【《地铁平移平板门结构的硬件电路设计案例》4600字】

第页，共43页地铁平移平板门结构的硬件电路设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u29236地铁平移平板门结构的硬件电路设计案例 1324231.1微控制器 1177171.2硬件电路 4205541.2.1 控制芯片电路 4275201.2.2 电源电路 567661.2.3 接口电路和下载电路 5107821.2.4 传感器电路 628311.2.5 三相全桥驱动电路 7184121.2.6 整流电路 88221.2.7隔离电路 822751.2.8中断电路和指示灯 9本项目以平移屏蔽门为主要研究对象，其硬件电路主要包括:控制器电路、传感器电路、驱动电路、隔离电路等。本章首先说明微控制器的类型，接着分别介绍各模块电路的结构和功能。1.1微控制器嵌入式系统是软硬件的结合体，它是一个嵌入于目标系统当中的计算机系统。其特征是可剪裁性、实时性、界面一致、操作简单、稳定性强、代码固定不变。一般的处理器包含了微处理器、微控制器、数字信号处理等。本项目采用的C51是微控制器的一种。图4-1嵌入式系统结构简图本项目采用AT89C51工艺单片机来处理告诉计算和快速的输入输出。其具有4

k字节的FLASH闪速内存，128字节的内部RAM,32个IO端口，2个16位的定时/计数器，一个5个矢量二级中断框架，全双工串联进行的通信端口，片内振荡器和时钟电路。与此同时，AT89C51的非动态的逻辑运行降低到0Hz，而且还兼容两个类型的可以选择使用的节能运行形式。在CPU运行时采用空闲形式，可是准许RAM、定时/计数器、串行通信接口和中断系统持续运行。丢弃了RAM当中的实质性部分，但是振荡系统起作用，并且在下一次硬件恢复原位之前禁止任何其它丢失的工作。AT89C51引脚功能Vcc:电源电压。GNE：地线。PO口:此PO口为一个8位漏极开路型双向IO口，也就是指地址/数据总线重复使用。驱动8个TTL逻辑门电路作为一个输出口，每条能接收到电流，在端口标记上“1”，可以当作是一个高电阻导入。此组口线在登录使用外部数据储存器或者程序储存器的时候变动地址(低8位)以及让数据总线再次使用，在登录使用这段时间里启动其内在部分的上拉电阻。编写闪存程序时，PO口获取到指令字节后对程序进行比较核对的时候，导出指令字节，校对验证的时候，需要将拉线与拉线连接在一起。P1口:一类8位双向I/O接口的P1具有内部拉阻，其导出的缓冲级能够驱使4个TTL逻辑门电路(吸收或输出电流)。标记上“1”，经过内在部分的上拉电阻将端口移至高电平，这个时候可以做输出口。在当做导入入口进行运用的时候，由于内在部分具有上拉电阻，当外在部分的信号对一个插针进行减压时，就会导出一个电流(lIIL)。P1在Flash编程以及程序检查的时间段里可以接收到低于8位的地址。P2口:它为一类8位双向I/O接口，具有内部拉伸电阻，P2的导出缓冲器可以驱使4个TTL逻辑门电路(吸收或输出电流)。标记上“1”，经过内在部分的上拉电阻将端口移至高电平，这个时候可以做输出口。在当做导入入口进行运用的时候，由于内在部分具有上拉电阻，当外在部分信号对一个插针进行减压时，就会导出一个电流(lIIL)。在整个存取期间，当P2口发送8位地址的数据时，P2口会发送16位分支的外在部分数据储存器(比如，运行MOVX@DPTR指令)，而当P2口发送8位地址的外在部分数据储存器(比如，运行MOVX@Rl指令)的时候，P2口线上(即专用功能寄存器(SFR)区当中R2寄存器的实质性部分)将保持不变。P2在Flash编程以及程序检查过程中也接收到High地址以及其余的管控信号。P3口:具有内在部分拉伸电阻的8位双向I/O口的P3导出缓冲级能够驱使(接收或者导出电流)4个TTL逻辑门电路。标记为端口“1”，借助里面的上拉电阻将端口调至高电平处，这个时候就可以当做输入口了。进行输入口功能的运用时，由于里面留有上拉电阻，其中一个引脚通过外界信号被降低时就会流出一定程度的电流（IL）。P3口同时接受部分管理信号，这些信号主要应用在Flash闪速存储器编程与程序核验。RST:复位输入。在振荡器设备运转的时候，RST引脚会产生两种高于机器周期的高电平来促使单片机恢复原位。ALE/PROG:在进入外界的数据存储器以及程序存储器的时候，ALE(地址锁存同意)流出脉冲运用在锁存地址相关的低8位字节之中。即便是不点击进入外部存储器，ALE依然可以运用时钟振荡频率的1/6来导出稳定的正脉冲信息，所以它能够对于外界发挥时钟功能或者进行定时工作。需要关注的是，每一次在进入外部数据存储器的时候会越过某一种ALE脉冲。在Flash存储器的编程运作过程中，此引脚还可以用做导入编程脉冲（PROG）。若有需要的话，借助独特功能性寄存器(SFR）区域中的8EH单元DO区域，能够阻止ALE运作。在此区域的位后，仅有一个MOV×和MOVC命令ALE才能够被激发工作。除此之外，还会稍许提高此引脚，在单片机运转外界程序的阶段，应设置ALE无效。PSEN:程序存储准许导出属于外部数据存储器里面的读选通类别，在89C51获取外部存储器得口令或者信息的时候，每一个机器的运转时段显示两次PSEN生效，也就是导出两种脉冲。在这个过程中，如果进入外部程序存储器，那么存在的两次生效的PSEN指令就不会显现了。EA/VPP:外部访问的准许。如果想要CPU只是进入外部数据存储器（其位置是0000H-FFFFH），EA部位一定要持续在低电平处(也就是需要接地）。同时要关注到:假若加密位置LB1被纳入在编程之中，恢复的时候内部会锁定在EA部位。如果EA部位属于高电平(也就是接在Vcc端），CPU会运转内部数据存储器中的口令。Flash存储器在编写程序的时候，此引脚处会附带+12v的编程来准许电源Vpp，其实这一定是在此部件利用12v编写程序电压Vpp的时候。XTAL1:振荡器里面时针发生器与反相放大器的导入端口。XTAL2:振荡器反相放大器的导出端口。89C51里面存在一种反相放大器，可以形成内部振荡器高增益，引脚处的XTAL1与XTAL2各自是此器件的输入部位与输出部位。此放大器同属于反馈器件的陶瓷谐振器或者片外石英晶体共同形成自激振荡器，图5展示的就是振荡电路。陶瓷谐振器或者外接石英晶体还有C1、C2电容连入放大器的折返回路之中形成并联形式的振荡电路。其中对于C1、C2电容的使用要求不是特别多，但其中电容的容纳程度会稍许关系到振荡频率的大小、振荡器工作的稳定性、起振的轻松与否及温度的平稳程度，假若利用石英晶体，比较建议使用的电容是30Pf±10Pf同时如果运用到陶瓷谐振器的话推荐使用40Pf士10Pf。使用者也能够使用外界的时钟。在此条件下，外部时钟脉冲会联结到XTAL1部位，也就是器件里面时钟发生器的输入部位XTAL2属于悬空状态。掉电模式：基于此模式下，振荡器就会终止运作，切入到掉电模式的口令属于最后面一条需要操作的指令，在停止终止掉电模式之前会冻结内部RAM与特别功能寄存器的内容。跳出掉电模式的一种可行方式就是硬件复原，恢复后会再一次界定所有的特别功能寄存器但不会更改RAM里面的信息，在Vcc复原到有效运转地的电平之前，复原应该是没有效果的，而且务必维持一段时间来促进振荡器再一次启动的操作并维持平稳运转。89C51的数据存储器队列运用的是字节输入方法进行程序编写的，每一次书写不同的字符，需要对全部芯片的EPROM数据存储器输入一个不能为空的字节，一定要利用片擦去的方式明晰存储器的整体信息。1.2硬件电路1.2.1 控制芯片电路电路选用AT89C51作为控制芯片，外部连接晶振作为时钟源。图4-2AT89C51接线电路图4-3晶振电路1.2.2 电源电路为促使程序的有效运作，一定要依靠平稳有效的电源来负责供电工作。系统利用规范的12V直流电源进行系统的整体供电。单片机需要的5V电压是通过降压电路来支持的，稳压电路设计中采用LM7805来输出5V电压，其可以提供的输出电流超过500mA，散热充分。图4-45V稳压电路1.2.3 接口电路和下载电路I/O电路用来完成单片机和外部设备的通讯，实现数据传输。开发板上常用的接口有JTAG和USB。为了实现单片机程序的下载，观察电机转速运行曲线等，需要用到USB转串口芯片。图4-5USB接口电路和串口下载电路1.2.4 传感器电路为了实现对移动物体进行检测需要用到传感器。本项目采用红外传感器和微博雷达共同完成检测。微波雷达能对移动的物体进行迅速反应，在列车行驶高峰期有较好的适应性，但微波雷达不能捕获静止的物体。此时用红外传感器进行补偿就可以弥补微波雷达的缺陷，只要在传感器感知范围内存在红外辐射，红外传感器就能迅速应答。但相比于微波传感器红外传感器的响应速度较慢，可能会出现较长的无效等待时间。同时采用两种传感器，既保证了反应速度，又避免了屏蔽门夹人夹物的情况发生。微波雷达选取光耦合器作为主要元器件，也可以称作光耦。光耦一般会把受光器与发光二极管密封放置相同的管壳之中。发光二极管进行电源供电产生光线之后，由受光器接受，再次转换为电信号，达成两次光电信号转化。它具有体积小、抗干扰能力强、反应速度快等优点。在使用过程中能够快速感应到人的通过,然而对于静止的物体却无法检测,可能会有夹人的危险。图4-6微波雷达电路红外感应电路既能够感应到移动的物体也能够感应到静止的物体，弥补了微波感应电路的不足，而其缺点是反应速度较微波感应电路要慢。在红外传感器电路中，此实验选取的是BISS0001芯片，该芯片属于一类高质量集成电路，可以用于处理传感器信号。配置热释电红外传感器与部分外界部件形成无源热释电红外开关按钮，能够充当自动门、报警系统、自动照明等功能。图4-7红外传感器电路1.2.5 三相全桥驱动电路全桥电路中有六个功率场效应管控制输出电压，电路每一次仅仅存在两个管子能够进行导通，每经过60°将会变一次方向，采取MOS管的开关上面的特征，完成电机控制。由于控制要求的电机为220V。MOS场效应管选用SMP60N06，其极限电压为60V极限电流60A。图4-8全桥驱动电路1.2.6 整流电路对220V电源电压进行整流录播后给无刷直流电机供电。图4-9整流滤波电路1.2.7隔离电路要想确保电路体系可以长时期的顺利操作，除了针对于电路正确性的改进标准之外，也应该需要抵抗影响方面的改进这也为系统平稳的关键因素。因为电路体系运作的外界条件的繁琐性，主要是依据外界条件中的电磁影响和硬件自身包括的影响，一般情况下都会大幅度的干扰系统的有效性。紧跟系统操作期间的延长，每一个模块都将会造成检测上面的很大偏差，系统的流程往往会造成死机等错误现象，最后将会导致很大程度的危害。基于繁琐系统条件下，控制器电路系统的电流电压信号会经常遭遇到额外情况的干扰。出现在体系里面的电磁信号之间互相影响和外界电磁信号给系统造成的影响、不正确的系统的改进、元器件上的选择类型错误、组装研制上的偏差等原因，都将会造成针对于系统带来负面作用。硬件的合理性设计也是为电路设计人员极为看重的方面。基于弱电系统上面，很多的设备互相接触，地当成一种电路体系基准的地线作为系统里面的每一种设备给予稳固安全的基准定位点，同时也被叫作信号地。由于模拟电路常常会牵制微弱的信号，此外数字电路抵抗影响的性能会更强一点，进而数字电路针对于电源上面的标准将要比模拟电路略小一点。所以，针对于该部分电路系统的设计上面，为了有效控制模拟电路以及数字电路器件间的互相影响导致的偏差，依次针对于模拟地和数字地实施分隔，正中间部位而是通过连接零欧姆电阻开展分开能够有效控制影响。电源也就是整体电路系统的一个能量的开端，倘若输入一侧的引脚出现了波纹或存在噪声干扰进来，一定会经过线路进行传输耦合至负载上面进而出现影响来减少负载的操作效率。所以，针对于此电路系统各电源正极和负极间提高合适的电解电容以及小电容，这将能够起到