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微机系统设计与应用实验指导 （实验系统相关电路介绍）

微机系统设计与应用实验指导 （实验系统相关电路介绍）. 王晓萍. 2012.3.2. 实验系统整体结构. 实验一 十字路口交通灯模拟实验 实验二 LED双色点阵显示实验 实验三 7279阵列式键盘及显示实验 实验四 128×64点阵型液晶显示实验 实验五 DS18B20传感器温度控制实验 实验六 TLC549串行A/D转换实验 实验七 LTC1446串行D/A转换实验

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微机系统设计与应用实验指导 （实验系统相关电路介绍）

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  1. 微机系统设计与应用实验指导（实验系统相关电路介绍）微机系统设计与应用实验指导（实验系统相关电路介绍） 王晓萍 2012.3.2

  2. 实验系统整体结构

  3. 实验一 十字路口交通灯模拟实验 实验二 LED双色点阵显示实验 实验三 7279阵列式键盘及显示实验 实验四 128×64点阵型液晶显示实验 实验五 DS18B20传感器温度控制实验 实验六 TLC549串行A/D转换实验 实验七 LTC1446串行D/A转换实验 实验八 直流电机与控制实验 实验九 步进电动机控制实验

  4. 实验一 十字路口交通灯模拟实验

  5. 实验二LED双色点阵显示实验 • H1~H8表示行码，10000000~00000001表示显示第一行到第八行。 • G1~G8表示绿灯的代码，R1~R8为红灯的代码，低电平点亮；当红灯和绿灯一起点亮时，显示的颜色为黄色。 共阳8×8双色LED阵列

  6. 实验二LED双色点阵显示实验 第二片 第一片 • 行控制信号H1~H8，输出10000000~00000001。 2块8×8LED矩阵显示2 1图形

  7. 实验二LED双色点阵显示实验

  8. 实验三7279阵列式键盘及显示实验 HD7279A典型应用电路

  9. 实验三7279阵列式键盘及显示实验 • 实验原理图 用了8行2列，用I/O口线模拟SPI总线进行通信。KEY连接到P1.3 《微机系统设计与应用》课程

  10. 实验四 128×64点阵型液晶显示实验 • 模块硬件结构框图 • IC1、IC2 为列驱动器，IC1 控制模块的右半屏，IC2 控制模块的左半屏， IC3 为行驱动器。

  11. 实验四 128×64点阵型液晶显示实验 • 实验原理图 把单片机的P1，P2口分别与JD1A7，JD2A7相连。其中P1作为数据输入/读取端口，P2作为液晶芯片控制端口。调节变阻器RW1A7可以改变液晶屏的对比度。 《微机系统设计与应用》课程

  12. 实验五 DS18B20传感器温度控制实验 1-wire总线数字式温度传感器 • 实验原理图 T-CON温度控制端，=1，Q1B6导通，Q2B6导通，大功率电阻R6B6通电加热，并且加热LED亮。 加热电阻 加热指示灯 B6区电源指示灯 《微机系统设计与应用》课程

  13. 实验六TLC549串行A/D转换实验 • 实验原理图 B4区电源指示灯 电源去耦电容 电源引入接插件 • TLC549 A/D转换器：每25uS重复一次“输入—转换—输出”。 • 器件与MCU的三个连接线：DATA、CLK和CS（片选），SPI总线方式。 《微机系统设计与应用》课程

  14. 实验七LTC1446串行D/A转换实验 • 实验原理图 使用LTC1446实现单片机数模转换，输出方波 跟随器 电源去耦电容 • 器件与MCU的三个连接线： DIN、CLK和CS，SPI总线方式。 《微机系统设计与应用》课程

  15. 实验八直流电机与控制实验 H桥直流电机的控制驱动电路 • 当A端和D端三极管导通而B端和C端三极管截止时，直流电机正转 • 当A端和D端三极管截止而B端和C端三极管导通时，直流电机反转 • 在H桥的控制过程当中，应该特别注意同侧桥臂的管子同时导通，会引起电源的短路 • H桥驱动 电机的两端加上直流电源即可实现电机的驱动，如果所施加的直流电源反相，电机可实现反向转动。 《微机系统设计与应用》课程

  16. 由于采用的三极管均为PNP型三极管，所以导通的条件为三极管基极为低电平。由于采用的三极管均为PNP型三极管，所以导通的条件为三极管基极为低电平。 • 控制电机正反转的逻辑应为： • 正转：PWM1=PWM4=0, PWM2=PWM3=1 • 反转：PWM1=PWM4=1, PWM2=PWM3=0 • （实验板上PWM3与PWM4位置相反，相应实验中上面两个式子中的PWM3应与PWM4交换） • 由PWM脉冲原理可知，在导通桥壁的一端加上所需的PWM脉冲即可控制直流电机的转速。 • 图中的二极管为续流二极管 ：在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其 • 两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流 • 二极管。 • 二极管的作用 • 图中当电机正转时A端三极管导通，上面电压为上正下负，电机中电流方向由左向右。在三极管关断时， • 电机中电流突然中断，会产生感应电势，其方向是力图保持电流不变，即总想保持电机电流方向为由左向 • 右，三极管中电流仍是从上至下。这个感应电势与电源电压迭加后加在三极管两端，容易使三极管击穿 。 • 为此加上二极管，将电机产生的感应电势短路掉，起到保护三极管的作用。 《微机系统设计与应用》课程 • H桥驱动电路说明

  17. 使用光电测速元件测速，当它与圆盘上的空位相靠近时，光电元件输出低电平，使用光电测速元件测速，当它与圆盘上的空位相靠近时，光电元件输出低电平， • 反之，光电元件输出高电平。 • 圆盘转动一周时则产生12个脉冲，直流电机转动时，光电元件输出连续的脉冲 • 信号，单片机记录其脉冲信号，就可以测出直流电机的转速。 • 另外增加显示电路，可把电机的转速显示出来。 • 直流电机测速原理 《微机系统设计与应用》课程

  18. 实验九步进电动机控制实验 • 单4拍励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振动较大，每送一励磁信号可走1.8度。若欲以1相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励磁顺序： A→B→C→D→A • 双4拍励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，故为目前使用最多的励磁方式。若以2相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励磁顺序： AB→BC→CD→DA→AB 《微机系统设计与应用》课程 • 步进电机的励磁方式

  19. 实验九步进电动机控制实验 • 单双8拍励磁法：为1相与2相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，故亦广泛被采用。这种励磁方式产生的步进角是前面两种励磁方式的一半，换言之，步进角是1.8°的步进电机会产生0.9°的步进角度。若以1-2相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。励磁顺序： A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A • 电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限时，步进电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。 《微机系统设计与应用》课程

  20. 由于单片机IO口的驱动能力有限，在单片机IO口与步进电机之间要加74LS14 和ULN2003芯片来增大驱动能力。 • 步进电机控制电路 《微机系统设计与应用》课程

  21. ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。 • ULN2003工作电压高、工作电流大，灌电流可达500mA,并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。 • ULN2003内部结构图 《微机系统设计与应用》课程

  22. 实验十综合实验与要求 • 简易信号发生器 • 信号输出设定实验：设计流程并编程实现由用户按键设定输出信号的频率及幅值，在数码管显示设定值，并将输出的波形图在液晶屏上显示。 • 信号输出控制实验：利用AD转换，设计流程并编程实现由AD输入的模拟量设定输出信号的频率及幅值，并将输出的波形图在液晶屏上显示。 • 信号采集实验：设计流程并编程实现由DA转换器实现一正弦信号的输出，由AD将信号采集进来，并在LCD显示所采集信号的波形，与示波器观察到的DA输出波形进行比较，说明实验现象。 • 温度测控系统 • 温度测量：分配IO实现与DS18B20的接口，画出流程并设计程序实现DS18B20测量环境温度，测量结果显示于A4区动态数码管区。 • 温度控制：分配IO实现与温度控制的接口，画出流程并设计程序对于给定不同占空比及频率的PWM波控制加热电阻，实现温度的测量并显示结果。 • 恒温控制：设定测量点的温度值，通过温度测量和温度控制的闭环网络实现测量点的恒温控制。 《微机系统设计与应用》课程

  23. 直流电机测控实验 • 根据直流电机控制驱动的基本原理，分配IO与PWM管脚的接口，设计流程并编写程序实现直流电机正反转控制的软件设计。 • 基于上个步骤，修改程序实现对直流电机的不同运转速度的控制。 • 根据直流电机测速电路的基本原理，分配IO与PULSE管脚的接口，设计流程并编写程序实现直流电机速度检测的软件设计。 • 结合实验二十四7279应用实验，采用数码管及键盘实现速度设定及并实时显示当前的速度值。 • 步进电机测控实验 • 根据预习内容所编写的单4拍、双4拍单、双8拍步进电机控制驱动程序，实现步进电机的正反转控制，改变不同的信号输出频率，观察步进电机的运行速度。 • 开环控制步进电机的运行，实现步进电机的启动加速、恒速运行、减速停止控制过程，并结合实验二十七点阵型液晶显示实验在液晶显示屏上显示该过程的曲线图。 • 结合实验二十四7279应用实验，采用数码管及键盘实现速度设定及并实时显示当前的速度值。 《微机系统设计与应用》课程

  24. 实验要求：基础实验3个，protus仿真实验1，综合实验1个。实验要求：基础实验3个，protus仿真实验1，综合实验1个。 基础实验和仿真实验：给出实验名称、实验结果、收获和体会。 综合实验给出详细的实验报告，参照网站上提供的模板。 春学期实验时间： 第五周：周1-3？？ 第六周：周1-3？？

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