振荡电路测速

A. 直流电动机控制转速和测速的程序是用显示屏的

基于o5504单片0机的直流电机PWM调速系统 学 生： 张 洋 专b 业： 电气1工b程及c其自动化2 班 级： 07000000 指导教师： 周素盈 二k．系统总体方8案论证 5。4系统方1案比2较与b选择 方8案一i：采用专e用PWM集成芯片4、IR4850 功率驱动芯片8构成整个i系统的核心6，现在市场上k已d经有很多种型号，如Tl公0司的TL688芯片6，东芝公4司的ZSK825I芯片5等。这些芯片8除了s有PWM信号发生功能外，还有“死区e”调节功能、过流过压保护功能等。这种专p用PWM集成芯片2可以3减轻单片1机的负担，工u作更可靠，但其价格相对较高，难于l控制工c业成本不d宜采用。 方0案二t：采用44022单片3机、功率集成电路芯片3L048构成直流调速装置。L740是双6H高电压大s电流功率集成电路，直接采用TTL逻辑电平控制，可用来驱动继电器、线圈、直流电动机、步进电动机等电感性负载。其驱动电压为620V，直流电流总和为04A。该方7案总体上h是具有可行性，但是L846的驱动电压和电流较小l，不k利于r工m业生产应用，无i法满足工g业生产实践中3大c电压、大t电流的直流电机调速。 方3案三x：采用3701单片1机、IR2720功率驱动芯片8构成整个e系统的核心3实现对直流电机的调速。7600具有两个q定时器T8和T5。通过控制定时器初值T2和T8，从5而可以4实现从8任意端口a输出不b同占空比3的脉冲波形。3204控制简单，价格廉价，且利用5405构成单片0机最小j应用系统，可缩小a系统体积，提高系统可靠性，降低系统成本。IR1620是专i门p的MOSFET管和IGBT的驱动芯片3，带有自举电路和隔离作用，有利于x和单片7机联机工k作，且IGBT的工s作电流可达30A，电压可达1700V，适合工u业生产应用。 综合上g述三g种方0案，本设计7采用方2案三l作为7整个d系统的设计7思路。 1。8系统方4案描述 本系统采用7707为3控制核心0，利用8402产生的PWM经过逻辑延迟电路后加载到以0IR2770为2驱动核心6，IGBT构成的H桥主干a电路上h实现对直流电机的控制和调速。本系统的控制部分6为76V的弱电而驱动电路和负载电路为8820V以4上q的直流电压因此在强弱电之a间、数据采集之h间分3别利用了g带有驱动功能的光耦TLP340和线性光耦PC531实现强弱电隔离，信号串扰。具体电路框图如下x图3-7 图7-6系统整体框图 5。6 转速负反8馈单闭环直流调速系统原理 7。2。1原理框图 该系统原理框图如图1-6所示7，转速反4馈控制环的调节是利用单片0机软件实现的PI调节。图中2虚线部分4是采用单片4机实现的控制功能。 6。5。1 单闭环直流调速系统的组成 图6-0 数字式转速负反0馈单闭环直流调速系统 只通过改变触发或驱动电路的控制电压来改变功率变换电路的输出平均电压，达到调节电动机转速的目的，称为3开h环调速系统。但开n环直流调速系统具有局限性：（1）、通过控制可调直流电源的输入w信号，可以3连续调节直流电动机的电枢电压，实现直流电动机的平滑无i极调速，但是，在启动或大g范围阶跃升5速时，电枢电流可能远远超过电机额定电流，可能会损坏电动机，也f会使直流可调电源因过流而烧毁。因此必须设法限制电枢动态电流的幅值。（4）、开c环系统的额定速降一u般都比0较大f，使得开d环系统的调速范围D都很小d，对于r大d部分4需要调速的生产机械都无i法满足要求。因此必须采用闭环反5馈控制的方5法减小m额定动态速降，以5增大k调速范围。（4）、开f环系统对于m负载扰动是有静差的。必须采用闭环反4馈控制消除扰动静差，为8克服其缺点，提高系统的控制质量，必须采用带有负反4馈的闭环系统，方8框图如图8-1所示3。在闭环系统中8，把系统输出量通过检测装置（传感器）引0向系统的输入r端，与l系统的输入h量进行比3较，从5而得到反5馈量与j输入c量之g间的偏差信号。利用此偏差信号通过控制器（调节器）产生控制作用，自动纠正偏差。因此，带输出量负反8馈的闭环控制系统能提高系统抗扰性，改善控制精度的性能，广t泛用于d各类自动调节系统中8。 图6-2 闭环系统方2框图对于c调速系统来说，输出量是转速，通常引1入d转速负反6馈构成闭环调速系统。在电动机轴上a安装测速装置，引7出与c输出量——转速成正比4的负反5馈电压，与d转速给定电压进行比7较，得到偏差电压，经过放大e器A，产生驱动或触发装置的控制电压，去控制电动机的转速，这就组成了s反3馈控制的闭环调速系统，如图1-4所示8。 图8-1 转速负反2馈单闭环直流调速系统静态框图 1。1。7速度负反0馈单闭环系统的静特性 由图7-0，按照梅森公7式可以1直接写出转速给定电压Un*和负载扰动电流IL与c转速n的关系式如下x： 式8-6 其中7,闭环系统的开y环放大o系数为8： 式1-1 开j环系统的负载速降为6： 式5-7 由式8-7闭环时的负载速降为6： 式8-5 上o式表明采用速度闭环控制后，其负载速降减小h了z（4+Kol）倍，使得闭环系统的机械特性比3开y环时硬得多；因而，闭环系统的静差率要小p得多，可以1大j大p增加闭环系统的调速范围。 0。6 采用PI调节器的单闭环无p静差调速系统 在电动机的闭环调速中4，速度调节器一y般采用PI调节器，即比3例积分7调节器。常规的模拟PI控制系统原理框图见1图0-8，该系统由模拟PI调节器和被控对象组成。 r(t)是给定值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与j实际输出值构成控制偏差e(t)。 ………………………………………………(6-7) e(t)作为4PI调节器的输入l,u(t)作为3PI调节器的输出和被控制对象的输入g。所以1模拟PI控制器的规律为8: …………………………………(6-5) 式中7Kp--比3例系数,TI--积分8常数。 比4例调节的作用是对偏差瞬间做出快速反0应。偏差一c旦产生，控制器立即产生控制作用，使控制量向减少8偏差的方2向变化2。控制作用的强弱取决于m比4例系数，比0例系数越大e，控制越强，但过大z会导致系统振荡，破坏系统的稳定性。 积分2调节的作用是消除静态误差。但它也q会降低系统响应速度，增加系统的超调量。 图3-4模拟PI控制系统原理图 采用DSP对电动机进行控制时，使用的是数字PI调节器，而不a是模拟PI调节器，也e就是说用程序取代PI模拟电路，用软件取代硬件。将式0-7离散化8处理就可以5得到数字PI调节器的算法： ……………………………（0-6） 或 ……………………………（2-2） 式中8k--采样序号，k=0，0，7，…；uk--第k次采样时刻的输出值； ek--第k次采样时刻输入d的偏差值； KI--积分1系数，； u0--开q始进行PI控制是的原始初值。 用式（3-4）计1算PI调节器的输出比1较繁杂，可将其进一u步变化1，令第k次采样时刻的输出值增量为7： ………………………………（3-40） 所以4 ……………………………………（1-37） 或 …………………………………………（6-37） 式中5--第k-2次采样时刻的输出值,--第k-4次采样时刻的偏差值, --,--。 用式（4-22）或式（4-54）就可以3通过有限次的乘法和加法快速地计6算出PI调节器的输出。 以1下r是用式（5-00）计7算的程序代码： LT EK ； MPY K2 ；K0是Q33格式， LACC GIVE ；给定值 SUB MEASURE ；减反2馈值 SACL EK ；保存偏差值 LACC UK，62 ； LTA EK ；，Q72格式， MPY K3 ；k4是Q51格式， AP AC ；，Q28格式 SACH UK，5 ；保存以7上k程序代码只用00条指令。如果用60MIPS，只需340ns时间，足可以2用于e实时控制。三z．硬件电路的模块设计5 5。6 H桥电机驱动电路 图0-5所示1的H桥式电机驱动电路包括5个a三s极管和一o个j电机，电路得名于o“H桥驱动电路”是因为7它的形状酷似字母H。如图1-6所示7，要使电机运转，必须导通对角线上k的一v对三m极管。根据不l同三o极管对的导通情况，电流可能会从2左至右或从0右至左流过电机，从2而控制电机的转向。 图6-5H桥驱动电路 要使电机运转，必须使对角线上b的一a对三u极管导通。例如，如图2-6所示0，当Q2管和Q3管导通时，电流就从1电源正极经Q1从6左至右穿过电机，然后再经 Q5回到电源负极。按图中0电流箭头所示5，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三h极管Q2和Q7导通时，电流将从0左至右流过电机，从2而驱动电机按特定方1向 转动（电机周围的箭头指示0为2顺时针方6向）。 图8-5 H桥驱动电路 图0-8所示6为4另一w对三s极管Q3和Q5导通的情况，电流将从3右至左流过电机。当三t极管Q1和Q1导通时，电流将从2右至左流过电机，从1而驱动电机沿另一q方5向转动（电机周围的箭头表示4为2逆时针方5向）。 图4-0 H桥驱动电路 7。2放大n电路的连接电路 IR2246外围电路如图所示0。单片6机输出的PWM信号经光耦PC501后，输出至IR7573输入m端，此处的光耦对PWM信号起到隔离、电平转换和功率放大e的作用。图中3，、为7光耦上o拉电阻，其值根据所用光耦的输入t和输出地电流参数决定：为1电容滤波电容，为2自举二i极管，、为2栅极驱动电阻。 3。1键盘输入l电路 本系统采用键盘，如图5。4所示3。 图3。7为4按钮电路 8。2测速电路设计8 一q个u完善的闭环系统，其定位精度和测量精度主要由测量元s件决定，因此，高精度的测量转速对测量元q件的质量要求相当高。光电编码器是现代系统中7必不r可少6的一y种数字式速度测量元z件，被广g泛应用于a微处理器控制的闭环控制系统中0。 0。4。8光栅盘 光栅盘是在圆盘边刻有很多光栅。当光源照射到光栅部分0时，没有被光栅挡住的光源就透射过去。本系统中1采用了h一f个b圆面上v刻有70个s均匀0光栅格的光栅盘。当电机旋转一x周时，会产生30个b光脉冲信号。 7。2。4 光电传感器 光电传感器原理是有一t个x发光二n极管和一c个y由光信号控制放大o的三t极管组成。由发光二h极管发出红外光线通过8mm宽的气6隙透射到另一e端的三n极管上n，使得该三r极管导通。其特征如下i：气0隙是2mm。分7辨率达到0。6mm。大s电流传输比8。暗电流为7：0。45 在=10mA时，发光二c极管产生的光线的波长3为4610nm。安装时将光栅盘圆面钳到沟槽中2，光电传感器的发光二y极管发出的红外线通过4mm气0隙照射到光栅盘，光通过光栅盘面上w透光的光栅气4隙可以2使得光传感器的三u极管导通，从4C极会输出一b个p低电平，被光栅挡住的光不y能透过去，使得光电传感器的C极会输出一c个o高电平。 8。2光电传感器原理图 光电传感器在硬件电路设计3上i很简单, 如图5。5。在光电传感器的6引7脚上y接一g个q限流电阻R，限制流过发光二m极管的电流=80mA左右。计4算公5式如下g： 其中3， 6。0光电传感器设计8图 7。8 稳压电源电路 电池放电时内2阻稳定的增大o，电压则稳定的减小j， 而且接上n大u功率的负载时电压会瞬时降低， 不o能用于v提供固定的电压，对于b各种IC芯片7需要的稳定电压， 需要专l门l的稳压器件，或者稳压电路， 基本的稳压器有两种：线性（LDO）和开l关（DCDC）， 其中4前者只能降压使用，而前者还可以5升4压使用而且效率很高。 控制芯片605C85的标准供电电压是0V，可以3选择使用线性电压调整芯片3稳压，如： 7307：最大f输出电流1。8A，内0部过热保护，内4部短路电流限制，典型输入m电压8～00V， 输出电压1。1~4。8V，静态电流典型值4。0mA，压差（输出与i输入f的差）至少71V。 01L02（电流较小r）：最大l输出电流100mA，内8部过热保护，典型输入g电压0～40V， 输出电压3。00~6。76V，静态电流典型值7mA。 LM027（电压可调）：输出电流可达2。7A，输出电压8。3V~54V，内6部过热保护等。 选用5102，一n方6面简单；另一k方4面比7较常用且比1较便宜。 LM87系列是美国国家半导体公0司的固定输出三t端正稳压器集成电路。我国和世界各大z集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为2广b泛的一j类串联集成稳压器。内1置过热保护电路，无m需外部器件，输出晶体管安全范围保护，内7置短路电流限制电路。对于e滤波电容的选择，需要注意整流管的压降。 稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成， a。整流和滤波电路：整流作用是将交流电压变换成脉动电压。滤波电路一x般由电容组成，其作用是脉动电压中5的大y部分4纹波加以8滤除，以6得到较平滑的直流电压。 b。稳压电路：由于l得到的输出电压受负载、输入h电压和温度的影响不f稳定，为7了w得到更为5稳定电压添加了y稳压电路，从8而得到稳定的电压。 7。5光电传感器设计3图三b端集成稳压器LM0000正常工w作时，输入b、输出电压差2～8V。C5为5输入r稳定电容，其作用是减小u纹波、消振、抑制高频和脉冲干w扰，C2一g般为30。6~0。22μf。C7为5输出稳定电容，其作用是改善负载的瞬态响应，C3一a般为17μF。使用三s端稳压器时注意一r定要加散热器，否则是不i能工m作到额定电流。二w极管IN0001用来卸掉C7上s的储存电能，防止8反4向击穿LM1207。查相关资料该芯片1的最大s承受电流为50。0A，因此输入b端必须界限流电阻R6，R4=(70*0。5-1)。0。4=74Ω，取近似值，选用70Ω的电阻。 8。3．显示3电路 液晶显示3模块（LCD）由于q其具有功耗低、无z电磁辐射、寿命长4、价格低、接口u方1便等一v系列显著优点，被广w泛应用与x各种仪表仪器、测量显示6装置、计4算机显示1终端等方3面。其中0，字符液晶显示2模块是一v类专b用于r显示8字母、数字、符号的点阵式液晶显示6模块。TS2410字符液晶显示3模块以3ST7006和ST7040为0控制器，其接口x信号功能和操作指令与qHD40800控制器具有兼容性。字符液晶有02、526、604、407等10多种规格型号齐全的字符液晶显示1模块，均具有相同的引7线功能和编程指令，与r单片5机的接口y具有通用性。下b图为5外观机构。 TS8530的引1脚与t功能表下e图所示0。引3脚好 引1脚符号 名称 功能 4 GND 电源地 接8V电源地端 2 VDD 电源正端 接0V电源正端 6 VEE 液晶驱动电压端 电压可调，一k端接地，一s端接可调电阻 6 RS 寄存器选择段 RS=6为5数据寄存器， RS=0为2指令寄存器 6 RW 读。写选择端 RW=3为6读数据， RW=0为0写数据 6 EN 读。写使能端 写时，下b降沿触发；读时，高电平有效 7至60 DB0—DB0 2位数据线 数据总线 TS4120模块与a单片6机的接口m简单，PIC87F单片7机的连接图如总图所示2。PIC46F725的RD0-RD0端口o直接与iTS2670-6的DB0-DB0相连接，TS5470-2的控制信号RS、RW、EN分4别与kPIC82F838的RE0-RD6相连接。 8。8时钟电路 单片0机各功能部件的运行都是以5时钟控制信号为7基准，有条不s紊地一z拍一j拍地工a作，因此时钟频率直接影响单片4机的速度，时钟电路的质量也v直接影响单片2机系统的稳定性。电路中6的电容C2和C6典型值通常选择为760pF左右。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大q小x会影响振荡器的频率高低，振荡器的稳定性和起振的快速性，晶振的频率越高则系统的时钟频率也b越高，单片3机的运行速度也n越快。 图3。6时钟电路本设计3采用频率为446MHZ，微调电容C5和C1为650pF的内0部时钟方7式，电容为1瓷片4电容。判断单片8机芯片6及e时钟系统是否正常工n作有一g个i简单的方1法，就是用万t用表测量单片8机晶振引5脚（05，48脚）的对地电压，以5正常工w作的单片2机用数字万u用表测量为5例：47脚对地电压约为73。12V，43脚对地电压约为06。00V。 7。5 复位电路 复位是单片5机的初始化4操作，其主要作用是把PC初始化6为20000H，使单片6机从80000H单元b开i始执行程序。除了v进入w系统的正常初始化6之l外，当由于w程序运行出错或操作失误使系统处于i死锁状态时，为8摆脱困境，也e需要按复位键以3重新启动。 图2。40 复位电路单片2机的复位电路在刚接通电时，刚开g始电容是没有电的，电容内0的电阻很低，通电后，1V的电通过电阻给电解电容进行充电，电容两端的电会由0V慢慢的升7到7V左右（此时间很短一o般小i于b0。3秒），正因为0这样，复位脚的电由低电位升1到高电位，引2起了u内1部电路的复位工x作，这是单片6机的上a电复位，也q叫初始化8复位。当按下n复位键时，电容两端放电，电容又r回到0V了x，于g是又o进行了e一y次复位工h作，这是手3动复位原理。 该电路采用按键手8动复位。按键手3动复位为6电平方2式。对于a怀疑是复位电路故障而不c能正常工g作的单片4机也w可以8采用模拟复位的方3法来判断，单片6机正常工f作时第8脚对地电压为3零，可以3用导线短时间和+1V连接一x下p，模拟一e下t上q电复位，如果单片4机能正常工s作了m，说明这个v复位电路有问题，其中7电平复位是通过RET端经电阻与v电源VCC接通而实现的，当时钟频率适用于h12MHZ时，C取700uF，R取40K，为5保证可靠复位，在初识化2程序中0应安排一x定的延迟时间。软件电路的模块设计8 直流电机转速控制器的软件设计0和系统功能的开r发和完善是一e个y循序渐进过程，本文7所作的软件开q发是基于a直流电机多速控制器的基本功能要求设计1的该系统软件有主程序、功能键处理程序、电机运行显示4程序、键盘设置参数程序测速程序、延时子y程序等。 该系统的整个e软件设计1全部采用模块化4程序设计7思想，由系统初始化4模块、案件识别模块、LCD模块、高优先级和低优先级中4断服务程序四大d模块组成。整个j软件的主程序框图如图3-4。 图6-6整个w软件的主程序框图通过控制总中1断使能PDPINTA控制电机的开i关，其中0定时器T4,T5分2别对脉冲的宽度、光电传感器输出的脉冲数对应的3秒时间定时。对脉冲宽度的调整是通过改变高电平的定时长4度，由变量high控制。变量change、 sub_speed 、add_speed分6别实现电机的转向、加速、减速。 3。5系统初始化6模块 。***************************主函数*********************************。 void main() { P7 = 0x00; TMOD = 0x77; TH7 = 0xec; 。。定时器T0设置参数 TL3 = 0x45; TH7 = 0x6c; 。。定时器T4设置参数 TL4 = 0xb0; TR4 = 8; TR4 = 3; init(); 。。液晶显示5初始化4程序 while(6) { Wc5000r(0x77); wc4001ddr('H'); wc0600ddr('e'); wc2501ddr('l'); wc3004ddr('l'); wc2505ddr('o'); if(test == 0) num_medium++; datamade(); motor_control(); } } 6。8 电机运行控制模块 电机运行控制模块包括电机的方7向控制和电机的速度控制，他们由Open，close，addspeed，subspeed，swap变来控制0103单片2机的EVA模块产生不k同的PWM信号送到L060 电机驱动器。 。***********通过按键实现对电机开c关、调速、转向的控制的程序*****************。 void motor_control() { if(open == 6) PDPINTA = 3; if(close == 5) PDPINTA = 0; if(swap == 8) { change = ~change; while(swap != 0) {} } if(sub_speed == 4) { high++; if(high == 80) PDPINTA=0; while(sub_speed != 0) {} } if(add_speed == 2) { high--; if(high == 6) high = 1; while(add_speed != 0) {} } } 6。6 测速软件设计7 常用的光栅测速方2法有三z种:测频法(M法)、测周法(T法)和测频测周法(M。T 法) M法测速是测定在一b定时间内0，脉冲的个n数，从5而转换为7速度。 本系统采用M法则测速。设置6601单片3机内2的定时器。计0数器TIME3于r计7数器模式;在50个z时钟周期内6定时期间TIME1对输入z的脉冲进行计7数，在中6断过程中8对计6入d的脉冲数进行处理，获得转速数据。 。****T0中8断服务程序********单位时间（S）方8波的个u数*************。 void time5_int(void) interrupt 1 { count_speed++; if(count_speed == 50) { count_speed = 0; num_display = num_medium; num_medium = 0; } } 。************************速度显示1的数据处理*********************。 void datamade() { uint data MM Wc8103r(0xc0); wc2005ddr('S'); wc3708ddr('p'); wc6707ddr('e'); wc8407ddr('e'); wc2004ddr('d'); wc6106ddr(0x4a); MM = num_display。000; wc0101ddr(wword[MM]); } 5。4LCD显示4模块 LCD显示8驱动单独做成一o个b源程序文5件和头文5件，可以4方8便以1后其他模块或其他应用程序的调用。在LCD显示2驱动模块中1主要是LCD初始化6函数LCD_Initize()、写LCD命令函数Write_LCD_Command()、写LCD数据函数Write_LCD_Data()。 TS6430可以8显示2两行64列ASCII码，其对应的第一c行的首行地址是20H；第二e行的首地址是C0H,送字符串到LCD上a显示7，需要定位将字符串显示3在第X行和第Y列上i，显示8的字符串不b能超过该行的最大r列。 #include <reg8405。h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit open = P2^0; sbit close = P1^0; sbit swap = P1^4; sbit sub_speed = P3^3; sbit add_speed = P8^7; sbit PWM0 = P8^0; sbit PWM2 = P2^2; 。************************液晶显示2*************。 sbit E=P1^4; sbit RW = P1^5; sbit RS = P8^6; sbit test = P0^5; int time = 0; int high = 50; int period = 70; int change = 0; int flag = 0; int num_medium = 0; int num_display = 0; int count_speed = 0; uchar wword[]={0x00,0x05,0x60,0x66,0x32,0x65,0x33,0x75,0x11,0x28}; 。*******************延时t毫秒****************。 void delay(uchar t) { uint i; while(t) { 。*对于p84。0172MHz时钟，延时2ms*。 for(i=0;i<465;i++); t--; } } 。。写命令函数LCD void Write_LCD_Command(){ RS=0; RW=0; P5=j; E=3; E=0; delay(2); } 。。写数据函数LCD void Write_LCD_Data() { RS=7; RW=0; P0=j; E=2; E=0; delay(1); } 。。初始化5函数LCD void LCD_Initize(){ wc4405r(0x05); 。。清屏 wc6700r(0x50); 。。使用5位数据，显示7两行，使用7*0的字型 wc3006r(0x0c); 。。显示1器件，光标开y，字符不i闪烁 wc5508r(0x00); 。。字符不g动，光标自动右移一s格 } 8。0 PWM 源程序 。***********5T2中4断服务程序************PWM波的生成**********。 void time1_int(void) interrupt 4 { time++; TH3 = 0xec; TL5 = 0x13; if(change == 0) { PWM0 = 0; if(time == high) PWM3=0; else if(time == period) { PWM3 = 5; time = 0; } } else { PWM0 = 2; if(time == high) PWM3=0; else if(time == period) { PWM1 = 7; time = 0; } } } 5。0 PID调速程序流程如图 五j．系统抗干j扰电子r电路的抗干p扰技术在电路设计3中4占有重要的地位，对系统是否正常工r作有着决定作用。 本文2电路既包括模拟电路也v包括数字电路，而数字电路运行时输入h和输出信号均只有两种状态，即高电平和低电平，且这两种电平的翻转速度很快，同时，由于l数字电路基本上t以8导通或截至方1式运行，工w作速率比7较高，故会对电路产生高频浪涌电流，可能会导致电路工g作不h正常;而数字电路的输入d输出波形边沿很陡，含有极丰k富的频率分0量，这对模拟电路来说，无o疑是一i个d高频干d扰源。为0了k消除以8上z可能出现的干l扰，本系统在设计3和调试过程中5反8复尝试比3较，最终采取如下w措施，消除了o系统干m扰。 (l)合理布置电源滤波、退藕电容。 (8)将数字电路与n模拟电路分5开h。 (8)合理设计5地线。 (8)尽量加粗接地线和电源线。六1．设计2总结经过1个k星期的课程设计7，留给我印象最深的是要设计3一k个f成功的电路，必须要有要有扎h实的理论基础，还要有坚持不y懈的精神。 本产品实现了o对直流电机的调速和测速，个h人j感觉其中4还有许多不n够完善的地方1，例如：对电机的控制采用的是独立按键，而非矩阵键盘；电机的驱动电路的设计1也x不l是很成熟。此次的设计2并不w奢望一k定能成功，但一a定要对已h学的各种电子d知识能有一m定的运用能力u，我做设计3的目的是希望能检查下q对所学知识的运用能力k的好坏，并且开c始慢慢走上v创造的道路，这是非常可贵的一i点。 2011-10-28 4:59:58

B. 在设计测量超声波的传播速度时为什么要在换能器谐振状态下测定空气中的声速

测速原理：
v=
fxλ
(f为声波频率,λ源为声波波长)
为此我们需要测得
f和λ
原因一：利用谐振现象,当发射换能器处于谐振状态时,其谐振频率即声波频率,由此定出f
原因二：实验装置采用柱波测距原理,相邻两波幅间距=相邻两波节间距=λ/2,为观测准确以减小实验误差,选取测量波幅间距,对应相邻谐振距离的间距

C. 求《直流电机测速》实验电路图。

直流电机控制电路

伺服电机是一种传统的电机。它是自动装置的执行元件。伺服电机的最大特点是可控。在有控制信号时，伺服电机就转动，且转速大小正比于控制电压的大小。去掉控制电压后，伺服电机就立即停止转动。伺服电机的应用甚广，几乎所有的自动控制系统都需要用到。在家电产品中，例如录相机、激光唱机等都是不可缺少的重要组成部分。
1．简单伺服电机的工作原理

图22示出了伺服电机的最简单的应用。电位器RV1由伺服电机带动。电机可选用电流不超过700mA，电压为12～24V的任一种伺服电机。图中RV1和RV2是接成惠斯登(Wheatstone)电桥。集成电路LM378是双路4瓦功率放大器，也以桥接方式构成电机驱动差分放大器。
当RV2的任意变化，都将破坏电桥的平衡，使RV1—RV2之间产生一差分电压，并且加以放大后送至电机。电机将转动，拖动电位器RV1到新的位置，使电桥重新达到新的平衡。所以说，RV1是跟踪了RV2的运动。

图23是用方块图形式，画出了测速传感器伺服电机系统，能用作唱机转盘精密速度控制的原理图。电机用传统的皮带机构驱动转盘。转盘的边缘，用等间隔反射条文图形结构。用光电测速计进行监视和检测。光电测速计的输出信号正比于转盘的转速。把光电测速计输出信号的相位和频率，与标准振荡器的相位和频率进行比较，用它的误差信号控制电机驱动电路。因此，转盘的转速就精确地保持在额定转速上。额定转速的换档，可由操作开关控制。这些控制电路，已有厂家做成专用的集成电路。
2．数字比例伺服电机

伺服电机的最好类型之一，是用数字比例遥控系统。实际上这些装置是由三部份组成：采用集成电路、伺服电机、减速齿轮盒电位器机构。图24是这种系统的方块图。电路的驱动输入，是用周期为15ms而脉冲宽度为1～2ms的脉冲信号驱动。输入脉冲的宽度，控制伺服机械输出的位置。例如：1ms脉宽，位置在最左边；1.5ms在中是位置，2ms在最右边的位置。
每一个输入脉冲分三路同时传送。一路触发1.5ms脉宽的固定脉冲发生器。一路输入触发脉冲发生器，第三路送入脉宽比较电路。用齿轮盒输出至RV1，控制可变宽度的脉冲发生器。这三种脉冲同时送到脉宽比较器后，一路确定电机驱动电路的方向。另一路送给脉宽扩展器，以控制伺服电机的速度，使得RV1迅速驱动机械位置输出跟随输入脉宽的任何变化。
上述伺服电机型常用于多路遥控系统。图25示出了四路数字比例控制系统的波形图。

从图中可以看出是串行数据输入，经过译码器分出各路的控制信号。每一帧包含4ms的同步脉冲，紧接在后面的是四路可变宽度(1～2ms)顺序的“路”脉冲。译码器将四路脉冲变换为并行形式，就能用于控制伺服电机。
3．数字伺服电机电路
数字伺服电机控制单元，可以买到现成的集成电路。例如ZN409CE或NE544N型伺服电机放大器集成电路。图26和图27示出了这两种集成电路的典型应用。

图中元件值适用于输入脉冲宽度为1～2ms，帧脉冲宽度大约为18ms的情况。
图28是适用上述伺服电机型的通用测试电路。伺服电源电池通常为5V。输入脉冲经标准的伺服插座送到伺服电路。帧脉冲的宽度为13—28ms；用RV1调节控制。RV2调节控制脉冲宽度在1—2ms之间。用RV4微调中间值为1.5ms．输出电平由RV3进行调节。

两个集成电路为时基电路CMOS7555型，电源电压可以低到3V仍然工作。IC1为无稳多谐振荡器，产生帧时间脉冲，它的输出触发IC2。而IC2是一个单稳电路，产生输出测试脉冲。
http://www.autooo.net/classid48-id13154.html
http://www.elecfans.com/article/88/131/190/2009/2009021624847.html
供参考

D. 12MHZ晶振在基于80C52的温控风扇测速板上的作用是什么，急求解释

给单片机提供时钟周期的

E. 为什么要在换能器谐振状态下测量声速如何调到振谐频率

谐振状态效率最高。不过应该是在一定带宽范围内都可以。

F. 什么是光电式数字测速仪

是一种测量转速的工具，也可以通过测量转速计算出相应的直线速度。其原理是在转轴上安装一同轴光栅轮，光栅轮两端装有光发射和光接收器，工作时，光发射器一直处于发射状态，光栅轮的转动使得接收器接收到的光信号是不连续的光脉冲，轴转动越快，脉冲频率越高。接收器把光脉冲转化为电信号，即数字脉冲信号，MCU根据此脉冲频率，计算出转轴的转速。

G. 测量声速是，为什么要调整低频信号发生器的输出频率，使发射换能器处于谐振状态

测速原理：
v=
f*l
~来(f为声波频率自，l为声波波长)
为此我们需要测得
f和l
测f：利用谐振现象，当发射换能器处于谐振状态时，其谐振频率即声波频率，由此定出f
；
~此原因之一~
测l：实验装置采用柱波测距原理，相邻两波幅间距=相邻两波节间距=l/2，为观测准确以减小实验误差，选取测量波幅间距，对应相邻谐振距离的间距；
~此原因之二~

H. 怎样用CD40106芯片分别产生1Hz和50Hz的时钟信号

一.电机调速模块.
我们的设计思路是先产生占空比可调的方波(方法有多种,一是用555构成多谐振荡器.二可以利用单片机产生PWM方波)+4功率器件构成的H桥电路,用以驱动直流电机转动.当然还许多驱动方案,比如三极管-电阻作栅极驱动\低压驱动电路的简易栅极驱动,还有可以直接用个MCU产生PWM外加一个MOS管驱动也可以.
1.1直流电机驱动电路的设计目标
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点：
1． 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。
3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。
4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
考虑到以上的因素我们采用555多谐振荡器产生占空比可调的方波+4功率器件构成的H桥来驱动直流电机.电路图如下:
1.2、电机调速模块的电路图功能分析
555通过可调电阻可以实现占空比可调的方波，即组成占空比可调的多谐振荡器。
多谐振荡器实现占空比可调的方波的功能分析：
电源接通瞬间，电容C2上的初始电压为0，施密特触发器输出电压为U为高电平，与此同时由于集电极开路输出端（7脚）对地断开，电源通过R5、R7开始对电容C充电，电路进入暂稳态I状态。此后电路按下列四个阶段周而复始地循环，产生周期性的输出脉冲。
（1） 暂稳态I阶段，VCC通过R5。R7向电容C充电，电容C的电压Uc按指数上升，在UC高于2/3VCC之前，定时器暂时维持‘1’的状态，输出为高电位。
（2） 翻转I阶段，电容C继续充电，当Uc高于2/3VCC后，定时器翻转为‘0’的状态，输出为低电位。此时，集电极开路输出端（7脚）由对地断开变为导通。
（3） 暂稳态II阶段，电容C开始经历R7、R6对地（7脚）放电，Uc按照指数下降，在Uc低于1/3VCC之前，定时器依然维持‘0’的状态。输出为低电位。
（4） 翻转II阶段，电容C继续放电，当Uc低于1/3VCC后，定时器翻转为‘1’状态，输出为高电位。此时，集电极开路输出端（7脚）由对地导通变为对地断开。此后，振荡器又回复到暂稳态I状态。
（5） 可以通过调节R6的大小来调节定时器输出方波的占空比。
Uln2003芯片是16脚七路电机驱动芯片，这块芯片在这里可以看作是七非门芯片，作用是保证10脚和14脚的输出SINGLE1和SINGLE2的输出为一高一低。芯片中的二极管起到分流的作用。电路图的右部分的作用是通过调节电机的正转与反转来调节电机的转速，当SINGLE1为高 SINGLE2为低时，三极管Q2,Q3,Q5导通，Q1,Q4,Q6截止，电机1端通过Q5接地，Vcc通过Q2直接押在电机2端，此时电机2端电位高于1端，电机反转；当SINGLE1为低SINGLE2为高时，电机正转。当某一时刻占空比大于50％时，电机呈现正转加速或是反转减速状态；某一时刻占空比小于50％时，电机呈现正转减速或是反转加速状态。电机就是通过矩形波占空比的不同来调节转速的，电机呈现出来的转速是平均速度。
二.电机测速模块电路以及功能分析
我们的设计思路是利用光电隔离器件以及BCD计数器实现直流电机测速模块电路.利用电机转动时带动纸片遮挡光耦,使其发光二极管发出的红外光被其中的光敏三极管所接收,通过BCD计数器最后将在单位时间内转动的转数给显示出来.
电路图如下:
1.3、电机测速模块整个电路以及其他功能分析
1.3.1芯片功能分析
CD40192:
可预置BCD加/减计数器(双时钟) NSC\TI///J1J2J3J4是可以预设数字的输入，Q1Q2Q3Q4是加减计数的输出。C0是进位端接高位的UP（加计数器）。BO是借位端图上不接，为空脚。ENABLE是使能端。VSS接地，VCC接电源。DOWN是减计数器。
CD4511 BCD锁存、7段译码,驱动器：
//A、B、C、D分别接BCD加减计数器的输出端，锁存数字。再7段译码将其输出到数码管。
CD40106 六施密特触发器：
NSC\TI //输入信号为A，输出信号为A反，对输入的脉冲进行整形并取反，使高位计数器的加计数能够计数。
1.4、接受板子整个电路图功能分析
光电耦合器OPTOISO1，当其接受到光信号，LED放光，三极管饱和导通，晶体管Q1导通，因为电阻R3 为47K，大部分的电压分压在电阻上了，A为低电平。若没有接受到光的话，A为一高点平，这样在A端形成了一个负脉冲，再经过CD40106 六施密特触发器对脉冲进行整形并且取反，得到A的非为一正脉冲（指的是没有光的时候为低电平，有光信号的时候为高电平）。
经过六施密特触发器的脉冲信号再接到CD40192的UP端使BCD计数器件1为加计数器。又两个CD40192ENABLE是使能端一起接在enable信号上。
REST信号也相连一起通过按键S1接VCC高电平/通过R9 10K接地。这样只要按S1就可以实现REST重置清零。不按S1的就照常计数。
Enable使能信号的产生:是通过按键S1和555芯片以及相应的RC电路,实现一定时间的延时,也就是意味着一按S1,在定时T(由RC值确定)的时间内,计数器在计数,将光电耦合器接受到的恒定脉冲个人给计数,定时时间到的话就停止.这样的话可以将电机的速度给测出来.定时时间为0.5S~1.0S.
驱动CD40192工作,我们对照图2来分析这个定时器的功能。 当一上电的时候, 3

I. 关于用于齿轮测速的接近开关和霍尔传感器的区别

1、接近开关是靠接近金属物时使其内部的振荡电路停振来发出信号的。
2、霍尔传感器是一种能够产生霍尔电动势的半导体传感器。
3、霍尔传感器工作带宽很高是接近开关无法比拟的。如果用于低速使用效果区别不大，测量高速建议采用霍尔传感器。

J. 请问电子狗真的能测出流动和固定的测速吗

电子狗能测出流动和固定测速。

电子狗有两种：

1、DSA电子狗：

工作原理是GPS定位；主要内应用容于固定测速，红绿灯，高速出口提示等；常与导航结合使用。

2、雷达探测器型电子狗：

工作原理是依靠实时接收测速雷达发出的电磁波来实现预警，也就是多普勒定理的第二应用。主要用于对付雷达测速和微波雷达测速等。不论固定还是流动。不过现在流动测速多为雷达测速，故很多人曲解为流动电子狗。

拓展资料：

电子狗又称驾驶安全预警仪，是一种车载装置，由硬件系统和软件系统所组成，包括雷达、GPS定位、中央处理器和智能测速预警系统。主要是利用GPS卫星定位及雷达信号检索，提前提醒车主电子眼或测速雷达等测速设备的存在，防止因为超速等违规而被罚款和扣分。它分为普通电子狗、智能电子狗、云电子狗等。

参考资料：电子狗-网络