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1、任 务 书题目：基于单片机的直流电机pwm调速控制设计内容及要求：1、设计一个直流电机调速系统，并用单片机实现连接开关和数码显示并将其值输入直流电机调速系统。2、通过公式及键盘实现其直流电机启动、加速、减速和停止四种状态。设计环境： Protel99se、WAVE、H51/L仿真器、单片机多功能试验箱实现目标：1、CPU为 8051芯片。2、实验需要1个LED灯，以其亮灭的闪烁速度分别显示启动、加速、减速和停止。3、通过按键开关输入不同的值改变脉冲占空比的控制值从而得到不同的频率脉冲，实现脉冲转变为点评，实现调速功能。 目 录1 触摸延时开关式节能灯11.1 总体方案的选择11.1.1 触摸感
2、应电路的选择11.1.2 开关电路的选择11.1.3 定时电路的选择21.1.4 触摸延时开关的整体电路21.2 电路的工作原理21.3 元件的计算及选择31.3.1 触摸感应电路元件的选择31.3.2 开关电路元件的选择31.3.3 定时电容的选择41.4 元件表41.5 组装与调试41.5.1 触摸感应电路的组装与调试41.5.2 开关电路的组装与调试51.5.3 定时电路的组装与调试51.6灯点亮延时时间调整的研究52 声控闪光电路62.1 总体方案的选择62.1.1 声音控制电路电路的选择62.1.2 开关电路的选择62.1.3 显示电路的选择72.1.4 声控闪光电路的总体电路72.
3、2 电路的工作原理72.3 元件的计算和选择82.4 元件表92.5 组装与调试93 彩灯循环显示控制电路103.1 总体方案的选择103.1.1振荡电路的选择103.1.2 计数器/译码分配器的选择103.1.3 显示电路的选择113.1.4 彩灯循环显示控制电路的整体电路图113.2 电路的工作原理123.3 元件计算及选择123.4 元件表133.5 组装与调试133.6 循环速度的调整方法134 四路抢答器144.1 总体方案的选择144.1.1控制电路的选择144.1.2 振荡电路的选择144.1.3 指示电路的选择154.1.4四与非门CD4011管脚图和四D锁存器CD4017管脚
4、图154.1.5四路抢答器的整体电路164.2 电路的工作原理164.3 元件的选择174.4 元件表174.5 组装与调试174.6 抢答显示功能用数码管显示优先抢答18附录A19附录B20附录C21附录D22附录E23附录F24附录 G25附录 H26附录 I27附录 J28IV1 触摸延时开关式节能灯1.1 总体方案的选择触摸延时开关应包括三个组成部分：触摸感应电路、开关电路和定时电路。1.1.1 触摸感应电路的选择 触摸感应电路的作用是将人体的触摸转换成电信号，无触摸时电信号为低电平（0V）,有触摸时电信号为高电平。完成此功能只要利用一个三极管开关电路，分别工作在截止和饱和状态。为提高
5、感应的灵敏度，采用多级三极管电路，如图1.1所示。图1.1 触摸感应电路1.1.2 开关电路的选择开关电路的作用是控制灯的点亮与熄灭。为简单起见，灯暂时用一只发光二极管代替，在实际电路中，开关电路控制一个继电器，再由继电器控制灯的点亮与熄灭。采用一般的三极管开关电路即可，如图1.2所示。图1.2 开关电路1.1.3 定时电路的选择定时电路的作用是控制开关电路的导通时间。最简单的定时是利用电容的充放电时间来实现。因此采用一个RC电路完成定时作用,如图1.3所示。图1.3定时电路1.1.4 触摸延时开关的整体电路触摸延时开关整体电路图如图1.4所示。图1.4 触摸延时开关式节能灯1.2 电路的工作
6、原理由三极管和RC电路组成的出米延时电路，只要经适当改装，就可以构成一个触摸延时开关。人体本身带有一定电荷，当人的手接触导体时，这些电荷就经人体转移到导体上，形成瞬间的微弱电流。这一微弱电流经过三极管放大后，就可以控制较大的负载开关动作。此图是由金属片M.三极管放大RC延时及三极管开关电路构成的触摸延时电路。VT1和VT2组成直接耦合的两级放大电路，VT3构成开关电路。金属片M和限流电阻R6接在VT1的基极，当悬空时，由于基极开路，VT1，VT2处于截止状态，因此VT3也截止，LED中无电流流过而不发光。当人手触摸金属片M时，人体电荷经R6流入VT1基极，VT1迅速导通将此瞬间电流放大后驱动V
7、T2饱和导通，使VT2的集电极电位降为低电平，并使VT3也随之导通，LED中有电流流过而发光。在VT2瞬间饱和和导通的同时，集电极电流对电容C快速充电至接近12V，但瞬间电流消失后，VT1和VT2截止，由于C分别与R3和VT3发射结及R2构成放电回路的时间常数较大，使C所储存的电荷放电比较慢，VT3在一段时间内仍保持导通，LED继续发光，知道VT3的集电极电流减小到不足以使LED发光。VT3导通的延迟时间主要由R2,R3和C的大小决定。如要进一步增大延迟时间，可加大C容量。除上述主要因素外，VT2的值大小.空气的适度对延迟时间也有影响，为保触摸时VT2迅速饱和，VT2管选择值大的9013。在实
8、际应用中，用继电器.可控硅等执行原件取代R4，R5和LED，就可控制较大的负载。1.3 元件的计算及选择1.3.1 触摸感应电路元件的选择（1） 、三极管的选择。（2） 、为使触摸感应电路的灵敏度高，VT2应选择值高的三极管，值大于100;VT1选择穿透电流小的三极管，否则不触摸时，也会使VT2导通工作。（3） 、电阻的选择。为使触摸感应电路可靠的工作，只要有很微弱的触摸信号电路就达到饱和状态，电阻R2应尽量大，由于它又是定时电容的放电回路，R2必须很大。R2取2.2VT2的集电极临街饱和电流：Ics=Ucc/R2=12/2200=0.005mA （1.1）VT2的基极临街饱和电流：IBS=I
9、CS/=0.005/100=0.05A （1.2）这样，只要有微弱的触摸信号，VT1导通，就能为VT2提供足够的基极电流，时VT2由截止，转换到饱和。为保证VT1顺利的导通，放大感应电流，要求工作在放大状态，R1取值几K范围内，取1K。R6起保护作用，取1。1.3.2 开关电路元件的选择（1）、发光二极管的工作电流为510mA,导通压降为23V。限流电阻R5取300。（2）、为使VT3导通时能向发光二极管提供足够的驱动电流，并使VT3很容易由截止转换为饱和状态，R4取值应足够大，取R4为51K。（3）、VT3导通时，ICS为发光二极管的驱动电流10mA。IBS=ICS/=10/100=0.1m
10、A （1.3）IBIBs时， R3=(12-0.6-0.3)/0.11100K。 （1.4）1.3.3 定时电容的选择定时电容的放电回路为R2分别组成的回路。时间常数为t=C(R2R3),当时间为3t时，电容基本放电完毕，VT3变为截止状态，发光二极管熄灭。C=30/3(R2R3) 105F （1.5）取C=100F。1.4 元件表表1.1 触摸延时开关元件表元件名称符号 型号数量电阻R11K1电阻R22.2MK1电阻R3100K1电阻R451K1电阻R53001电阻R61M1电阻R71K1发光二极管VL任意1电解电容C100/16V1 三极管NPNIC3GD61 三极管NPN 三极管PNPI
11、CIC90139012111.5 组装与调试1.5.1 触摸感应电路的组装与调试首先连接VT1、VT2、R1、R2、R6悬空端连接一段软导线代替金属片M。电源导通后，用电压表测量VT2的集电极电位，在手触摸M前后的变化，手触摸M前为高电平，手触摸后变为低电平。1.5.2 开关电路的组装与调试前布调试好后，断开电源。再连接VT3、R3、R4、R5、LED。通电后，用手触摸M，LED应点亮。1.5.3 定时电路的组装与调试前步调试好后，断开电源。左后连接C。导通后，用手触摸M，LED点亮后持续一段时间后熄灭，测试为60秒。1.6 灯点亮延时时间调整的研究 灯点亮延时时间与电阻电容有关，而定时电容的
12、放电回路由R2、R3与电容C构成，t=C(R1/R2) （1.6）所以它与电阻电容有关。 LED灯点亮延时时间由10秒、30秒、60秒、90秒、120秒、180秒变化时，元件取值的测试数据如表1.2。表1.2 数据表时间 电阻R2 电阻R3 电容C30秒 2.2M 100K 100F60秒 2.2M 4.7K 100F90秒 2.2M 4K 100F180秒 2.2M 1K 100F2 声控闪光电路2.1 总体方案的选择声控闪光电路应包括三个组成部分：声音控制电路、开关电路和显示电路。2.1.1 声音控制电路电路的选择声音控制电路的作用是将人体或物体发出的声音转换成电信号，没有声音时电信号为低电平（0V）,有声音时电信号为高电平，如图2.1所示。图2.1声音控制电路2.1.2 开关电路的选择开关电路的作用是控制灯的点亮与熄灭。为简单起见，灯暂时用一只发光二极管代替，在实际电路中，开关控制一个继电器，再由继电器控制灯的点亮与熄灭。采用一般的三极管开关电路即可，如图2.2所示。图2.2开关电路2.1.3 显示电路的选择显示电路的选择是无声波信号时，发光二极管不亮，光接受到声波信号后发光二极管就点亮发光。电路如图2.3所示：图2.3 显示电路2.1.4 声控闪光电路的总体电路声控闪光电路的总体电路图，如图2.1所示。 图2.1 声控闪光电路2.2 电路的
