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铁道信号
机车检修专用运行信号发生器
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信号发生器
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铁道信号 机车检修专用运行信号发生器,铁道信号,机车检修专用运行信号发生器,铁道,信号,机车,检修,检验,专用,运行,信号发生器
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湖南铁道职业技术学院毕业设计论文课题 机车检修专用运行信号发生器专业：铁道自动化班级：铁自114班指导老师：陈新喜老师姓名：冯楠摘要机车安全运行，一直是人们非常重视和关注的问题，每台机有大修、中修、和入出库检修等，机车上各种仪器、仪表种类繁多，有些可以在机车停止时检测，有些必须在运行中检测，而以前后者的检测方法就是机车在线运行检测，需要调度、司机、检测等多人员配合，本课题是设计制作一台能在机车停止状态下提供速度信号让机车模拟运行状态，方便机车检修。机车速度信号发生器能够模拟机车运行参数，准确输出速度相位变化和各种压力信号，便于检修工作人员及时排查故障点，提高检修效率。详细叙述了该信号发生器的研发方案、系统构成和主要功能特点，并介绍了其现场使用情况。关键词：铁道信号；信号发生器；监控。第47页 湖南铁道职业技术学院毕业设计论文ABSTRACTThe safe operation of the locomotive, has been attached great importance and concern, each machine overhaul, repair, overhaul and into the library, all kinds of instruments, instrument type locomotive is various, some in the locomotive stopped testing, some must be detected in the operation, but before the latter detection method is the locomotive running online detection scheduling, need, driver, detection and many staff, the subject is to design a speed signal for locomotive simulation operation state stopped in the locomotive, is convenient for locomotive maintenance.Simulation of locomotive running parameters can be portable locomotive speed, pressure signal generator output speed, accurate phase change and all kinds of pressure signal, and is convenient for the maintenance staff timely troubleshooting points, improving maintenance efficiency. Described in detail the development scheme, the signal generator of the system structure and main functions, and introduces its application.Keywords:railwaysignal;signal generator;monitoring.毕业设计任务书一、 课题名称：机车检修专用运行信号发生器二、指导教师：陈新喜三、设计内容与要求1、 课题概述1） 机车安全运行，一直是人们非常重视和关注的问题，每台机有大修、中修、和入出库检修等，机车上各种仪器、仪表种类繁多，有些可以在机车停止时检测，有些必须在运行中检测，而以前后者的检测方法就是机车在线运行检测，需要调度、司机、检测等多人员配合，本课题是设计制作一台能在机车停止状态下提供速度信号让机车模拟运行状态，方便机车检修。2） 系统方框图2、 设计内容与要求设计内容：1）确定机车信号发生器接口，要求机车检修专用运行信号发生器接口与原来速度信号接口一致；2）具有速度设定功能, 设定机车速度为5-160km/h，并根据速度产生相应频率信号；3）要求产生的信号波形与现有速度传感器一致；4）操作使用简便，方便携带；5）电源可以采用机车DC110V电源供电，或者自配充电电池等，如采用电池需有电源电压检测报警功能； 6）设计并制作一台样机.设计要求：1）原理图规范2）PCB板图规范、布局合理3）电路板制作工整、美观4）软件流程图标准5）程序采用结构化设计、可读性强6）生产的速度误差小于3%四、设计参考书模拟电子技术 高等教育出版社数字电子技术 高等教育出版社单片机C语言程序设计北京航空航天大学出版社单片机原理及应用 中南大学出版社五、设计说明书要求(小四、宋体) (以下五号、宋体)1、 封面2、 目录3、 内容摘要(200400字左右，中英文)4、 引言5、 正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）6、 结束语7、 附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排序号内容要求完成时间1师生见面,下发毕业设计任务书、布置毕业设计2013.6.282前期准备完成毕业设计相关资料的收集、设计方案的确定假期3元件选型参数、型号、数量20139154控制板原理图设计20139305控制板PCB板设计与制作2013.10.146软件程序编写调试2013.10.317整机调试完成批定功能201311108毕业设计任务书编写毕业设计说明书在规定时间前上交指导教师处2013.11.259毕业答辩及成绩评定2013年12月七、毕业设计答辩及论文要求(小四、宋体)(以下五号、宋体)1、 毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、 毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。目录摘要1ABSTRACT2毕业设计任务书3目录7第一章 引言8第二章 硬件设计92.1单片机最小系统92.1.1单片机原理92.1.2单片机芯片102.1.3 AT89S52芯片介绍112.1.4最小系统组成142.2按键操作显示系统182.2.1按键电路182.2.2显示电路202）LED液晶显示；20LED 简介202.3直流电源252.3.1方案比较252.3.2方案实施252.3.3电源模块(110VDC24VDC)262.3.4直流(24VDC5VDC)272.4输出部分292.4.1驱动光耦292.4.2电路图30第三章 软件设计313.1 程序313.2函数逻辑关系框架图36第四章 安装与调试374.1软件调试374.2 硬件调试39第五章 致谢42参考文献43附录44附录A 程序清单44附录B 原理图45第一章 引言随着列车运行监控记录装置更新换代，监控装置的监测手段和功能都进一步的完善。其中，为有效防止列车遛逸事故的发生，对机车速度实时监测的部分增加了对机车速度相位的监测功能，对压力信号监测的部分扩展了机车均衡风缸、闸缸压力的监测功能。机车过渡装置、监控装置、防空装置、车载轴承检测装置所需要的机车速度信号，是由安装在机车轮对上的速度传感器提供的 。当司机回段检修时，由于不能动车或者动车速度不够，没有速度信号或输出速度信号不高，因而不能判断这些装置的 状态是否良好，给检修机车工作带来不便，因此，研制机车专用运行信号发生器，为静止状态下的机车提供模拟信号，进行检测。 在列车运行监控记录装置工作过程中，各类传感器一旦出现异常，监控装置就无法正确监测机车速度、列车管压力及各部件实时状况，对机车冒进、冒出、遛逸事故及超速等问题失去了监控作用，从而给行车安全埋下了故障隐患。因此，监测装置检测人员必须对每台入库机车监控装置的附属设备进行全面测试，尤其是机车速度传感器和压力传感器，确保监控装置正常工作。而目前检测人员只能根据日常工作经验来判断可能发生的故障点，并通过“双人替换法”将可能发生故障的设备进行互换，即一人在车上观察，另一人在车下手动操作，两人配合才能完成相关功能的检测。这样不仅增加了检测人员的劳动强度，而且作业效率低，严重时还会降低机车周转率，影响运输次序。能否模拟机车运行参数进行测试，进而准确判断、排查故障点，就显得尤为重要了。第二章 硬件设计2.1单片机最小系统2.1.1单片机原理单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板。但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性。由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言(近几年，C语言也开始广泛被应用)，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸。对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC也是承受不了的。 目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。2.1.2单片机芯片常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。 汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。单片机是指芯片本身，而单片机系统是为实现某一个控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统，这是单片机应用系统。单片机开发系统是指单片机开发调试的工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，正在逐步取代现有的多片微机应用系统。单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作，单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。2.1.3 AT89S52芯片介绍1）AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash储器。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方法。2）主要性能l 与MCS-51单片机产品兼容l 8K字节在线系统可编程Flash存储器l 1000次擦写周期l 4.0V-5.5V工作电压l 全静态操作：0Hz33Hzl 三级加密程序存储器l 256*8字节的内部数据存储器l 32个可编程I/O口线l 三个16位定时器/计数器l 八个中断源l 全双工UART串行通道l 低功耗空闲和掉电模式l 掉电后中断可唤醒l 看门狗定时器l 双数据指针l 掉电标识符l 快速编程周期l 灵活ISP编程（字节和 模式）l 绿色（-免费）工作包操作4） 引脚结构引脚功能VCC :电源GND接地P0 口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.2MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2 口P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）端口引脚 第二功能：P3.0 RXD (串行输入口) P3.1 TXD (串行输出口) P3.2 INTO (外中断0)P3.3 INT1 (外中断1) P3.4 TO (定时/计数器0)P3.5 T1 (定时/计数器1)P3.6 WR (外部数据存储器写选通) P3.7 RD (外部数据存储器读选通) RST复位输入ALE/PROG地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。PSEN外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号EA/VPP访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端2.1.4最小系统组成该最小系统以AT89S52单片机为中心控制器，包括电源模块和USB下载电路、晶振电路、复位电路。1）51单片机最小系统如下图2-1、2-2、2-3所示，为AT89S52单片机引脚图及其晶振和复位电路。图2-1AT89S52单片机引脚图2）晶振电路图2-2单片机晶振电路单片机晶振两个电容的作用：这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在几十皮发。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度，一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。晶振的负载电容=(Cd*Cg)/(Cd+Cg)+Cic+C式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic（集成电路内部电容）+C（PCB上电容）经验值为3至5pf。理论上来讲晶体的负载电容C=C1/2+C0（电路杂容），而在市场中晶体的负载电容C为7PF，12.5PF，16PF，18PF，20PF，33PF，所以C1会更高，如果按芯片的要求C1=5PF的，根据晶体的理论，实际接电容比晶体的标称电容小，输出的频率就比晶体标称的频率要偏高（晶体负载电容对晶体频率起微调作用），所以最终还是要看芯片所要求的这实际频率，C1，C2对晶体的起振没多大影响，但对输出频率会有差别。3）复位电路图2-3单片机复位电路复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经过一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。单片机复位电路参数的选定须在振荡稳定后保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。AT89S52单片机是整个开发板的控制中心，我们在选用电路时应该保证它的可靠性和抗干扰性.在选用具体电子器件的时候，应该确定它的各项参数，尽量使用参数相当的器件。51复位就是在满足51最小系统其他工作条件下，让RST管脚保持高电平（通常0.7Vcc以上电压）维持至少两个机器时钟，以引导单片机复位，之后RST管脚恢复为低电平。4)时钟电路内部时钟，是用芯片内部振荡电路，精度不高，温飘也较大，不需要外部振荡器件。外部时钟，分RC振荡和石英晶振，RC精度不高，成本低，石英晶振，精度高，稳定性好，根据使用场合选择，适合的时钟方式AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是反相放大器的输入端和输出端，由这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或搪瓷谐振器一起构成了一个自激振荡器，这种方式形成的时钟信号称为内部时钟方式。利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体（或陶瓷）振荡器和两个电容就构成了一个稳定的自激振荡器。晶体振荡频率可在1.2MHz12MHz之间选择。电容值无严格要求，但其取值对振荡频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度稍有影响，C1、C2可在20pF100pF之间取值。一般当外接晶体时，电容选为30pF。本设计采用内部时钟电路，电路图如图2-4所示：C130PC230PXTAL1XTA21819Y112MHz图2-4内部时钟电路2.2按键操作显示系统2.2.1按键电路1）按键种类；一般分为两种，独立式按键、矩阵式键盘。 本课题采用独立式按键，独立式按键是直接用I/O口线构成的单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键程序编写：#includeunsigned char ID;void delay()TH1=0xd8;TL1=0xf0;TR1=1;while(!TF0);TF1=0;void main()while(1)if(k1=0)delay(); /去抖动if(k1=0) /检测按键确实按下，进行按键处理ID+;if(ID=0)ID=0;while(!k1=0); /松手检测switch(ID)case 0:P1=0x3f;break;case 1:P1=0x06;break;case 2:P1=0x5b;break;case 3:P1=0x4f;break;case 4:P1=0x66;break;case 5:P1=0x6d;break;case 6:P1=0x7d;break;case 7:P1=0x07;break;case 8:P1=0x7f;break;case 9:P1=0x6f;break;default：break;2）按键接口电路如图2-5所示：图2-5按键接口电路2.2.2显示电路1）数码管显示；设计主要使用数码管的现实功能来实现的，显示部分硬件用4只数码管为显示管。这些数码管的阳极是互相连接在一起的，所以称为共阳极数码管。通过在这4只数码管的阳极加+5V或0V的电压是数码管形成不同的数字，如图2-6所示： 图2-6数码管显示电路2）LED液晶显示； LED 简介 LED是英文单词的缩写，主要含义：LED ： Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光； LED 的核心是一个半导体材料做成的晶片，晶片的一 端附在支架上，是负极，另一端连接到电源正极，晶片完全被环氧树脂封装。a)LED 优点(1)体积非常小；LED 基本上是一块很小的晶片由环氧树脂封装，所以体积非常小，重量非常轻。 (2)耗电量低 LED 耗电非常低；采用的是直流驱动，功耗也很低（单管为 0.03W-0.06W）， 电光功率转换能够接近 100%。通常情况下 LED 的工作电压是 2V-3.6V 之间，工作 电流是 0.02A-0.03A 之间；也就是说，它消耗的电能不超过 0.1W (3)高亮度、低热量；LED 使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。(4)坚固耐用 LED 被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松 动的部分，使得 LED 不易损坏。(5)使用寿命长； LED 光源可以叫做长寿灯。因为它是固体冷光源，采用环氧树脂封装，灯体内 部没有松动的部分，几乎不会发生灯丝发光被烧、热沉积、光衰等缺点，在合适的电 流和电压下，使用寿命能够达 6 万到 10 万个小时，较传统的光源寿命要长 10 倍以上。(6)环保 ； LED 是由无毒无害的材料制作而成，所以不会造成污染，同时 LED 可以被回收 再利用。光谱不包括紫外线和红外线，也就意味着无热量、无辐射以及眩光小，且冷 光源可以安全触摸，是典型的绿色环保的照明光源。(7)多变幻 LED 光源能够利用红、绿、蓝三基色原理，随着计算机技术的发展实现了三种 颜色具有 256 级灰度并可以随意混合，可产生大约 16777216 种颜色，从而形成多种 光色的组合，实现丰富多彩的动态变化效果和各种图形及图像。3)1602字符型液晶显示器本设计采用字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，本设计采用16列*2行的字符型LCD1602带背光的液晶显示屏。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，如图2-7所示： 图2-71602字符型液晶显示器LCD1602主要技术参数：1.显示容量:162个字符2.芯片工作电压:4.55.5V 3.工作电流:2.0mA(5.0V) 4.模块最佳工作电压:5.0V 5.字符尺寸:2.954.35(WH)mm3）LCD1602引脚功能说明:引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，写操作时，下降沿使能。 读操作时，E高电平有效7DB0低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）8DB1低4位三态、 双向数据总线 1位9DB2低4位三态、 双向数据总线 2位10DB3低4位三态、 双向数据总线 3位11DB4高4位三态、 双向数据总线 4位12DB5高4位三态、 双向数据总线 5位13DB6高4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光电源正极16BLK背光 电源负极4)寄存器选择控制表RSR/W操作说明00写入指令寄存器（清除屏等）01读busy flag（DB7），以及读取位址计数器（DB0DB6）值10写入数据寄存器（显示各字型等）11从数据寄存器读取数据图2-8LCD-1602原理图注：关于E=H脉冲开始时初始化E为0，然后置E为1，再清0.busy flag（DB7）：在此位为1时，LCD忙，将无法再处理其他的指令要求。如图2-8所示：2.3直流电源2.3.1方案比较方案（一） 采用整流桥将直流110V变成直流24V，然后通过LM7805、LM7812稳压管芯片或者直接串电阻将直流24V变成直流5V给单片机供电。方案（二） 采用两个电源模块；首先电源模块输入110VDC输出DC24V，然后再用一个输入24VDC输出5VDC电源模块直接给单片机供电。方案（三） 采用一个输入110VDC输出24VDC电源模块，然后采用一个LM2596开关管输出直流5V给单片机供电。2.3.2方案实施 方案（一）需要大量时间去选元器件、布局、焊接等操作，其次78系列其电压理论上最高电压可以30多V,大约33-36V，1.5A输出电流，真实使用输入电压正常为18V左右，电压一般在12V最适合，否则就发热厉害，输入电压越高越厉害，带1.5A负载很可能过热保护。其次串电阻方法更不适合。 方案(二)材料简单，布局清晰，但从经济角度出发三个方案中价格费用最高，不利于节省资金，同时也不利于在实际中使用。 方案（三）一方面从经济方面费用适中，且布局简单，另一方面，LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，可以输出小于37V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计 因此，采用第三种方案。2.3.3电源模块(110VDC24VDC)1）电源模块型号；L型: 70-140Vdc 或 85-132Vac (47-440HZ)；如下图2）特性；输出特性；初始电压精度: 1.0%电压调节: 0纹波、噪声：1% p-p效率：79%（典型）源效应(标称负载，全电压输入范围): 0.2%负载效应(标称输入，10%-100%标称负载): 0.5%瞬态响应(25%的标称负载阶跃): 5%/500US一般特性；开关频率(典型值): 100KHz绝缘强度: 输入与输出 2500VAC输入与FG 2000VAC输出与FG 500VAC工作温度: -20+75存储温度: -40+105MTBF(MIL-HDBK-217): 200,000h温度系数: 0.03%/安全规程: UL1950/IEC950/CCEE电磁兼容(EMC)标准: IEC1000/EN61000冷却方式: 自然冷却2.3.4直流(24VDC5VDC)1) LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供的有：3.3V、5V、12V及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。LM2596系列开关稳压集成电路的主要特性如下：1、最大输出电流：3A2、最高输出电压：37V3、输出电压：3.3V、5V、12V及（ADJ）等，最大输出电压37V4、震荡频率：150KHZ5、转换效率：75%88%（不同电压输出时的转换效率不同）6、工作温度范围：-40+1257、工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制8、工作模式控制：TTL电平相容9、所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调）10、器件保护：热关断及电流限制11、封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S)LM2596开关器件引脚；如下图2-9所示 图2-9LM2596开关器件引脚 2)参数 1、+VIN；输入，电压为40V2、out put；输出，电压在1.2V至37v3、gnd；接地4、feed back；稳压取样电压输入端，（与输出电压相连）；与输出电压同增同减，与内部基准稳压值1.23V相比较，自动调节振荡器的输出占空比，使输出电压稳定在额定值上。 5、on/of使能控制端，控制着输出端电压的有无，高于1.23V时，内部开关管被关断，输出电压为OV，当低于1.23V时，输出为额定电压。3)电路图如图2-10所示 图2-10电路原理图 2.4输出部分2.4.1驱动光耦光电耦合器（optical coupler，英文缩写为OC）亦称光电隔离器，简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。TLP521是可控制的光电藕合器件，电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化电路设计。TLP5211组成的砷化镓红外发光二极管耦合到光三极管，该TLP5211提供了1个孤立的光耦4引脚塑料封装 ，如图2-11所示 图2-11TLP521光电藕合器件注:1脚是发光二极管的正端，2脚是发光二极管的负端，3脚接的是发射极，4脚接的是集电极。 2.4.2电路图 OUT1接单片机，OUT2接示波器。 当在输入端输入一个高电平时，输入的电信号驱动发光二极管，使之发出光，输出端光敏三极管接受光照，而产生光电流，此时发射结导通，再经过进一步放大后输出。完成了电光电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用,电路图如图所示：第三章 软件设计3.1 程序#include #include #define Data P0sbit RS=P20;sbit RW=P21;sbit E=P22;sbit out1=P25; /out1输出口sbit up_botton=P10; /向上按键sbit down_botton=P11; /向下按键unsigned int conter,conter_set;unsigned char conter_display16;void timer0() interrupt 1 TR0=0; TH0=0xfc ; TL0=0x17 ; TR0=1; conter+ ; if(conter=500/conter_set) out1=!out1; /翻转端口，50%占空比方波 void Delayms(unsigned int count)unsigned int i;for(i=0;icount*1000;i+);void WriteCommand(unsigned char Com) E=0;RS=0;RW=0;E=1;Data=Com;E=0;RS=0;RW=0;void WriteData(unsigned char Dat) E=0;RS=1;RW=0;E=1;Data=Dat;E=0;RS=0;RW=0; void Init1602(void) Delayms(5);WriteCommand(0x38);Delayms(2);WriteCommand(0x38);Delayms(2);WriteCommand(0x38);Delayms(14);WriteCommand(0x38);Delayms(14);WriteCommand(0x0f); Delayms(14);WriteCommand(0x01);Delayms(14);WriteCommand(0x06); Delayms(14);WriteCommand(0x0C);void Show_Text(char *Text,char row)unsigned char i;if(row=0)WriteCommand(0x80);Delayms(14);for(i=0;i16;i+)WriteData(Texti);else WriteCommand(0xC0);Delayms(14);for(i=0;i1000) conter=0; /超时保护 if(conter_set160) conter_set=160; /设定最大值 if(up_botton=1) conter_set+; /设定增加 if(down_botton=1) conter_set-; /设定减小 Show_Text( Set Speed,0); /显示第一行 sprintf(conter_display, %d km,conter_set); Show_Text(conter_display,1); /显示第二行数字 Delayms(250); / 3.2函数逻辑关系框架图 开始LCD1602初始化化判是否有按键按下否扫描按键扫描、判行确定键值判释放按键转存入寄存器LCD1602写
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