温控直流电机的设计.doc

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1、 南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 摘 要随着温控技术的不断发展，温控技术在越来越多的方面有了广泛的应用，已经进入了我们的工作和生活。本论文设计完成的温控直流电机是用单片机控制温度传感器DS18B20测量温度，并选择适当的LCD显示温度，L298直流电机驱动直流电机工作，当外部温度45时，直流电机加速正转，温度75时全速正转；当外部温度10时，电动机加速反转，温度0时电动机全速反转；温度回到10到45之间时，电动机逐渐停止转动。本论文重点介绍了以AT89C51单片机为核心，完成对外界环境温度信号的采集、处理、显示等功能。利用Keilc进行编程和Proteus进行仿真的联调测试。并对A

2、T89C51芯片，L298、Proteus、Keilc、DS18B20等进行了简单的介绍。关键词：单片机；温度控制；直流电机；传感器DS18B2055ABSTRACTWith the continuous development of temperature control technology,temperature control technology has a wide range of applications in more and more,and has entered our work and life.This paper design of temperature con

3、trol dc motor is complete with single-chip microcomputer control temperature sensor DS18B20 measuring temperature,And the choice of appropriate LCD display temperature, L298 dc motor driver dc-motor work,When the external temperature45 , the dc motor speed up are turning. When temperature75 turning

4、at full speed,When the external temperature10 , motor slowdown reversal, temperature0 motor inversion at full speed, when temperature between 10 and 45 , motor gradually stop turning. This paper introduced the AT89C51 as the core and the completion external environment temperature signal collection,

5、 processing, display, and other functions. Use Keilc for programming and Proteus simulation test of the alignment. And a brief introduction about the AT89C51 chip、L298、Proteus、Keilc、DS18B20.Key words: Single-chip microcomputer; Temperature control; Dc motor; Sensor DS18B20 目录第一章 绪论1 1.1 引言 1 1.2 选题背

6、景与意义 1 1.3 设计任务与要求 2 1.4研究的关键及技术指标 2 1.5本文的结构 3第二章 系统分析4 2.1 DS18B20温度传感器 4 2.1.1 智能温度传感器DS18B20的性能特点 5 2.1.2 DS18B20的内部结构 5 2.1.3 DS18B20的测温原理 7 2.1.4 DS18B20的测温流程 8 2.1.5 DS18B20控制命令字 8 2.1.6 DS18B20使用中的注意规范9 2.2 AT89C51芯片 10 2.2.1 AT89C51的主要特性 10 2.2.2 AT89C51最小应用系统11 2.2.3 AT89C51个管脚功能11 2.3 L29

7、8直流电机驱动芯片 12 2.4 直流电机简介 13 2.4.1 直流电动机的结构13 2.4.2 直流电动机的工作原理14 2.4.3 直流电动机的主要技术参数15 2.5 液晶显示15 2.5.1 LCD的技术优势15 2.5.2 LCD的显示原理16 2.5.3 1602LCD的基本参数及引脚功能18 2.5.4 1602LCD 的指令说明19第三章 应用软件介绍 20 3.1 Proteus软件20 3.1.1 Proteus软件的构成 20 3.1.2 Proteus的主要特征 20 3.2 Keilc软件21 3.2.1 Keilc软件系统概述21 3.2.2 Keilc C51单

8、片机软件开发系统的整体结构213.3 Keilc软件环境21第四章 软件设计26 4.1 软件总体设计26 4.2 电机驱动部分26 4.3 DS18B20部分28 4.4 液晶显示流程图31第五章 硬件设计32 5.1 整体设计32 5.2 部分电路设计32第六章 系统调试36 6.1 软件调试 36 6.2 硬件调试 38第七章 结论 44 7.1 论文总结 44 7.1.1 主要工作及结论 44 7.1.2 存在的问题44 7.1.3 可以改进的地方45 7.2 感想和收获45致谢 46参考文献 47附录A: 硬件设计原理图47附录B：软件程序清单 49第一章 绪论 1.1 引言 温度的

9、测量和控制在工业生产中获得了广泛的应用, 在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源, 它的出现迄今已有两百余年的历史。期间, 从低级到高级, 从简单到复杂, 随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高, 温度控制系统的控制技术得到迅速发展。目前智能温度控制系统广泛应用于社会生活、工业生产的各个领域, 适用于家电、汽车、材料、电力电子等行业, 成为发展国民经济的重要热工设备之一。在现代化的建设中, 能源的需求非常大, 然而我国的能源利用率极低, 所以实现温度控制的智能化, 有着极为重要的实际意义。温度的测量方法多采用集成的半导

10、体模拟温度传感器，传感器输出电压或电流与温度在一定范围呈线性关系。通过放大，采样得到被测量。另一种温度测量方法是使用热电偶，其测量精度较高，但测试过程复杂，测量时间长，而且采用电桥测量的系统抗干扰能力较差、误差较大。随着集成电路技术的迅速发展，新型的数字化温度传感器其精度、稳定性、可靠性及抗干扰能力都优于模拟的温度传感器。数字温度传感器也越来越的到广泛的应用。温度检测的方法根据敏感原件和被测介质接触与否，可以分为接触式和非接触式两大类。接触式检测的方法主要包括基于物体受热体积膨胀性质的膨胀式温度检测仪表；基于热电效应的热电偶温度检测仪表。非接触式检测方法是利用物体的热辐射特性与温度之间的对应关

11、系，对物体的温度进行检测，主要有亮度发、全辐射法和比色法。接触式测温是使测温敏感元件与被测介质接触，当被测介质与感温元件达到热平衡时，感温元件与被测介质的温度相等。这类传感器结构简单、性能可靠、精度高、稳定性好、价格低、应用十分广泛【1】。1.2 选题背景与意义国内外温度控制系统的市场发展情况：温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛, 但从生产的温度控制器来讲, 总体发展水平仍然不高, 同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前, 我国在这方面总体技术水平处于20 世纪80年代中后期水平, 成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID 控制器为主。它只能适应一般温度系统控制, 难

12、于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表, 国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面, 国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后, 还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速, 并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先, 都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表, 并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制; 二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系

13、统的控制; 三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制; 四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术, 运用先进的算法, 适应的范围广泛; 五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术, 温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能,能够根据历史经验及控制对象的变化情况, 自动调整相关控制参数, 以保证控制效果的最优化; 六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。目前, 国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展，虽然我们的课题没有这么高的技术，但也力求把系统做的稳定，

14、精度高，也尽量达到智能化，来跟紧时代的步伐，即达到方便简洁又节省资源，提高效率。近年来，直流电动机伺服技术获得了迅速发展，系列商品不断投入市场。本次设计的目的是以AT89C51单片机为核心，设计一个可以受到温度控制的直流电动机驱动电路。温度控制无论是在工业生产过程中，还是在日常生活中都起着非常重要的作用。如果本次设计顺利完成，可以将设计好的电路应用在一些实用的温度控制系统中，为工农业和人们的日常生活提供方便【1】。1.3 设计任务与要求 用单片机控制温度传感器DS18B20测量温度，并选择适当的LCD显示温度，L298直流电机驱动芯片驱动直流电机工作，外部温度45时，直流电机加速正转，温度75

15、时全速正转；当外部温度10时，电动机加速反转，温度0时电动机全速反转；温度回到10到45之间时，电动机逐渐停止转动。1.4 研究的关键及技术指标1、温度传感器驱动程序设计。2、温度-转速关系的功能设计。3、单片机资源分配级对外设管理。4、对采样数值进行数字滤波的程序设计。5、系统上电后，电机不转，当按下启动键时，电机开始转动。6、温度改变时，转速按温度-转速关系进行改变。7、按下停止键时，电机停转。8、具有温度和转速的显示。1.5 本文的结构本文以温控直流电机的研发工程项目作为应用背景，对单片机技术、温度控制技术等现代应用技术进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：第一章简洁扼要地介绍

16、了什么是温度控制及温度控制技术在国内外的发展状况。并且说明了本次设计的主要任务和研究的技术指标。第二章对本次设计所用到的芯片做简要概述。如：DS18B20温度传感器，AT89C51单片机芯片，L298直流电机驱动芯片。并且对直流电机的结构、电机参数和工作原理进行了研究。第三章对本次设计所应用到的软件进行了简单介绍。主要有Proteus仿真画图软件和Keilc编程软件。第四章是软件设计环节，在本章主要涉及了DS18B20温度转换读取温度流程图、显示流程图、Keilc程序的编写等。第五章是硬件设计部分。主要设计了显示电路，晶振电路上拉电阻等。第六章是系统调试部分。主要包括软件调试和硬件调试第七章总

17、结了全文的设计工作。第二章 系统分析 本章对设计系统进行了简单的分析，对主要用到的芯片和电机进行了简单介绍。例如：DS18B20温度传感器、AT89C51单片机芯片、L298直流电机驱动芯片、LCD显示芯片和直流电机。2.1 DS18B20温度传感器温度的测量是从金属(物质)的热胀冷缩开始。水银温度计至今仍是各种温度测量的计量标准。可是它的缺点是只能近距离观测，而且水银有毒，玻璃管易碎。代替水银的有酒精温度计和金属簧片温度计，它们虽然没有毒性，但测量精度很低，只能作为一个概略指示。不过在居民住宅中使用已可满足要求。在工业生产和实验研究中为了配合远传仪表指示，出现了许多不同的温度检测方法，常用的

18、有电阻式、热电偶式、PN结型、辐射型、光纤式及石英谐振型等。它们都是基于温度变化引起其物理参数(如电阻值，热电势等)的变化的原理。随着大规模集成电路工艺的提高，出现了多种集成的数字化温度传感器。DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，在一根通信线上，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。TO-92封装的DS18B20的引脚图如图2.1所示，其引脚功能描述如下：1、GND：地信号2、DQ：数据输入/输出引脚。开漏单总线接口引脚。当被用着在寄生电源下，也可以向器件提供电源。3、VDD：可选择的VDD引脚。当

19、工作于寄生电源时，此引脚必须接地。 图2.1 DS18B20引脚2.1.1 智能温度传感器DS18B20的性能特点：1) 独特的单总线接口仅需要一个端口引脚进行通信,可以是串行口也可以是其他I/O口，无须变换，直接输出被测温度值（9位二进制，含符号位）。 多个DS18B20可以并联挂接在一条总线上，实现实现多点温度采集检测功能；2)可测温度范围为-55+125，测量分辨率为0.0625；3) 内含64位经过激光修正的只读存储器ROM；4) 内含寄生电源，可直接通过数据总线供电，电压范围为3.05.5V；5) 零待机功耗；6)用户可通过编程分别设定各路的温度上、下限温度值来实现报警功能；7) 适

20、配各种微处理器；8) 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；9) 负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；10) 可检测距离远，最远测量距离为150m 。2.1.2 DS18B20的内部结构:DS18B20的内部结构如图2.2所示。 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM，温度报警触发器,温度传感器以及高速缓存器。64位光刻ROM。64位光刻ROM是出厂前已被刻好的，它可以看做是该DS18B20的地址序列号，不同的器件不一样，64位的地址序列号的构成如表2.3所示。开始8位是产品序列号代表产品的序列，接着48位产品序号代表同

21、一系列产品的不同产品，最后8位是前56位的CRC校验码，所以不同的器件的地址序列号各不一样这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因（8位CRC编码的计算公式为CRC=X+X+X+1）。在64 b ROM的最高有效字节中存储有循环冗余校验码（CRC）。主机根据ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20中的CRC值做比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。图2.2 DS18B20内部结构 图2.3 64位ROM 地址序列号结构非挥发的温度报警触发器(包括上限温度触发器TH和下限温度触发器TL)。可通过软件程序写入设定用户所要求的报警上下限温度值。高速暂存器。可以设置DS18

22、B20温度转换的精度。DS18B20出厂时该位被设置为0，用户要去改动，R1和R0决定温度转换的精度位数，来设置分辨率。DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2PRAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器。此外，DS18B20内部还包括寄生电源、电源检测、存储控制逻辑、8位循环冗余码生成器（CRC）等部分。DS18B20有两种供电方式。如图所示：图2.4是由外电源供电，图2.5是I/O口总线和寄生电容配合供电。DS18B20寄生电源由两个二极管和寄生电容构成。电源检测电路用于判定供电方式。寄生电源供电时，电源端与接地端并联接地，器件从总线上获

23、取电源。在I/O线呈低电平时，改由寄生电容上的电压继续向器件供电。采用寄生电源有两个优点：一是检测远程温度是无需本地电源；二是缺少正常电源时也能读ROM。若采用外部电源，则通过二极管向器件供电。MCU(单片机)P1.1MCU(单片机)P1.1UDDDS18B20DS18B20I/OI/OGND UDDGND图2.4 使用外部电源供电 图2.5 使用寄生电源供电 2.1.3 DS18B20的测温原理每一片DSl8B20在其ROM中都存有其唯一的64地址位序列号，在出厂前已写入片内ROM 中。主机在进入操作程序前必须用读ROM(33H)命令将该DSl8B20的序列号读出。程序可以先跳过ROM，启动

24、所有DSl8B20进行温度变换，之后通过匹配ROM，再逐一地读回每个DSl8B20的温度数据。DS18B20的测温原理如图2.1.3所示。低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。减法计

25、数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2.6中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，提高测量准确制度。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。停止置位/清零减法计数器1斜坡累加器减到0减法计数器2预 置低温度系数振 荡 器高温度系数振 荡 器计数比较器预 置温度寄存器减到0加1

26、 图 2.6 DS18B20的测温原理图2.1.4 DS18B20的测温流程: 图2.7 DS18B20测温流程2.1.5 DS18B20控制命令字 表2.1 DS18B20的ROM命令 表2.2 DS18B20存储控制命令 2.1.6 DS18B20使用中的注意规范DS18B20虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： (1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进

27、行系统程序设计时，对DS18B20操作部分最好采用汇编语言实现。 (2)在DS18B20的有关资料中均未提及单总线上所挂DS18B20数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS18B20，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS18B20超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 (3)连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总

28、线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS18B20进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 (4)在DS18B20测温程序设计中，向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返回信号，一旦某个DS18B20接触不好或断线，当程序读该DS18B20时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS18B20硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。至于它的接线，DS18B20 通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央微处理器和 DS18B20 之间仅需一条连接线（加上地线）。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源【5】。2

29、.2 AT89C51芯片AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央 处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C51有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，如图示3-1所示，AT89C51可以按照常规方法进行

30、编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线 编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本图 AT89C51引脚图如图2.10所示。 图2.8 AT89C51单片机管脚2.2.1 AT89C51的主要特性1、与 51系列单片机兼容；2、8KB片上可编程速闪存储器，可擦写1000次；3、完全静态操作模式：024MHZ；4、可编程的3级程序锁存器；5、256B的内部RAM；6、32根可编程I/O线；7、3个16位定时器/计数器；8、8个中断源；9、可编程串行通信口；2.2.2 AT89C51最小应用系统AT89C51内部有8K内存，芯

31、片本身就是一个最小系统。在能满足系统的性能要求的情况下，可优先考虑采用此种方案。用这种芯片构成的最小系统简单、可靠。用AT89C51构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的测控单元。其应用特点如下：（1）有可供用户使用个的大量I/O端口线。P0、P1、P2、P3、口都可以用作I/O口；（2）内部存储器容量有限；（3）应用系统开发具有特殊性。P0、P2口的应用与开发环境差别较大，实际上只能作为外部程序存储器、外部数据存储器和I/O扩展接口，而不能直接用来作为输入/输出口外接I/O设备。2.2.3 AT89C52各管脚功能：VCC

32、：供电电压。GND：接地。P0口：P0 口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O 口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地接收。P2口：P2 口为一个内

33、部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电

34、平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口。P3.0：RXD（串行输入口）；P3.1：TXD（串行输出口）；P3.2：/INT0（外部中断0）；P3.3：/INT1（外部中断1）；P3.4：T0（记时器0 外部输入）；P3.5：T1（记时器1外部输入）；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）。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，

35、地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/P

36、SEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出【4】。2.3 L298直流电机驱动芯片 L298N为SGSTHOMSON Microelectronics 所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片（ Dual Full-Bridge Driver ），内部包含4信道逻辑

37、驱动电路，是一种二相和四相步进电机的专用驱动器，可同时驱动2个二相或1个四相步进电机，内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，L298之接脚如图2.11所示，Pin1和Pin15可与电流侦测用电阻连接来控制负载的电路；OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个步进电机；input1input4输入控制电位来控制电机的正反转；Enable则控制电机的停转。 图2.9 L298引脚图2.4 直流电机简介2.4.1 直流电机的结

38、构 直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极，其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出，直流电机结构如图2.12。 图2.10 直流电动机结构2.4.2 直流电动机工作原理将外部直流电源加于电刷A(正极)和B(负极)上，则线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流由a指向b，在导体cd中，电流由c指向d。导体ab和cd分别处于N、S极磁场中，受到电磁力的作用。用左手定则可知导体ab和cd均受到电磁力的作用，且形成的转矩方向一致，这个转矩称为电磁转矩，为逆时针方向。这样，电枢就顺着逆时针方向旋转，如图2.13所示。当电枢旋转180，导体cd转到N极

39、下，ab转到S极下，如图所示，由于电流仍从电刷A流入，使cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则判别可知，电磁转矩的方向仍是逆时针方同。由此可见，加于直流电动机的直流电源，借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流，方向是交变的，从而使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，确保直流电动机朝确定的方向连续旋转。这就是直流电动机的基本工作原理。实际的直流电动机，电枢圆周上均匀地嵌放许多线圈，相应地换向器由许多换向片组成，使电枢线圈所产生的总的电磁转矩足够大并且比较均匀，电动机的转速也就比较均匀。 图2.11 直流电动机电路模型2.4.3 直流电动机

40、的主要技术参数额定功率Pn：在额定电压和电流下，电机负载能力。额定电压Ue：长期运行的最高电压。额定电流Ie：长期运行的最高电流。额定转速n：单位时间内的电机转速快慢。励磁电流If：施加到电极线圈上的电流。2.5 液晶显示 LCD为英文Liquid Crystal Display的缩写，即液晶显示器，是一种数字显示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图象。与传统的阴极射线管（CRT）相比，LCD占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降低视觉疲劳。不足：与同大小的CRT相比，价格更加昂贵。 2.5.1 LCD的技术优势LCD（Liquid Crystal Display）液晶显

41、示器使用了目前最新的全彩显示技术，而且原理简单易懂。基本上，整个液晶显示技术的概念是利用液晶的物理特性：通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般的阻隔或让光线穿过。就技术面而言，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。较之CRT显示器来说，LCD克服了CRT体积庞大、耗电和闪烁的缺点，但也同时带来了造价过高、视角不广以及彩色显示不理想等问题。但是从技术上来说，液晶显示器的优势依然很明显，并且具体表现以下几个方面上：

42、1. 体积更小，重量更轻：传统的CRT显示器由于利用显像管技术成像，需要内藏真空显像管，再在尾端配以电子枪，使其长度一般均超过了30厘米，那整个显示器的体积当然就更大。如液晶显示器选用液晶材料，再利用相应成像技术实现显示目的，不用在显示器内部安装显象管，体积当然较小，像EMC的15英寸液晶显示器BM-568，其体积仅为19英寸CRT显示器体积的二分之一到三分之一，放置时具有较大的弹性，而其小巧的体积当然也使它的重量大大降低。 2相对显示面积更大：传统的CRT显示器由于受到显示技术的限制，其所标示的尺寸要比荧光屏的显示面积要小，一般一台15英寸的CRT显示器，虽然其标明的尺寸为15英寸，但其真正的可视范围可能只有14.1英寸左右，而17英寸的显示器可能只其下15至16英寸的显示面积。但液晶显示器由于面像原理的不同，其所标示的尺寸即是实际的显示面积，如三星的15英寸液晶显示器的显示面积就完完全全的15英寸，相当于一台17英寸CRT显示器的显示面积，如里两者价钱差不多的话，当然是买台液晶显示器的划算得多。 3零辐射，无闪烁：CRT显示器采用阴极显像管成像，其内含的电子光束在运动时会产生很多静电与辐射，并且是电子束的运转速度越快，其