机械与电子工程学院毕业论文

机械与电子工程学院毕业论文内容摘要：

应的变化，这种方法简单易实现，但是滴管长度有限，而且受制于受液瓶的高低，控制起来会有许多不定因素。 所以我们不选用此方案。 方案二：采用凸轮来控制滴管的松紧，这样滴速 一定会发生相应的变化，这种方案在执行元件的选取上要花费脑筋，但优点是控制较精细，调整较迅速，稳定性也比较好，所以我们选用凸轮来控制。 主从机通信方式选择 方案一：采取并行方式。 并行的传输方式需要的传输线很多而且成本高，尤其是在远距离通信时更不适于，因此不选用这个方案。 方案二： CI2 总线方式。 采用 CI2 总线方式总要两条线就能够实现多机通信，但不适合用于较远 的通信。 对于没有其接口的单片机来说，软件模拟 CI2 较复杂些。 方案三：本系统可以选择通信方式之一是 RS485 半双工串行方式。 RS485 只需两根传输线来传送信号，他很适合长距离传输，其中有用的传送几乎可达一千多米，他的抗干扰能力非常强，同时组网能力也很强，在连接网络时的只需 AB 两根线即可。 方案四：无线网络通信方式。 相比有线传输，无线传输在某些特定的条件下具有无法比拟的优势，而且有许多现成的无线通信模块可以选用，是一种较好的方案，但应根据成、距离等具体情况决定是否选用。 我们对这个系统的通信要求不是很高，要传输的信号也不是很多，所以在这里我们选择方案三。 时钟芯片的选择方案和论证 方案一：直接采用单片机上的定时计数器来计算时间，使用程序实现时间的计数。 虽然这种方案可以节约成本，减小电路的规模，但是，单片机计算出的时间误差相对来说比较大，所以不选用这个方案。 东华理工大学毕业设计（论文） 系统方案选择与论证 7 方案二：选取 DS1302 来实现时钟计数， DS1302 是一种专业的时钟芯片，他可以实现对年月日等时间的计数甚至可以精确到时分秒，他的数据暂存区是位的 RAM， 时耗电 小于 300nA，工作电压 ~ 范围内。 通过比较论证，我们选择方案二。 东华理工大学毕业设计（论文） 硬件部分 8 3 硬件部分 系统硬件的基本框图 本系统主要采用的方案是以单片机为核心，来检测滴速并通过键盘来实现滴速的设置，下面展示了一些这个系统中的模块，如图 311，他能直观的的看出系统中硬件包含了液位检测并能报警模块、滴速检测、时间检测模块、键盘和液晶显示模块等。 图 311 系统硬件的基本框图 各模块的电路设计 电源部分 因为本系统所有供电都是 5v 电压，所以本系统的供电系统只要一个 5v电源即可，图 321 为 5v 电源电路原理图。 将 220V 的电压转换成 5V 输出的电源电压叫直流稳压电源，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，下面就详细叙述各个环节的原理，功能以及在此处所发挥的作用。 其中： 电路中线圈 T1表示变压器，我们此处所用的变压器是降压变压器，它将电网 220v交流电压变换成 9v的交流电压，并送给整流电路，而这里的 9V 由一次线圈与二次线圈的匝数比决定的，一般连接交流电 源的那一边线圈成为一次线圈，相对的那一变自然就是二次线圈，输出电压等于一次线圈与二次线圈的匝数比，通俗的讲， U1/U2=N1/N2。 所以电源变压器有升压和降压变压器两种，当 N1N2 时，其感应电动势低于初级电压，这种变压器称为降变压器，反之则是升压变压器，很明显这里我们要做的是一个 5V 的电源，所以用的是降压变压器。 （ 2）整流电路：电路中采用四个整流二极管，互相接成桥式结构，这样既可形成一个整流电路。 通常每个二极管都包含一个 PN 结，有 阴极 和阳极两个端子。 通电时 单片机 液位检测 滴速检测 时间模块 电机控制 主从机通信 显示模块 键盘 报警模块 东华理工大学毕业设计（论文） 硬件部分 9 一般是由 P区导向 N区， P 区的载流子是 空穴 ,N区的是电子，在 P区和 N 区间形成一定 + C110 0uF+ C210 uF12J1C O N 2D5L E DR147 0T1T R A N S 3V i n1GND2V o ut3U178 05F1F U S E 1D1D I O D ED2D I O D ED3D I O D ED4D I O D E 图 321 电源部分电路原理图 的障碍物，这个障碍物即位垒。 如果外加电压 P端大于 N端时，位垒降低，储存载流子在位垒两侧附近产生，这样大电流直接可以通过，一般会产生 典型的压降值为 ,称为正向导通状态。 若电压 P 端小于 N 端时 ,位垒则增加，二极管截止当然得在一定的电压范围内。 所以二极管具有单向导电性。 利用二极管的单向导向作用，输入端我们用的是交流电，在输入端，正半周期内，二极管 D D4导通， D D3截止，在负载上的输出电压是上正下负；在负半周内，正好相反， D D3 导通， D D4 截止，流过负载的电流方向与正半周一致。 这种简单的整流方法称为整流桥或全桥二极管。 他主要把 9V 正弦交流电变换成的直流电。 （ 3）在整流之后的那个电容元件主要作用就是滤波了，电路经过整 流之后，其中还是有很大的脉动成分，为了得到比较理想的直流电压，我们需要用专业的滤波电路来去除这些杂波。 我们此处先用一个大电容作为输入的滤波，然后再用小电容进一步的在输出滤波以使直流电更加纯粹，脉动成分更小，电路更稳定。 （ 4）说说 7805 稳压芯片吧，这里主要用它来得到 5v的电压，而且是稳定的值，该芯片系列很多，在性能上有微小的差别 ,用的最多的还是 lm7805, 78xx/79 系列简单易用、价格低廉，且根据需求的不同可以选择不同的三端稳压器件如 lm7805， 7806， 7809，7812， 7815， 7824， （ 79）。 三端，顾名思义有三个引脚， IC 是指这种稳压用的集成电路， 7805 有三个引脚， 1 脚接电源， 2 脚做输出端。 3脚接地，这是 lm78xx 系列的特点，而对于 lm79xx 负压系列， 3 脚输入端为最低电位， 1 脚为最高电位即地端， 78xx/79xx系列的稳压器件在降压电路使用时应注意以下几点： a 输出与输入的压差不能太大 ,太大会使转换效率降低，而且这种情况下稳压管易被击穿或烧毁； b 输出电流不能太大， 是它的极限值。 如果实在需要输出大电流，那么首先要保证使用的散热片要足够大，否则会被热击穿 ； （ 5）指示电路：电源是否设计成功我们可通过发光二极管来做指示，它具有单向导电性，一般最低电流要求在 5mA，他的亮度也使根据电流的大小决定的，亮度与电流成东华理工大学毕业设计（论文） 硬件部分 10 正比，但它有一个最大值，超过此值，会烧毁二极管，一般我们控制在 3 到 20mA 之间，在这里，二极管上有个电阻，我们称为“限流电阻”，发光二极管的正极称为阳极，负极又称为阴极，电流只能从阳极流向阴极，原理与刚才的稳压二极管差不多，分辨直插式发光二极管阴阳两极的方法很简单，一般情况下，引脚长的那一只为阳极，短的为阴极，或者，仔细看他的帽子有一边不是圆形而是直线 式的，那么这一边就是负极。 关于电阻大小的选择，则采用欧姆定律， U=IR，当发光二极管发光时，测量它的两端电压约为 ，这个电压又叫发光二极管的“导通压降”，电压经过 7805 稳压之后，得到的是稳定的 5V电压，则 =，假设流过的电流为 10mA，则 R=U/I=330Ω，而我们常用阻值里边没有这一阻值所以可找一个近似的 470 或者 510 欧姆的都可以。 这样做的变化只是二极管亮度的改变，没有其他什么大的影响。 后边的元件是两个排针，它的作用相当于连接器，是一种广泛应用于电路里的连接器，起到桥梁的功能 ，担负起电流或者信号传输的任务。 同时也可使电路更好的形成模块，更方便来调试。 缺点：应用过多会造成电路整体看起来比较混乱，而且排母如果没有接触好容易出现接触不良，会给调试带来不必要的麻烦。 滴速检测电路 在滴速检测部分本系统采用了红外光电传感器， 在没有液滴低下时，在接受端是低电平信号，没有信号传输给译码器， 采用断续式工作方式，当有点滴落下时，液体虽有可能是透明的，但还是会产生一定的障碍度，阻挡接收管接收红外线，在接收端 产生高电平信号，这样即可形成上升沿的 脉冲信号，本电路最大的特点就是红外线发射 部分不设专门的信号发生电路，而是直接从接收部分检测电路 LM567 的 3脚引入信号，此信号 Rd39。 4Vdd8D I S C7TH6T R 39。 2V c o51GND55 5O U T3U155 5IN3O U T F I L T1L O O P F I L T2G N D7V c c4O U T8T I M C A P6T I M R E S5U2L M 56 7R15KR21KC110 4C210 4V C CQ2N P N P H O T OD1P H O T OR35KQ1N P NR420 KC310 4C41u FC50. 1u FC647 00 p FR55KV C CP 3 2 图 322 滴速检测电路 是 LM567 锁相音频译码器的锁相中心频率。 这样可以使电路简化很多，而且又可以预防干扰，元件太多参数稍微有点什么影响会造成频率收发上有差异。 其电路原理图如图 322所示。 此电路主要的芯片有两个，一个是 LM567 通用译码器，另一个是 NE555 8 脚时基 集成电路 ，这里的晶体管作用就是驱动负载。 在此处 LM567和其他电容电阻构成锁相环音频译码集成电路 ,通过 NE555是提供给 LM567的载波信号，东华理工大学毕业设计（论文） 硬件部分 11 调节 R1，使 LM567 的载波信号频率与 LM567 的捕捉中心频率一致，调节 R3可以改变检测电路的灵敏度。 我们此处采用与以往不同的设计方案或者思路，通常碰到这种采集来的小信号的时候，我们一般经过比较放大处理，而此处我们直接引用 LM567 来进行处理，锁相环内部包含一个鉴相器、一个电流控制振荡器（ CC0）和一个反馈滤波器，这是音调译码电路。 而解码块包含晶体管开关和一个稳定的锁相环路，这里我们最关心的是他的工作脉冲的产生，当 3脚输入脚的频率在中心频率的范围之内的时候，那么就会输出低电平。 LM567 的工作状况基本相当于一个低压电源开关，通俗的讲，就是当他的是输入脚捕捉到得频率与中心频率一致的时候或者捕捉到得频率在中心频率的范围之内的时候，他的开关就接通， 8脚就输出低电平，一般来讲， 中心频率的检测值可以设定的范围是 至 500KHZ，带宽设定在中心频率为 14%的范围内。 下面详细说明一 下 LM567 的管脚功能，如图 323 所示。 LM567 的内部原理图如 324所示。 输出滤波回路滤波输入V 定时电阻定时电容地输出相移检波VCO相位检波87654321 IN 35620K1047181U24V C C 8 V相位检可控电流9 0 相移检测器 OUTAMP1U振荡器测器AMP 图 323 LM56。