畢業(yè)設(shè)計(jì)全自動吸塵器核心控制電路設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目全自動吸塵器核心控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級 自動化0711 完成時(shí)間 2011.6 目 錄摘 要1abstract2第一章 緒論31.1 全自動吸塵器簡述31.2 全自動吸塵器的研究現(xiàn)狀31.3全自動吸塵器研究意義51.4 本論文的研究內(nèi)容6第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)72.1 系統(tǒng)各個(gè)模塊的主要功能72.2 全自動吸塵器的總體設(shè)計(jì)8第三章 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)123.1 顯示按鍵模塊電路設(shè)計(jì)123.1.1 ampire128x64液晶芯片資料123.1.2 ds1302芯片介紹133.13 模塊的仿真電路圖及介紹143.2 電池電壓檢測

2、及充電模塊電路設(shè)計(jì)153.2.1 adc0808芯片介紹163.2.2 電池電壓檢測電路圖介紹173.2.3 鎳氫電池充電電路173.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊193.3.1 l297芯片介紹203.3.2 l298芯片介紹223.3.3 電路圖說明23第四章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)254.1 副控制器程序設(shè)計(jì)（程序見附錄一副控制器程序）254.1.1adc0808控制程序254.1.2 串行通訊程序264.2 主控制器程序設(shè)計(jì)（程序見附錄一主控制器程序）274.2.1 液晶顯示控制程序274.2.2 鍵盤掃描控制程序284.2.3 主控制程序30第五章 系統(tǒng)的仿真調(diào)試325.1 仿真工具proteus介紹

3、325.1.1 軟件簡介325.1.2 功能特點(diǎn)325.1.3 資源豐富325.1.4 電路仿真335.2 系統(tǒng)的菜單顯示仿真345.2.1 鍵盤說明345.2.2 菜單說明34第六章 結(jié)論與展望406.1 本文的總結(jié)406.2 展望40參考文獻(xiàn)42附錄一 單片機(jī)控制器程序43附錄二 系統(tǒng)電路圖59摘 要全自動吸塵器具有廣闊的市場前景，吸塵器自主地在房間內(nèi)吸塵而不需主人太多的干預(yù)是一件非常有挑戰(zhàn)性的工作，它涉及了當(dāng)前多項(xiàng)人工智能技術(shù)，從理論和技術(shù)上講，全自動智能吸塵器比較具體地體現(xiàn)了移動機(jī)器人的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，具有較強(qiáng)的代表性從市場前景角度講，全自動吸塵器將大大降低勞動強(qiáng)度、提高勞動效率，適用于

4、賓館、酒店、圖書館、辦公場所和家庭。因此開發(fā)全自動吸塵器既具有科研上的挑戰(zhàn)性又具有廣闊的市場前景。本文首先對全自動吸塵器的技術(shù)背景、應(yīng)用現(xiàn)狀和研究前景做了簡要的介紹。重點(diǎn)介紹了全自動吸塵器核心控制電路，設(shè)計(jì)了吸塵器的單片機(jī)控制電路，對電路圖模塊化，分為顯示按鍵設(shè)置及工作定時(shí)模塊，吸塵器行走控制模塊，電池電壓檢測及充電模塊。進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真。介紹了系統(tǒng)的各個(gè)模塊的功能，以及實(shí)現(xiàn)方法。編寫了單片機(jī)控制程序。本文實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容有：1 實(shí)現(xiàn)了顯示按鍵設(shè)置的內(nèi)容，顯示多級菜單。2 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的時(shí)間的實(shí)時(shí)顯示。3 實(shí)現(xiàn)了電池電壓的實(shí)時(shí)采集，并檢測電壓值，當(dāng)電壓值低于某個(gè)值時(shí)，提示充電。4 實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)的控制

5、。本文最后在對系統(tǒng)的總結(jié)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)的未來的改進(jìn)工作作了進(jìn)一步探討和展望。關(guān)鍵字：全自動吸塵器、ampire128x64液晶、步進(jìn)電機(jī)、串行通訊abstract autonomous vacuum cleaner has very good future in commerce.to clean in a room without help of the hosts，it is a challenging task for autonomous cleaner because it involves many current ai technologiesin v jew of theor

6、y and technology，full autonomous eleaner was appied many key technology for mobile robotthey can reduce burden of housework and improve efficiency and are very suitable for using in hotel，hospital，library，office and hometherefore it is a challenge in scientific research and commerce the technology b

7、ackground、current application status and research prospect of the intelligent cleaner are brielly introduced at the first place of this articlemainly introduces automatic cleaner core control circuit, designed the scm control circuit, vacuum cleaner to diagram modular, divided into show button and w

8、orking time module, vacuum cleaner walk control module, the battery voltage detection and charging module.made the simulation of the system.introduces the system functionality of each module, and implementation.write a single-chip microcomputer control procedures. this paper realized the contents:1

9、finish the button setting and display , display multistage menu button.2 realized system of time of real-time display.3 realized real-time collection of battery voltage, and testing voltage value, when voltage value below a certain value tip to charge.4 realized the stepping motor control.in the end

10、 the paper on the basis of systematic conclusion of system of the future, improvement of work makes further discussion and prospected.key word: automatic cleaner, ampire128x64 lcd, step motor, serial communication.第一章 緒論1.1 全自動吸塵器簡述隨著現(xiàn)代化生活的快節(jié)奏發(fā)展，人們越來越期望能把自己從繁雜的家務(wù)勞動 中解脫出來，以便有更多的時(shí)間和精力節(jié)省出來做其他工作。全自動吸塵器便

11、在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。全自動吸塵器能將移動機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)有機(jī)地融合起來，實(shí)現(xiàn)家庭、賓館及寫字樓等室內(nèi)環(huán)境的半自動或全自動清潔，因此具有廣泛的市場前景，近年來已受到國內(nèi)外的普遍重視，成為服務(wù)機(jī)器人的一個(gè)新的研究方向。由于全自動吸塵器融合了移動機(jī)器人技術(shù)和吸塵器技術(shù)1兩大領(lǐng)域，這種技術(shù)背景和應(yīng)用特點(diǎn)決定了其基本結(jié)構(gòu)為：控制部分、驅(qū)動部分、傳感部分、吸塵部分和電源部分等。1.2 全自動吸塵器的研究現(xiàn)狀基于全自動吸塵器的研究意義和應(yīng)用前景，國內(nèi)外很多家電產(chǎn)家和研究單位近些年來對此進(jìn)行了大量的研究設(shè)計(jì)工作。目前已有許多產(chǎn)品問世，其功能不一，可謂各有千秋。下面對其中比較突出的幾個(gè)產(chǎn)品做簡要介紹。1

12、lg電子“roboking”雖然現(xiàn)代家庭中的大部分家務(wù)勞動己由機(jī)械完成，但清掃房間的家務(wù)活中仍然存在著許多需要花費(fèi)時(shí)間和人力的部分。lg電子從若干年前開始研制并已推出了機(jī)器人吸塵器。roboking是“robot”和“king”的合成詞，體現(xiàn)了lg電子欲成為機(jī)器人家用電器領(lǐng)域最強(qiáng)者的意志。roboking的電源可通過遙控器控制，最大限度地提高了使用的方便性，并配置了外出后可定時(shí)進(jìn)行清掃的預(yù)約清掃功能、防止墜落的沖撞和墜落預(yù)防功能和無噪聲進(jìn)行清掃的靜噪清掃功能，與以往吸塵器相比擁有高一個(gè)檔次的多種先進(jìn)功能。這個(gè)小小的機(jī)器人吸塵器內(nèi)含有100多項(xiàng)lg電子的專利技術(shù)。另外，lg電子計(jì)劃推出第二代機(jī)器

13、人吸塵器。該產(chǎn)品可與家庭網(wǎng)絡(luò)連接，可利用手機(jī)、pda等移動設(shè)備和電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，用戶外出時(shí)還可以把吸塵器作為監(jiān)視器監(jiān)視房內(nèi)的情況，發(fā)揮保安作用。roboking的主要功能：roboking的正面和側(cè)面共安裝了14個(gè)(上端 5個(gè)、下端9個(gè))超聲波傳感器，利用這些傳感器，可以識別障礙物，避免沖撞。如果傳感器未能檢測到突然出現(xiàn)的障礙物而存在發(fā)生沖撞的可能時(shí)，安裝在吸塵器正面的緩沖傳感器就會啟動，避開障礙物。2伊萊克斯的“trilobite一三葉蟲9”著名的家電廠商伊萊克斯在英國推出了他們的機(jī)器人吸塵器trilobite-三葉蟲11。伊萊克斯公司是目前第一個(gè)把機(jī)器人吸塵器投入批量生產(chǎn)的廠商。這款“三

14、葉蟲”吸塵器使用超聲波探測障礙物，并且可以自行設(shè)計(jì)出在房間中行走的最佳路線。它通過超聲波躲避桌椅腿和寵物等障礙，超聲波系統(tǒng)同時(shí)幫助它測量房間的尺寸，而最佳行進(jìn)路線就是根據(jù)這些測量數(shù)據(jù)通過機(jī)器內(nèi)部的計(jì)算機(jī)算出的。使用者必須在房間門口和樓梯盡頭貼上磁條，做為無形的墻壁阻止機(jī)器人的前進(jìn)。“三葉蟲”是由可充電電池驅(qū)動的，每次充電后可以運(yùn)行60分鐘?！叭~蟲” 分三個(gè)擋位運(yùn)作：正常、快速和點(diǎn)清理，吸塵器充滿垃圾時(shí)還會發(fā)出燈光警告。“三葉蟲”的高度只有13厘米，可以鉆到桌子和床底下清理地毯。3三星電子“vcrp30w”機(jī)器人吸塵器這款吸塵機(jī)器人主要是針對家庭設(shè)計(jì)的。vcrp30w主要依靠3d地圖技術(shù)來進(jìn)行

15、定位，并能靈巧的躲避障礙物。其強(qiáng)大的智能判斷系統(tǒng)使得vcrp30w能輕易的分辨出垃圾與其他日常生活用品，當(dāng)然機(jī)器人也允許用戶定義它的王作時(shí)間及清掃區(qū)域等其他高級功能，從而實(shí)現(xiàn)主人不在家時(shí)機(jī)器人能進(jìn)行自動清掃。這個(gè)三星的產(chǎn)品比較有特色：l 在天花板上有一個(gè)定位裝置，幫助這個(gè)吸塵器認(rèn)識房間的結(jié)構(gòu)，并了解自己在哪兒l 也能自動回到充電器的位置，充電完畢后回到上次停止的地方，繼續(xù)掃地l 能夠通過網(wǎng)絡(luò)遙控它l 能夠通過網(wǎng)絡(luò)，及其吸塵器上面的攝像頭來觀察房間4美國irobot“roomba”吸塵機(jī)器人2“roomba”是蟲美國麻省理工學(xué)院(mit)的媒體實(shí)驗(yàn)室研發(fā)育成，再經(jīng)同在麻省理工irobot公司制造

16、，并由宏基集團(tuán)參與投資。roomba的體積輕巧能像吸塵器一樣自動清理地板，并鉆到沙發(fā)及床底下清掃，碰到墻壁、障礙物或懸空的樓梯口，都能輕巧彈開不傷害家具。irobot也在不斷推出擁有新功能的roomba。所以irobot roomba是一個(gè)智能且高效的吸塵機(jī)器入系列。所有的roomba機(jī)器人都其備aware機(jī)器人智能系統(tǒng)。aware用了許多傳惑器來感知roomba的周邊環(huán)境，并顯以每秒67次的速度來調(diào)整roomba的運(yùn)行狀態(tài)，來保證roomba智能地，高效地，且安全地進(jìn)行清掃工作。其功能特色簡介如下：1)高效清潔irobot roomba具有專利保護(hù)的3段式清潔系統(tǒng)。這個(gè)清潔系統(tǒng)包括一個(gè)用來清

17、掃墻邊的旋轉(zhuǎn)邊刷，兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)的用來捕獲大的碎片垃圾刷子，還有一個(gè)超級高效的真空吸附裝置來收拾那些灰塵和小碎垃圾。2)清掃所有地板roomba智能地引導(dǎo)自己，調(diào)節(jié)清掃次數(shù)來保證足夠好的清掃覆蓋率。roomba的緊湊身材使得它可以鉆入各種家具的底部空間，所以，相對于傳統(tǒng)的吸塵器來說，roomba可以把家里打掃的更徹底。3)自動回家充電roomba在干完活兒后，或者電快用完的時(shí)候，它會通過它的紅外接收探頭來定位，以尋找充電基座所在的地方，回家充電，以備下次的清掃任務(wù)。4)防止掉到樓梯下面irobot的aware機(jī)器人智能系統(tǒng)賦予了roornba四個(gè)防止跌落的探頭。在roomba運(yùn)行的時(shí)候，這四個(gè)探

18、頭不斷發(fā)出紅外信號來檢測是否有會使得roomba跌落的邊緣，當(dāng)roomba發(fā)現(xiàn)了邊緣后，它就會立即轉(zhuǎn)向。5) 墻邊清掃irobot roomba能夠清掃墻邊和物體的邊緣。aware機(jī)器人智能系統(tǒng)有一對用來檢測墻或家具邊緣的探頭，當(dāng)roomba檢測到墻邊或家具邊緣后，roomba就會調(diào)整自己的運(yùn)行方式，使得自己能順著墻邊行走，來更為高效地清掃墻的邊 緣地板。6)虛擬墻虛擬墻發(fā)出的紅外線能夠限制roomba的清掃范圍，隨機(jī)附帶的虛擬墻能夠使得roomha在指定的地方執(zhí)行清掃任務(wù)。 1.3全自動吸塵器研究意義從全自動吸塵器目前的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，雖然取得了相當(dāng)不錯(cuò)的成績，但仍然有很多工作需要繼續(xù)鉆

19、研。從全自動吸塵器的技術(shù)背景和應(yīng)用方向可以看出全自動吸塵器的研究意義和價(jià)值。全自動吸塵器是一個(gè)綜合應(yīng)用系統(tǒng)，揉和了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制、傳感技術(shù)和機(jī)電技術(shù)等多學(xué)科知識，是目前家電領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的熱門研究課題，但難度極大1。作為一種令人滿意的全自動吸塵機(jī)器人它應(yīng)當(dāng)具有能自動并徹底清潔家庭或辦公室中它能走得到的地面的功能不需要人彎著腰操作；不需要人拖著電線移來移去：不需要人把它拆開把累積在內(nèi)部的垃圾傾倒出來：不需要人在旁邊忍受它的噪音，需要的只是人們一次性設(shè)定它的工作方式：一次性工作還是每天工作一次、還是隔天工作、還是三天或隔幾天工作一次，每次工作在什么時(shí)刻，其余人們便不用管它(當(dāng)然人們也可把它當(dāng)

20、作普通吸塵器使用插上導(dǎo)管清潔如床或茶幾底下等它走不進(jìn)的地方)。它能自動充電、自動把內(nèi)部垃圾傳送到一個(gè)大容量垃圾箱中去。同時(shí)它還很安全：不會有觸電危險(xiǎn)、不會撞壞東西、不會被撞壞、不會跌落至樓梯下、也不會走得太遠(yuǎn)而消失得無影蹤，更重要的：作為一種家用電器而非奢侈品，它的價(jià)格不會太貴，普通家庭完全買得起。而從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，現(xiàn)在的全自動吸塵器產(chǎn)品雖然有些已相當(dāng)不錯(cuò)，但離令人“完全滿意”還有些距離，還有很多工作可以做。將全自動吸塵器作為研究課題，一方面可以鞏固加深所學(xué)相關(guān)知識，化所學(xué)為所用，另一方面，可以在不斷完善的基礎(chǔ)上將全自動吸塵器產(chǎn)業(yè)化，給千家萬戶帶來方便12。這需要持續(xù)的鉆研探索和堅(jiān)持

21、不懈的努力。1.4 本論文的研究內(nèi)容全自動吸塵器的研究內(nèi)容很廣泛，包括控制部分，傳感器部分，行為控制部分等等。而本文的研究內(nèi)容主要是設(shè)計(jì)一種全自動吸塵器的核心控制電路，具體工作包括如下：l 了解家用全自動吸塵器設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)要求；l 要求用單片機(jī)控制，與“全自動吸塵器核心控制電路監(jiān)控程序設(shè)計(jì)”合作，完成全自動吸塵器核心控制電路的設(shè)計(jì)；l 整個(gè)核心控制電路的功能主要可包括吸塵器行走控制部分，電池電壓檢測及充電部分，工作定時(shí)、顯示和按鍵設(shè)置等部分。第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)各個(gè)模塊的主要功能全自動吸塵器系統(tǒng)主要包括步進(jìn)電機(jī)行走驅(qū)動部分，電池及充電電路部分，顯示及按鍵設(shè)置部分，及主控制

22、器。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(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)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(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?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，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控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供

23、電的，多相時(shí)序控制器。雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用?，F(xiàn)在比較常用的步進(jìn)電機(jī)包括反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（vr）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（pm）、混合式步進(jìn)電機(jī)（hb）和單相式步進(jìn)電機(jī)等。全自動吸塵器的電源要同時(shí)滿足吸塵器多種能源的需求，如為吸塵器提供驅(qū)動力、為控

24、制電路提供穩(wěn)定的電壓。吸塵器分為有纜和無纜吸塵器兩種。移動電源的地位在無纜吸塵器中歷來十分重要，可以說是他的生命源電 源。日本本田公司的honda p3步行機(jī)器人雖然代表著當(dāng)今世界這類機(jī)器人的最高水平，但仍存在供能時(shí)間短、行走緩慢和語音功能不完善等方面的問題。p3機(jī)器人目前采用的鎳鋅電池只能供給25分鐘的電量，電池的體積、重量與其蓄電容量相比，龐大而笨重，遠(yuǎn)不能滿足未來全自動吸塵器的工作時(shí)間要求。需研制適用于吸塵器攜帶的蓄電容量大且體積小、重量輕的蓄電池，以解決可攜帶能源問題。理想的電池應(yīng)該具有十分高的能量密度，能夠在放電過程中保持恒定的電壓，小內(nèi)阻以便具有快速放電能力，能夠耐高溫，可充電以及

25、成本低等。但實(shí)際上沒有一種電池可同時(shí)具備上述優(yōu)點(diǎn)，這就要求設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際任務(wù)的需要，選擇一種合適的電池?，F(xiàn)在的電池可選范圍一般為ni-cd或者nimh，就吸塵器本身來說，使用鉛酸電池的吸塵器，已經(jīng)逐步淘汰出市場。nicd的特點(diǎn)是可以采用很高倍率(“高倍率”即電池容量的倍數(shù)電流，如1300mah電池，2倍率為26a電流放電)的電流放電，而且對溫度適應(yīng)性很強(qiáng)，穩(wěn)定而且略便宜。缺點(diǎn)是不環(huán)保，含cd元素污染很大。而nimh突出優(yōu)點(diǎn)就是綠色環(huán)保，而且容量高即使用時(shí)間長，缺點(diǎn)為價(jià)格稍貴。在如今環(huán)保呼聲越來越高的大環(huán)境中，nimh電池將成為今后的焦點(diǎn)，本吸塵器采用nimh電池組作為供電系統(tǒng)。步進(jìn)電機(jī)行走驅(qū)

26、動部分主要負(fù)責(zé)吸塵器的行走，轉(zhuǎn)向。電池及充電電路是吸塵器的能源，為其它電路提供電能，使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。顯示及按鍵設(shè)置部分提供了人機(jī)界面，把吸塵器的工作狀態(tài)，工作方式，系統(tǒng)狀態(tài)直觀顯示出來，是吸塵器更加智能化。按鍵設(shè)置部分可以設(shè)定系統(tǒng)的工作時(shí)間，工作方式。主控制器負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)各個(gè)模塊的分工，協(xié)調(diào)運(yùn)行。主控制器處理一些復(fù)雜的程序，例如路徑規(guī)劃等。處理副控制器接受的信息，并發(fā)出動作指令。2.2 全自動吸塵器的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)可分為三個(gè)模塊，分別是行走控制部分，電池電壓檢測及充電部分，工作定時(shí)、顯示及按鍵設(shè)置部分10，這三個(gè)部分可以用兩片單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)控制。主控制器負(fù)責(zé)按鍵設(shè)置和菜單顯示、工作定時(shí)、接受副

27、控制器信息并處理信息、發(fā)送控制信號給副控制器等，副控制器負(fù)責(zé)定時(shí)檢測電池電壓并發(fā)送到主控制器、接受主控制器的電機(jī)控制信號來控制步進(jìn)電機(jī)的動作及速度。主控制器和副控制器之間的通訊是通過串行通訊來完成的。總體設(shè)計(jì)的框圖如圖2.1所示：圖2.1 總體設(shè)計(jì)2.2.1主（副）控芯片介紹主控制器和副控制器都采用at89c51單片機(jī)，at89c51是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能coms 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（perom）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），期間采用atmel公司的高密度，非易遺失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片

28、內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲單元，功能強(qiáng)大at89c51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域3。主要性能參數(shù)4：l 與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容l 4k字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲器l 1000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：0hz-24hzl 三級加密程序存儲器l 128x8字節(jié)內(nèi)部raml 32個(gè)可編程i/o口線l 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l 5個(gè)中斷源l 可編程串行uart通道l 低功耗空閑掉電模式管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p0口的管腳第一次寫1時(shí)，被

29、定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。

30、并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口

31、，如下表所示：p3口管腳 備選功能 p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期

32、輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部

33、程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。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采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。第3章 系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)3.1 顯示按鍵模塊電路設(shè)計(jì)顯

34、示按鍵設(shè)置模塊的控制器是主控制器，顯示采用ampire128x646的lcd液晶顯示器。鍵盤部分是采用矩陣鍵盤，由于是采用proteus仿真，所以采用元件庫中的計(jì)算器矩陣鍵盤來代替。還用了一片ds1302時(shí)鐘芯片來為系統(tǒng)提供時(shí)間信息。3.1.1 ampire128x64液晶芯片資料1概述帶中文字庫的128x64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ascii字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？?/p>

35、以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。2基本特性:l 低電源電壓（vdd:+3.0-+5.5v）l 顯示分辨率:12864點(diǎn)l 內(nèi)置漢字字庫，提供8192個(gè)1616點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)l 內(nèi)置 128個(gè)168點(diǎn)陣字符l 2mhz時(shí)鐘頻率l 顯示方式：stn、半透、正顯l 驅(qū)動方式：1/32duty，1/5biasl 視角方向：6點(diǎn)l 背光方式：側(cè)部高亮白色led，功耗僅為普通led的1/51/10l 通訊

36、方式：串行、并口可選l 內(nèi)置dc-dc轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓l 無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì)l 工作溫度: 0+55 ,存儲溫度: -20+603模塊接口說明ampire128x64的管腳說明如表3.1表3.1 12864管腳管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1vss0v電源地2vcc3.0+5v電源正3v0-對比度（亮度）調(diào)整4rs(cs）h/lrs=“h”,表示db7db0為顯示數(shù)據(jù)rs=“l(fā)”,表示db7db0為顯示指令數(shù)據(jù)5r/w(sid)h/lr/w=“h”,e=“h”,數(shù)據(jù)被讀到db7db0r/w=“l(fā)”,e=“hl”, db7db0的數(shù)據(jù)被寫到ir或dr6e(sclk)h/l使能信號7

37、db0h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線8db1h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線9db2h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線10db3h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線11db4h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線12db5h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線13db6h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線14db7h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線15psbh/lh：8位或4位并口方式，l：串口方式16nc-空腳17/reseth/l復(fù)位端，低電平有效18vout-lcd驅(qū)動電壓輸出端19avdd背光源正端（+5v）20kvss背光源負(fù)端3.1.2 ds1302芯片介紹ds13026 是美國dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.

38、5v。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302是ds1202的升級產(chǎn)品，與ds1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 1引腳功能及結(jié)構(gòu)ds1302的引腳排列,其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)vcc2大于vcc1+0.2v時(shí)，vcc2給ds1302供電。當(dāng)vcc2小于vcc1時(shí)，ds1302由vcc1供電。x

39、1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選線，通過把rst輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對ds1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中rst置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.0v之前，rst必須保持低電平。只有在sclk為低電平時(shí)，才能將rst置為高電平。i/o為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。sclk為時(shí)鐘輸入端。2數(shù)據(jù)輸入輸出(i/o)在控制指令字

40、輸入后的下一個(gè)sclk時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入ds1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個(gè)sclk脈沖的下降沿讀出ds1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位0位到高位7。3 ds1302的寄存器ds1302有12個(gè)寄存器，其中有7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為bcd碼形式,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表1。此外，ds1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及與ram相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。ds1302與ram相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè)ram單元，共31個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為

41、一個(gè)8位的字節(jié)，其命令控制字為c0hfdh，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的ram寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的ram的31個(gè)字節(jié)，命令控制字為feh(寫)、ffh(讀)。3.13 模塊的仿真電路圖及介紹顯示按鍵的仿真電路圖如圖3.1。圖3.1 顯示按鍵的仿真電路圖控制器為主控制器at89c51，p0口接上拉電阻和液晶顯示器的數(shù)據(jù)口，p2.0接/cs1，p2.1接/cs2，這兩個(gè)管腳是控制液晶顯示器的左右屏幕的控制端，當(dāng)/cs1和/cs2都為0時(shí)，選中全屏幕，前者為1，后者為0時(shí)選中左屏幕，前者為0后者為1時(shí)選中右屏幕。p2.2接rs腳，rs腳為數(shù)據(jù)指令控制管腳，當(dāng)rs

42、為高電平時(shí)為數(shù)據(jù)，為低電平時(shí)為指令。p2.3接rw腳，rw為讀寫信號線。p2.4接e腳，e為使能信號線。右下角為ds1302，x1和x2接一個(gè)頻率為32768hz的晶振。p2.7接/rst腳，為復(fù)位信號線，p3.6接sclk腳，為時(shí)鐘信號。p3.7接i/o腳，為數(shù)據(jù)/指令口。鍵盤的4行分別接p1口低四位，列接p1口高四位。在4列分別接到一個(gè)4輸入與門，4輸入與門輸出端接到int1，目的是當(dāng)有按鍵的時(shí)候會產(chǎn)生中斷。使按下鍵后能夠置標(biāo)志位，方便程序的編寫。3.2 電池電壓檢測及充電模塊電路設(shè)計(jì)電池電壓檢測及模塊的控制器是副控制器，用到的芯片有：adc0808 1片；at89c51 1片。3.2.1

43、 adc0808芯片介紹adc08084是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。adc0808是adc0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用adc0808進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用adc0809進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。adc0808是cmos單片型逐次逼近式ad轉(zhuǎn)換器，它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型a/d轉(zhuǎn)換器。引腳功能（外部特性）adc0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下：15和2628（in0

44、in7）：8路模擬量輸入端。8、14、15和1721：8位數(shù)字量輸出端。22（ale）：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。6（start）： ad轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動a/d轉(zhuǎn)換）。7（eoc）： ad轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。9（oe）：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)ad轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。10（clk）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。12（vref（+）和16（vref（-）：參考電壓輸

45、入端11（vcc）：主電源輸入端。13（gnd）：地。2325（adda、addb、addc）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。極限參數(shù)：電源電壓（vcc）：6.5v控制端輸入電壓：-0.3v15v其它輸入和輸出端電壓：-0.3vvcc+0.3v貯存溫度：-65+150功耗（t=+25）：875mw引線焊接溫度：氣相焊接（60s）：215；紅外焊接(15s)：220抗靜電強(qiáng)度：400v 輸出端注意：out8為最低位-out1為最高位，out8-out1分別接單片機(jī)的p0.0到p0.7端。電池電壓檢測電路圖如圖3.2。3.2.2 電池電壓檢測電路圖介紹電路圖的adc0808接線圖中

46、out8-out1分別接單片機(jī)的p0.0到p0.7端。p3.6接0808的start和ale腳，0808的eoc接單片機(jī)的int0；adc0808的a、b、c腳都接地，選中第一個(gè)通道。in0接滑動變阻器。圖3.2電池電壓檢測電路圖3.2.3 鎳氫電池充電電路單只鎳氫電池14電壓為1.25v，充電時(shí)最高為有1.55v，它不宜使用高于3v的直流電源為其充電。將電源變壓器輸出為交流3.5v的雙繞組作全橋整流可得到正負(fù)3.5v直流電，以負(fù)端輸出作為零電平，中點(diǎn)即成為+3.5v可作給鎳氫電池充電的直流電源，正端輸出則成為+7v可作控制電路的工作電源。非滿載輸出狀況時(shí)，中點(diǎn)電平約為4.9v，正輸出端約為9

47、.8v。滿載輸出狀況時(shí)，中點(diǎn)電平為3v，正輸出端約為7.9v?？刂齐娐匪褂玫腸oms門電路cc4093和通用四運(yùn)放lm324均可在6v12v之間正常工作。參見原理圖3.3，u1是內(nèi)置電壓比較器的穩(wěn)壓集成電路tl431，可提供2.5v精密基準(zhǔn)電壓。經(jīng)r7r10四只電阻串聯(lián)分壓，分別為u2a、u2b、u2c三只電壓比較器提供1.54v、1.25v、1.15v比較電壓。u2a的負(fù)輸入端與u2b、u2c的正輸入端共同接在鎳氫電池正端上，對電池兩端電壓進(jìn)行檢測。電池電壓高于1.54v時(shí)u2a輸出低電平，電池電壓低于1.54v時(shí)u2a輸出高電平；電池電壓高于1.25v時(shí)u2b輸出高電平，電池電壓低于1.

48、25v時(shí)u2b輸出低電平；電池電壓高于1.15v時(shí)u2c輸出高電平，電池電壓低于1.15v時(shí)u2c輸出低電平。u2d的負(fù)輸入端接在2.5v基準(zhǔn)電壓上，正輸入端通過r14電阻接中點(diǎn)電源上。與此同時(shí)，u2d正輸入端通過c3電容接在鎳氫電池正端上，在沒有放入電池或通電數(shù)秒種后，u2d輸出高電平。 在電池已經(jīng)放入電路中的狀況下接通電源，u2d正輸入端被c3電容暫時(shí)短路接在鎳氫電池正端上，電平不大于1.5v, u2d輸出低電平；經(jīng)過約1秒鐘后, c3電容被充電，u2d正輸入端電平高于2.5v, u2d輸出高電平。如果放入的是沒有放完電可以繼續(xù)使用的電池，u2c將檢測出電池的兩端電壓高于1.15v，輸出高

49、電平。在u2d尚輸出低電平的時(shí)候，由與非門u3c、u3d組成的rs觸發(fā)器將被置成u3c輸出低電平，u3d輸出高電平。1秒鐘后u2d輸出高電平，u3c、u3d的輸出狀態(tài)被保持不變。發(fā)光管led4發(fā)紅光顯示電池不需要充電。而u3c輸出低電平使bg1截止，與非門u3a輸入端同時(shí)被封鎖輸出高電平，與非門u3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管bg2截止。只有經(jīng)過r1的約30ma電流給電池作涓流維持性充電。如果放入的是放完電的電池，u2c將檢測出電池兩端電壓低于1.15v，輸出低電平。在u2d尚輸出低電平的時(shí)候，由與非門u3c、u3d組成的rs觸發(fā)器將被置成u3c與u3d都輸出高電平。但在1秒鐘后，u3d改為輸出

50、低電平，u3c繼續(xù)保持輸出高電平。發(fā)光管led3發(fā)綠光指示電池需要充電。此時(shí)，u2b輸出低電平使u3a輸出高電平，u3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管bg2截止。但u3c輸出高電平使bg1導(dǎo)通，經(jīng)r2提供約100ma電流和經(jīng)過r1的30ma電流一起給電池作小電流充電。電池開始充電后，在電池電壓高于1.15v、低于1.25v期間，u2c的輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為高電平。但u3c、u3d的輸出狀態(tài)保持不變，u3c繼續(xù)輸出高電平，bg1導(dǎo)通。因u2b的輸出狀態(tài)還是低電平使u3a輸出高電平，u3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管bg2截止。仍然只經(jīng)r2提供約100ma電流和經(jīng)過r1的30ma電流一起給電池作小電流充電。經(jīng)過一

51、段時(shí)間小電流充電后，電池電壓高于1.25v、低于1.54v，電壓比較器u2a、u2b都輸出高電平，此時(shí)u3c也繼續(xù)輸出高電平，從而使u3a輸出低電平，u3b輸出高電平，功率場效應(yīng)管bg2導(dǎo)通，經(jīng)r3提供不小于500ma電流和經(jīng)過r2提供的100ma電流以及經(jīng)過r1提供的30ma電流一起給電池作大電流充電。此時(shí)led1發(fā)綠光顯示正處于大電流充電狀態(tài)，led3綠發(fā)光管熄滅。發(fā)光管led2也熄滅。在經(jīng)過一段時(shí)間大電流充電，電池已經(jīng)充足電，電池電壓高于1.54v時(shí)，u2a輸出低電平使u3a輸出高電平，u3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管bg2截止。led1熄滅，led2發(fā)光。與此同時(shí)，u3b從高電平翻轉(zhuǎn)為低

52、電平，將通過c2電容和r13構(gòu)成的微分電路將u3d輸入端短暫置為低電平，從而使u3b輸出端從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。led4發(fā)光顯示電池已經(jīng)充足電。u3a的輸出端隨之從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，led3熄滅，bg1也截止，只有經(jīng)過r1的30ma電流繼續(xù)給電池充電。若繼續(xù)進(jìn)行涓流充電，電池電壓將從1.55v降低至1.5v，u2a與u2b的輸出端都將輸出高電平，但此時(shí)u3a輸入端已經(jīng)被u3c封鎖只能輸出高電平，u3b輸出低電平，功率場效應(yīng)管bg2繼續(xù)保持截止，只有經(jīng)過r1的30ma電流繼續(xù)給電池作涓流充電。取出電池后或在沒有放入電池的狀況下接通電源，連接電池正端的e點(diǎn)電平為中點(diǎn)電位高于1.55v，u2a輸出

53、低電平，bg3截止，led3和led4都不發(fā)光。此時(shí)u3a輸出高電平，u3b輸出低電平，led2發(fā)紅光指示電路處于通電工作狀態(tài)，led1不發(fā)光。再放入電池，即刻重復(fù)上述自動檢測充電過程。其中，led1與led2、led3與led4可分別合用一只雙色發(fā)光管。接通電源后，led1與led2總有一只發(fā)光。led3與led4必須放有電池才發(fā)光，因此可以判斷電池是否放入并且沒發(fā)生接觸不良現(xiàn)象。cc4093是帶斯密特觸發(fā)器的四2與非門，因其不易買到，可用普通四2與非門cd4011替代圖3.3 鎳氫電池充電電路3.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的控制器為副控制器，圖中沒畫出。該模塊所用到的芯片有：兩片

54、l297；兩片l298；兩個(gè)三相步進(jìn)電機(jī)。3.3.1 l297芯片介紹1 介紹l2976是意大利sgs半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)專用控制器，它能產(chǎn)生4相控制信號，可用于計(jì)算機(jī)控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機(jī)，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機(jī)。芯片內(nèi)的pwm斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)繞組中的電機(jī)繞組中的電流。該集成電路采用了sgs公司的模擬/數(shù)字兼容的i2l技術(shù)，使用5v的電源電壓，全部信號的連接都與tfl/cmos或集電極開路的晶體管兼容。l297的芯片引腳特別緊湊，采用雙列直插20腳塑封封裝。變換器是一個(gè)重要組成部分。變換器由一個(gè)三倍計(jì)算器加某些組合邏輯電路組成，產(chǎn)生一個(gè)

55、基本的八格雷碼。由變換器產(chǎn)生4個(gè)輸出信號送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電動機(jī)良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過2個(gè)pwm斬波器控制電動波器包含有一個(gè)比較器、一個(gè)觸發(fā)器和一個(gè)外部檢測電阻，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。每個(gè)斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時(shí)檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達(dá)到uref時(shí)(uref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的)，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個(gè)振蕩脈沖到來、此線路的輸出(即觸發(fā)器q輸出)是一恒定速率的pwm信號，l297的control端的輸入決定斬波器對相位線a，b，c，d或抑制線inh1和inh2起作用。control為高電平時(shí)，對a，b，c，d有抑制作用；為低電平時(shí)，則對抑制線inh1和inh2有抑制作用，從而可對電動機(jī)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。2 l297各引腳功能說明1腳(syng)斬波器輸出端。如多個(gè)297同步控制，所有的sync端都要連在一起，共用一套振蕩元件。如果使用外部時(shí)鐘源，則時(shí)鐘信號接到此引腳上2腳(gnd)接地端。3腳(home)集電極開路輸出端。當(dāng)l297在初始狀態(tài)(abcd=0101)時(shí)，此端有指示。當(dāng)此引腳有效時(shí)，晶體管開路。4腳(a)a相驅(qū)動信號。5腳(inh1)控制a相和b相的驅(qū)動極。當(dāng)此引腳為低電平時(shí)，a相、b相驅(qū)動控制被禁止；當(dāng)線圈級斷電時(shí)，雙極性橋