《电子技术综合设计》谯蓉.doc

《电子技术综合设计》谯蓉.doc成都信息工程学院电子工程学院
电子综合设计
总结报告
题目: 低频信号函数发生器
及直流小电机测速系统
专业: 雷电防护科学与技术
班级: 08级1班
姓名: 张恺(2008024023)
李迪(2008024002)
指导教师: 张素娟
评分:
2011年 12月 4日
目录
1 项目计划 1
方案可行性分析 1
项目执行计划 1
2 设计说明 2
各单元模块设计原理 2
各单元模块设计流程 7
部分源程序及注解 8
3 调试说明 10
调试方法及歩棸 10
调试数据 11
误差分析 11
4 总结 12
5 参考文献 12
6 附录 13
PCB图 13
实物图 13
项目计划
方案可行性分析
市场分析
低频函数信号发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路,自动控制系统和教学实验等领域。在本设计中我们使用的事STC12C5A60S2单片机构成的发生器,可产生三角波、方波、正弦波。简单方便、价格低廉、结构紧凑、性能优越等优点,有较良好的市场空间。
直流小电机测速系统是一种基于51单片机开发的系统,操作简单,成本低廉。能较准确地测试电机的速度,控制小电机转速。通过该设计能较好的为单片机爱好者或初学者一个良好的设计案例与实验开发,其亦有良好的开发空间与市场空间。
设计方案
因为此电路对核心处理芯片要求并不很高,加上对51单片机的内部的编程环境与外围电路较为熟悉。我们采用51单片机芯片模块电路设计。因其显示数据要求并不是很多,所以采用4位数码管进行显示,因其方便快捷,易懂。
项目执行计划
第二周:得到设计题目,选择了多路放大与巡回测量电路和教学打铃系统两个题目。
第三周~第六周:设计原理图并画出PCB图,完成电路板的腐蚀及器件的领取。
第七周~第八周:完成电路板焊接及电路基本调试。
第九周:完成多路放大与巡回测量电路的基础功能。
第十周:完成教学打铃系统电路的基础功能。
第十一周:完成多路放大与巡回测量电路及教学打铃系统的提高功能。
第十二周:完成所有作品任务,检查并上交作品。
设计说明
各单元模块设计原理
低频函数信号发生器电路的设计
本次设计所研究的就是对所需的某种波形输出对应的数字信号,在通过D\A转换器和单片机部分的转换输出一组连续变化的0-5V的电压脉冲值。在设计时分块来做,按波形设定,D\A转换,51单片机连接,按键连接4个模块的设计。最后通过连调方针完成相应的功能,设计框图如图1:
图1 低频函数信号发生器设计框图
模块介绍:
信号调理:对D/A所产生的波形进行修正,放大。
D/A转换:主要选用DAC0832来把数字信号转换为模拟信号,再送入单片机进行处理。
MCU及基本外围电路:最小系统
按键:用按键来控制输出波形的种类和数值的输入
设计图如图2:
图2 低频函数信号发生器电路设计图
直流小电机测速的设计
根据直流电机的结构分析可得到等效的模型,包括电枢绕组及其等效的电阻等。直流电动机的转速n和其它参数的关系可用下式来表示:
(2-1)
(2-1)式中:UN是电枢电压,IN是电枢电流,Ra是电枢回路总电阻,Ce是电势常数,Φ是励磁磁通。
(2-2)
(2-2)式中:p-磁极对数,N是导体数,a是电枢支路数。
(2-3)
(2-3)式中:当电机型号确定后,CeΦ为常数,故式式(2-1)改为
(2-4)
在中小功率直流电机中,电枢回路电阻非常小,式(2-4)中INRa项可省略不计,由此可见,当改变电枢电压时,转速n随之改变,达到直流电机的调速的目的
。改变直流电机电枢电压,可通过PWM控制的降压斩波器进行斩波调压[1][3]系统框图如图3:
图3 教学打铃系统设计框图
模块分析:
驱动电路:用于驱动小电机的转速,通过控制PWM波来控制小电机的转速。
测速电路:用于通过光电对管来进行对小电机速度的测试。
设计图如图4:
图4 教学打铃系统设计图
按键模块电路的计
这个模块分四个功能键,与单片机的P2 口相连,第一个选择模式,第二个切换设置数码管数字所显示的位置。第三个是对数字进行加0-9的循环,第四个是切换波形模式。具体的设计电路如图5:
图5 按键模块电路设计图
最小系统模块电路的设计
单片机最小系统中包含有复位电路和振荡电路。复位电路采用的是上电复位,高点平能够使单片机复位。上电复位过程是在加电时,复位电路通过电容给REST 端一个短暂的高电平信号, 对电容充电过程逐渐回落,即REST 端的高电平持续时间取决于电容的充电时间