐendable.Experimｅntｔeｓtreｓuｌtsatiｓｆｙtｈeｒeｑｕest,thistexteｍphasizesｉｎtrｏduｃｅdｔｈehaｒdwａresｙsｔemdｅsigｎsandtｈereｓｕlｔａｎａｌｙsｅ。Tｈeadｏpｔｉonofｔechniqｕeaｓ:Redｕcｅｔheｓpｅｅdbyproｇrａmｔｈeengine;efficｉentappｌｉcatｉoｎoｆｔhesensor；Ｔhｅａdoptiｏnofｔhenｅwdｉsｐlayｃhiｐ。Ｋeywｏrds80C51singｌechipcomｐuｔer、lighteｌectricｉtydetectｏr、ＰＷMｓｐeedａｄｊustiｎｇ目錄TOC\o＂1—3＂\ｈ\zHＹＰERLINK＼l”＿Toc7500８5６7"摘要?PＡGEREF_Toc7５00８56７\hＩＨYＰEＲＬINK\ｌ"＿Tｏｃ7５0０８5６8＂Abstraｃt?ＰAＧEREF＿Ｔｏc75０08５68\hＩIHＹＰERLIＮＫ\l＂＿Ｔoｃ75００８56９＂第一章前言 ５6９\ｈ1HYPEＲLINK＼l”_Ｔｏｃ７5００8５７0”其次章方案設(shè)計與論證 PAGEＲEF＿Tｏc75０0８５70＼h3HYPＥRＬIＮK＼l"_Ｔoc750０８571”（一）直流調(diào)速系統(tǒng)?PＡＧEＲEF_Ｔoc７5００８５71\h３ＨＹＰEＲＬIＮK\l＂_Tｏc７50０857２＂（二）檢測系統(tǒng) ＰAGEREF_Ｔoｃ7５00８572\h4ＨＹＰＥRLINＫ\l”＿Toc750０8573＂（三）顯示電路?ＰAＧERＥＦ＿Toc７５０0８5７３＼h9ＨＹPEＲLINK＼l"＿Ｔｏｃ7５０08574”（四)系統(tǒng)原理圖?PＡGＥREＦ_Toc7５０08５７4\ｈ9HＹPERLINK\l"_Toc750085７5＂第三章硬件設(shè)計?PAGEREＦ＿Toｃ7500857５＼h10HYPERＬINＫ\l＂＿Toc７5008576”(一)80C51單片機硬件結(jié)構(gòu)?PＡＧEREF_Toｃ７５008５76\h10HYPEＲＬINＫ\ｌ＂_Toｃ７5０08５77"（二）最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計?PAGEREF_Tｏc75０0８57７＼ｈ11HYPERＬINＫ＼ｌ”_Tｏc7５00８578"(三）前向通道設(shè)計?PAGＥREF_Toc７5008５７８\ｈ1２HYPEＲLＩNK\l"_Tｏｃ７500８579＂(四）后向通道設(shè)計?ＰAGERＥF＿Toc7５０0８5７９\h14HYPERLIＮK\l＂_Toｃ750０８580"（五)顯示電路設(shè)計?PAGＥRＥＦ＿Toc７５０08580＼h１７HＹPＥＲLINK\l"_Toｃ7５00８58１”第四章軟件設(shè)計?PＡＧＥＲEF_Toc75008５８１＼h20HYＰEＲLINK（二)顯示子程序設(shè)計?PＡＧＥＲEＦ＿Tｏc75008583＼ｈ2４ＨYPEＲLINＫ\ｌ"_Toc7５0０８５８４"（三)避障子程序設(shè)計 ＰAGＥREF_Ｔoｃ７5０0８5８4＼h２5HＹPＥRＬINＫ\l”_Tｏc7５0０85８５”（四）軟件抗干擾技術(shù) ＰAGEREF＿Ｔoｃ7500858５\ｈ26ＨYＰEＲＬINＫ＼l＂_Ｔｏｃ７５０08５86"（五）“看門狗"技術(shù)?ＰＡＧEREF_Toc750０8５8６\h28ＨYPERLIＮＫ＼l＂_Tｏc7５008587”（六）可編程規(guī)律器件?PAＧEＲEF_Tｏｃ７５0085８７\ｈ29ＨYＰERLＩＮK\l”_Tｏc750085８8”第五章測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果分析及結(jié)論 ＰＡGEREＦ_Tｏc75008５88\ｈ３1HYＰERLINK\l”_Toc75０0８５8９＂致謝?PAGEREF_Toｃ75００8589\h3２HＹＰERLＩNK＼l"_Ｔｏｃ７５０0８590”參考文獻 PAGＥREF_Toｃ7500８59０\h３3ＨYPERLＩNK\l”＿Tｏc７５０08591”附錄A程序清單 PAGEREF_Toｃ7５０0８59１\h３4ＨＹPERＬＩＮK\ｌ"＿Toｃ7５０0８5９2＂附錄Ｂ硬件原理圖 PAＧEREＦ_Ｔoc75０08５92\h4２第一章前言隨著汽車工業(yè)的飛速進展，關(guān)于汽車的商量也就越來越受人關(guān)注.本設(shè)計就是在這樣的背景下提出的，指導(dǎo)老師已經(jīng)有充分的籌備。本題目是結(jié)合科研項目而確定的設(shè)計類課題.設(shè)計的智能電動小車應(yīng)該能夠?qū)崟r顯示時間、速度、里程，具有自動尋跡、尋光、避障功能,可程控行駛速度、精準(zhǔn)定位停車。依據(jù)題目的要求，確定如下方案：在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上,加裝光電、紅外線、超聲波傳感器及金屬探測器,實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量，并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理，然后由單片機依據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能掌握.這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時掌握,掌握靈敏、牢靠，精度高，可滿意對系統(tǒng)的各項要求.本設(shè)計接受MCS—51系列中的80C5１單片機.以８0C51為掌握核心,利用超聲波傳感器檢測道路上的障礙，掌握電動小汽車的自動避障,快慢速行駛，以及自動停車，并可以自動記錄時間、里程和速度,自動尋跡和尋光功能。８０C51是一款八位單片機，它的易用性和多功能性受到了寬闊使用者的好評。下面就簡要的介紹一下單片機及其典型應(yīng)用方式：“單片機”一詞是Ｓiｎgｌe－ChｉｐMｉcrocｏmputer較精準(zhǔn)的譯法,但最能精準(zhǔn)反映單片機設(shè)計思想﹑并且具有技術(shù)眼光的詞匯是Micrｏｃoｍpｕtｅｒ(微處理器）。之所以消滅了Sigｌe－chiｐMicrocompuｔer一詞，實在是由于早期，甚至到MＣS-51時期，單片機精準(zhǔn)地體現(xiàn)了Sｉgle—ｃhｉｐＭｉcｒｏcomｐutｅr的形態(tài)和內(nèi)容。然而進展到ＭCS-９６,進展到新一代８0Ｃ5１﹑M68HC05﹑M68HＣ11系列單片機時，在單片機中著力擴展了各種掌握功能。如Ａ/D﹑ＰＷM﹑PＣA計數(shù)器捕獲/比較規(guī)律﹑高速I/O口﹑WDＴ等，已突破了Ｍicrｏcompuｔeｒ的傳統(tǒng)內(nèi)容,朝Micｒｏcoｍpuｔｅｒ的內(nèi)涵進展。因此，目前已到了該給單片機正名的時候了,國外已逐漸統(tǒng)一成Ｍicｒocomｐuteｒ。從最初的單片機進展到如今的新一代單片機。大致經(jīng)歷了三個年月。如以Ｉnteｌ8位單片機為例，這三個年月劃大致是：第一代:以197６年推出的ＭCS—4８系列為代表，其主要的技術(shù)特征是將CPＵ和計算機外圍電路集成到了一個芯片上，作為與通用ＣＰＵ分道揚鑣﹑構(gòu)成新型工業(yè)微掌握器取得了成功，為單片機的進一步進展開辟了成功之路。其次代:以ＭCＳ－5１的805１﹑8052為代表，其主要的技術(shù)特征是為片機配置了完善的外部并行總線(ＡB﹑DB﹑CB）和具有多機識別功能的串行通訊接口（UART）,規(guī)范了功能單元的SＦR掌握模式及適應(yīng)掌握器特點的布爾處理系統(tǒng)和指令系統(tǒng),為進展具有良好的兼容性的新一代單片機奠定了良好的基礎(chǔ)。無論是第一代還是其次代單片機都還未突破單片計算機的內(nèi)涵。第三代:以8０C５１系列為代表,它包括了Ｉnteｌ公司進展MCS-51系列的一代產(chǎn)品，如8xC15２﹑８0Ｃ51FA／ＦB﹑8０C51GＡ/ＧＢ﹑8ｘC4５1﹑8ｘC４５２，還包括了Ｐhｉlｉps﹑Siemens﹑ADM﹑Fｕｊutsu﹑OＫI﹑Haｒria－Meｔra﹑ＡＴMＥL等公司以8０C５1為核心推出的大量各具特色﹑與８0C５1兼容的單片機。新一代的單片機的最主要的技術(shù)特點是向外部接口電路擴展，以實現(xiàn)Ｍicｒocoｍｐｕtｅr完善的掌握功能為己任,將一些外部接口功能單元如A／D﹑ＰWＭ﹑PCＡ（可編程計數(shù)器陣列）﹑WDＴ（監(jiān)視定時器）﹑高速Ｉ/O口﹑計數(shù)器的捕獲/比較規(guī)律等。這一代單片機中,在總線方面最重要的進展是為單片機配置了芯片間的串行總線，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計供應(yīng)了更加靈敏的方式。Ｐｈiliｐｓ公司還為這一代單片機８０Ｃ５1系列8xC５９２單片機引入了具有較強功能的設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)總線--—-CＡＮ（ＣontroｌｌｅｒAreａNｅtｗｏrkBUＳ）.新一代單片機為外部供應(yīng)了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。Mｉcrocontroｌler并沒有過分強調(diào)“單片”，由于向單片形式進展是一切先進電子系統(tǒng)都在追求的抱負,并不為單片機所專有.單片機的應(yīng)用方式隨對象、環(huán)境、規(guī)模不同而大相徑庭，不必獨崇一宗。依據(jù)所使用單片機的類型不同,單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分成總線方式和非總線方式?？偩€方式的應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機都具有完善的外部擴展總線,如并行三總線（AＢ、DB、CB）、串行通訊總線（如UARＴ),通過這些總線可便利地擴展外圍單元、外設(shè)接口等。接受總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬簡潔的工控系統(tǒng)、智能儀表、監(jiān)測系統(tǒng),或滿意這些應(yīng)用系統(tǒng)而構(gòu)成的多機與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)省去了外部并行總線，可構(gòu)成各種小封裝芯片，有限的引腳可供應(yīng)更多的用戶I／O口，可使應(yīng)用系統(tǒng)的芯片數(shù)量最少.非總線方式的應(yīng)用系統(tǒng)多屬小型掌握器、測控單元、單元儀表等?？偩€方式的單片機在不使用外部并行總線時,外部并行總線引腳可作為I/O口用。在掩摸用戶程序時，還可要求將這些I／O口改造成具有各種驅(qū)動能力的I／Ｏ口.本設(shè)計就接受了比較先進的80Ｃ5１為掌握核心,80Ｃ51接受ＣＨOＭS工藝，功耗很低。該設(shè)計具有實際意義，可以應(yīng)用于考古、醫(yī)療器械等很多方面。其次章方案設(shè)計與論證依據(jù)題目的要求，確定如下方案:在現(xiàn)有玩具電動車的基礎(chǔ)上，加裝光電檢測器,實現(xiàn)對電動車的速度、位置、運行狀況的實時測量,并將測量數(shù)據(jù)傳送至單片機進行處理,然后由單片機依據(jù)所檢測的各種數(shù)據(jù)實現(xiàn)對電動車的智能掌握.這種方案能實現(xiàn)對電動車的運動狀態(tài)進行實時掌握,掌握靈敏、牢靠,精度高,可滿意對系統(tǒng)的各項要求。(一)直流調(diào)速系統(tǒng)方案一：串電阻調(diào)速系統(tǒng)。方案二:靜止可控整流器.簡稱V—M系統(tǒng).方案三：脈寬調(diào)速系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由溝通發(fā)電機拖動直流電動機實現(xiàn)變流，由發(fā)電機給需要調(diào)速的直流電動機供電,調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流即可轉(zhuǎn)變其輸出電壓,從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)變勵磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動機的轉(zhuǎn)向都隨著轉(zhuǎn)變,所以G—Ｍ系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉(zhuǎn)變流機組，至少包含兩臺與調(diào)速電動機容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機，還要一臺勵磁發(fā)電機，設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、維護不便利等缺點.且技術(shù)落后,因此擱置不用.V-Ｍ系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實現(xiàn)平滑調(diào)速。V－Ｍ系統(tǒng)的缺點是晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向,給系統(tǒng)的可逆運行造成困難。它的另一個缺點是運行條件要求高,維護運行麻煩。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運行時,系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害四周的用電設(shè)備。接受晶閘管的直流斬波器基本原理與整流電路不同的是，在這里晶閘管不受相位掌握,而是工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時，電源電壓加到電動機上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機斷開,電動機經(jīng)二極管續(xù)流,兩端電壓接近于零。脈沖寬度調(diào)制（PｕlseWidｔhMｏdｕlａｔion），簡稱PWM。脈沖周期不變,只轉(zhuǎn)變晶閘管的導(dǎo)通時間，即通過轉(zhuǎn)變脈沖寬度來進行直流調(diào)速.與V－M系統(tǒng)相比,PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點：（１）由于PＷM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù),系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達1：10０00左右.由于電流波形比V-M系統(tǒng)好，在相同的平均電流下,電動機的損耗和發(fā)熱都比較小.(2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機相協(xié)作,系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強。（3）由于電力電子器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗較小,裝置效率較高.依據(jù)以上綜合比較,以及本設(shè)計中受控電機的容量和直流電機調(diào)速的進展方向,本設(shè)計接受了H型單極型可逆PWＭ變換器進行調(diào)速。脈寬調(diào)速系統(tǒng)的主電路接受脈寬調(diào)制式變換器，簡稱PWＭ變換器。脈寬調(diào)速也可通過單片機掌握繼電器的閉合來實現(xiàn),但是驅(qū)動能力有限。為順利實現(xiàn)電動小汽車的前行與倒車,本設(shè)計接受了可逆PWＭ變換器?？赡妫蠾M變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有H型、Ｔ型等類型。我們在設(shè)計中接受了常用的雙極式H型變換器,它是由４個三極電力晶體管和4各續(xù)流二極管組成的橋式電路.（二）檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)主要實現(xiàn)光電檢測,即利用各種傳感器對電動車的避障、位置、行車狀態(tài)進行測量。1。行車起始、終點及光線檢測：本系統(tǒng)接受反射式紅外線光電傳感器用于檢測路面的起始、終點(2cm寬的黑線),玩具車底盤上沿黑線放置一套,以適應(yīng)起始的記數(shù)開頭和終點的停車的需要.利用超聲波傳感器檢測障礙。光線跟蹤，接受光敏三極管接收燈泡發(fā)出的光線，當(dāng)感受到光線照耀時，其c－e間的阻值下降,檢測電路輸出高電平，經(jīng)LM393電壓比較器和７４ＬS1４施密特觸發(fā)器整形后送單片機掌握。本系統(tǒng)共設(shè)計兩個光電三極管，分別放置在電動車車頭的左、右兩個方向,用來掌握電動車的行走方向，當(dāng)左側(cè)光電管受到光照時，單片機掌握轉(zhuǎn)向電機向左轉(zhuǎn);當(dāng)右側(cè)光電管受到光照時,單片機掌握轉(zhuǎn)向電機向右轉(zhuǎn)；當(dāng)左、右兩側(cè)光電管都受到光照時,單片機掌握直行。見圖２。１電動車的方向檢測電路（a）.行車方向檢測電路（見圖2．2電動車的方向檢測電路(ｂ)）接受反射接收原理配置了一對紅外線放射、接收傳感器。該電路包括一個紅外發(fā)光二極管、一個紅外光敏三極管及其上拉電阻。紅外發(fā)光二極管放射肯定強度的紅外線照耀物體，紅外光敏三極管在接收到反射回來的紅外線后導(dǎo)通,發(fā)出一個電平跳變信號。此套紅外光電傳感器固定在底盤前沿，貼近地面。正常行駛時,放射管放射紅外光照耀地面，光線經(jīng)白紙反射后被接收管接收，輸出高電平信號；電動車經(jīng)過黑線時，放射端放射的光線被黑線吸取,接收端接收不到反射光線，傳感器輸出低電平信號后送８0Ｃ51單片機處理，推斷執(zhí)行哪一種預(yù)先編制的程序來掌握玩具車的行駛狀態(tài)。圖２．1電動車的方向檢測電路(a）圖2.2電動車的方向檢測電路(ｂ）前進時，驅(qū)動輪直流電機正轉(zhuǎn),進入減速區(qū)時,由單片機掌握進行PWM變頻調(diào)速，通過軟件轉(zhuǎn)變脈沖調(diào)寬波形的占空比，實現(xiàn)調(diào)速.最后經(jīng)反接制動實現(xiàn)停車。前行與倒車掌握電路的核心是橋式電路和繼電器。電橋上設(shè)置有兩組開關(guān),一組常閉，另一組常開。電橋一端接電源,另一端接了一個三極管。三極管導(dǎo)通時,電橋通過三極管接地，電機電樞中有電流通過；三極管截止時,電橋浮空，電機電樞中沒有電流通過。系統(tǒng)通過電橋的輸出端為轉(zhuǎn)向電機供電.通過對繼電器開閉的掌握即可掌握電機的開斷和轉(zhuǎn)速方向進而達到掌握玩具車前行與倒車的目的，實現(xiàn)隨動掌握系統(tǒng)的糾偏功能.如圖2.３前行與倒車掌握電路所示。圖2.3前行與倒車掌握電路檢測放大器方案：方案一：使用一般單級比例放大電路.其特點是結(jié)構(gòu)簡潔、調(diào)試便利、價格低廉。但是也存在著很多不足。如抗干擾能力差、共模抑制比低等。方案二:接受差動放大電路。選擇優(yōu)質(zhì)元件構(gòu)成比例放大電路，雖然可以達到肯定的精度，但有時仍不能滿意某些特殊要求。例如,在測量本設(shè)計中的光電檢測信號時需要把檢測過來的電平信號放大并濾除干擾，而且要求對共模干擾信號具有相當(dāng)強的抑制能力。這種情況下須接受差動放大電路，并應(yīng)設(shè)法減小溫漂.但在實際操作中,往往滿意了高共模抑制比的要求，卻使運算放大器輸出飽和；為獲得單片機能識別的ＴTL電平卻又無法抑制共模干擾。方案三:電壓比較器方案。電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小，例如將一個信號電壓Ui和一個參考電壓Ｕr進行比較,在Ui＞Ｕｒ和Ui<Ur兩種不憐憫況下，電壓比較器輸出兩個不同的電平,即高電平和低電平。而Ui變化經(jīng)過Ｕr時，比較器的輸出將從一個電壓跳變到另一個電平。比較器有各種不同的類型。對它的要求是：鑒別要精準(zhǔn)，反應(yīng)要靈敏，動作要飛速，抗干擾能力要強,還應(yīng)有肯定的保護措施，以防止因過電壓或過電流而造成器件損壞。比較器的特點：=1\＊ＧＢ２⑴工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。放大、運算電路為了實現(xiàn)性能穩(wěn)定并滿意肯定的精度要求，這些電路中的運放均引入了深度負反饋；而為了提高比較器的反應(yīng)速度和靈敏度，它所接受的運放不但沒有引入負反饋，有時甚至還加正反饋。因此比較器的性能分析方法與放大、運算電路是不同的。=2\＊GＢ2⑵非線性.由于比較器中運放處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)，它的兩個輸入端之間的電位差與開環(huán)電壓放大倍數(shù)的乘積通常超過最大輸出電壓,使其內(nèi)部某些管子進入飽和區(qū)或截止區(qū),因此在絕大多數(shù)情況下輸出與輸入不成線性關(guān)系，即在放大、運算等電路中常用的計算方法對于比較器不再適用。=3\＊ＧB2⑶開關(guān)特性。比較器的輸出通常只有高電平和低電平兩種穩(wěn)定狀態(tài)，因此它相當(dāng)與一個受輸入信號掌握的開關(guān),當(dāng)輸入電壓經(jīng)過閾值時開關(guān)動作，使輸出從一個電平跳變到另一個電平。由于比較器的輸入信號是模擬量，而它的輸出電平是離散的，因此電壓比較器可作為模擬電路與數(shù)字電路之間的過渡電路。由于比較器的上述特點，在分析時既不能象對待放大電路那樣去計算放大倍數(shù),也不能象分析運算電路那樣去求解輸出與輸入的函數(shù)關(guān)系，而應(yīng)當(dāng)著重抓住比較器的輸出從一個電平跳變到另一個電平的臨界條件所對應(yīng)的輸入電壓值（閾值）來分析輸入量與輸出量之間的關(guān)系。如果在比較器的輸入端加抱負階躍信號,那么在抱負情況下比較器的輸出也應(yīng)當(dāng)是抱負的階躍電壓,而且沒有延遲.但實際集成運放的最大轉(zhuǎn)換速率總是有限的,因此比較器輸出電壓的跳變不行能是抱負的階躍信號。電壓比較器的輸出從低電平變?yōu)楦唠娖剿毜臅r間稱為響應(yīng)時間。響應(yīng)時間越短,響應(yīng)速度越快.減小比較器響應(yīng)時間的主要方法有:ａ.盡可能使輸入信號接近抱負情況,使它在閾值四周的變化接近抱負階躍且幅度足夠大。b.選用集成電壓比較器.ｃ。如果選用集成運放構(gòu)成比較器，為了提高響應(yīng)速度可以加限幅措施，以避開集成運放內(nèi)部的管子進入深飽和區(qū)。簡略措施多為在集成運放的兩個輸入端并聯(lián)二極管。如圖２。４電壓比較器電路所示：圖2。4電壓比較器電路在本設(shè)計中，光電傳感器只輸出一種凹凸電平信號且伴有外界雜波干擾，所以我們嘗試接受了一種滯回比較器.簡潔電壓比較器結(jié)構(gòu)簡潔，而且靈敏度高,但它的抗干擾能力差,也就是說如果輸入信號因受干擾在閾值四周變化,則比較器輸出就會反復(fù)的從一個電平跳到另一個電平。如果用這樣的輸出電壓掌握電機或繼電器,將消滅頻繁動作或起?，F(xiàn)象。這種情況，通常是不