第一部分系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)與比較一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈳追N風(fēng)扇電子調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性方案。比較這幾種方案的優(yōu)劣，指出可能存在的問(wèn)題或難以實(shí)現(xiàn)的理由。選擇一種方案完成實(shí)驗(yàn)，并說(shuō)明選擇理由。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出幾種具體的總體設(shè)計(jì)方案，說(shuō)明每種方案的總體設(shè)計(jì)思想，指出各方案的電路原理與方法，并對(duì)每種方案的可行性進(jìn)行分析，如果難以實(shí)現(xiàn)的，說(shuō)明各方案存在的問(wèn)題及難以實(shí)現(xiàn)的原因。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，指出各種方案的優(yōu)劣，選出一種方案完成以下部分的實(shí)驗(yàn)。三、 實(shí)驗(yàn)原理與方法本次所設(shè)計(jì)的風(fēng)扇電子調(diào)速系統(tǒng)，目的就是實(shí)時(shí)精確控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。風(fēng)扇是電機(jī)拖動(dòng)的產(chǎn)物，對(duì)于小功率直流風(fēng)扇來(lái)說(shuō)其實(shí)質(zhì)就是直流電機(jī)。直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生翻天覆地的變化。其中電機(jī)的控制部分已經(jīng)由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制，形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)，并正向全數(shù)字控制方向快速發(fā)展。電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分所用的功率器件亦經(jīng)歷了幾次更新?lián)Q代。目前開(kāi)關(guān)速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術(shù)的使用也使新型的電動(dòng)機(jī)控制方法能夠得到實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制控制方法在直流調(diào)速中獲得了廣泛的應(yīng)用。四、 實(shí)驗(yàn)步驟方案設(shè)計(jì)（一）方案一：PWM波調(diào)速采用由達(dá)林頓管組成的H型PWM電路（圖1—1）。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。且對(duì)于直流電機(jī)，采用軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍。其結(jié)構(gòu)圖如圖1—1所示:圖2電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖（二）方案二：晶閘管調(diào)速采用閘流管或汞孤整流器的離子拖動(dòng)系統(tǒng)是最早應(yīng)用靜止式變流裝置供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。1957年，晶閘管（俗稱“可控硅”）問(wèn)世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。假設(shè)VT是晶閘管可控整流器，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓U來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓"廣從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用晶體管來(lái)控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，在60年代到70年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難；晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)高的du/dt與di/dt都十分敏感，若超過(guò)允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無(wú)功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。五、實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)論通過(guò)對(duì)本次課題的調(diào)查和分析，總結(jié)出了兩種方案。然后再對(duì)這兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，最后確定采用第二種作為本次設(shè)計(jì)的方案。在第一套方案中，電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。且對(duì)于直流電機(jī)，采用軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍。在第一套方案中，采用晶閘管調(diào)速，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用晶體管來(lái)控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。在控制作用的快速性上，變流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，這將大大提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難；晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)高的du：dt與didt都十分敏感，若超過(guò)允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無(wú)功補(bǔ)償和諧波濾波裝置。兼于方案二調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大和課題的設(shè)計(jì)要求，因此本設(shè)計(jì)采用方案二。第二部分原理圖的繪制及仿真軟件訓(xùn)練一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀氄莆誴roteus軟件的使用并能用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。熟練掌握protel軟件的使用，并能根據(jù)電路原理圖繪制PCB圖。熟練掌握systemview軟件的使用方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容查找相關(guān)資料，了解并介紹Proteus、protel、systemview三種軟件的作用，熟練掌握各軟件使用方法，并用一種軟件做仿真訓(xùn)練，繪制仿真訓(xùn)練的電路圖，記錄仿真結(jié)果并得出相應(yīng)的結(jié)論。三、 實(shí)驗(yàn)原理與方法本次實(shí)驗(yàn)主要用到了Protel軟件、Proteus軟件和SystemsView軟件。（一） PROTEL軟件介紹：PROTEL是PORTEL公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無(wú)愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國(guó)內(nèi)開(kāi)始使用，在國(guó)內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開(kāi)設(shè)了課程來(lái)學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用PROTEL。早期的PROTEL主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無(wú)硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的PROTEL已發(fā)展到PROTEL99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測(cè)試板），是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。在國(guó)內(nèi)PROTEL軟件較易買到，有關(guān)PROTEL軟件和使用說(shuō)明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。想更多地了解PROTEL的軟件功能或者下載PROTEL99的試用版，可以在INTERNET上訪問(wèn)它的站點(diǎn)：http://WWW.PROTEL.COM2005年年底，Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。 AltiumDesigner6.0,它是完全一體化電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的一個(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。 AltiumDesigner是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。（二）Proteus軟件介紹：Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDAX具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDAX具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持80C51、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。（三）SystemView軟件介紹：SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具。SystemView是一個(gè)用于現(xiàn)代工程與科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)分析平臺(tái)。從濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、完整通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，直到一般的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立等各個(gè)領(lǐng)域，SystemView在友好而且功能齊全的窗口環(huán)境下，為用戶提供了一個(gè)精密的嵌入式分析工具。SystemView是美國(guó)ELANIX公司推出的，基于Windows環(huán)境下運(yùn)行的用于系統(tǒng)仿真分析的可視化軟件工具，它使用功能模塊（Token）描述程序。利用SystemView，可以構(gòu)造各種復(fù)雜的模擬、數(shù)字、數(shù)?；旌舷到y(tǒng)和各種多速率系統(tǒng)，因此，它可用于各種線性或非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真。用戶在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，只需從SystemView配置的圖標(biāo)庫(kù)中調(diào)出有關(guān)圖標(biāo)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成圖標(biāo)間的連線，然后運(yùn)行仿真操作，最終以時(shí)域波形、眼圖、功率譜等形式給出系統(tǒng)的仿真分析結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）使用Protel繪制原理圖的步驟：設(shè)計(jì)圖紙大小。首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計(jì)好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步。設(shè)置Protel99se/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境。包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值。旋轉(zhuǎn)零件。用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫(kù)里取出放置到圖紙上，并對(duì)放置零件的序號(hào)、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作。原理圖布線。利用Protel99se/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖。調(diào)整線路。將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使得原理圖更加美觀。報(bào)表輸出。通過(guò)Protel99se/Schematic提供的各種報(bào)表工具生成各種報(bào)表，其中最重要的報(bào)表是網(wǎng)絡(luò)表，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)表為后續(xù)的電路板設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。文件保存及打印輸出。最后的步驟是文件保存及打印輸出。（二） 使用Proteus仿真的步驟添加元件；添加本次仿真所需要的元件到元件列表。放置元件；將添加進(jìn)來(lái)的元件，放置到原理圖編輯區(qū)中。電路圖布線；將各個(gè)元件連接起來(lái)。系統(tǒng)仿真；導(dǎo)入程序文件，進(jìn)行仿真，觀察結(jié)果。（三） SystemView軟件的使用：安裝SystemView，對(duì)該軟件有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)運(yùn)行svu_32.exe啟動(dòng)安裝程序，根據(jù)SystemView安裝軟件說(shuō)明，在安裝開(kāi)始界面上選擇“InstallSystemView”選項(xiàng)，按照提示選擇“NEXT”就可以完成安裝。安裝完后選擇Professional項(xiàng)，輸入注冊(cè)碼將其激活。至此SystemView軟件在電腦上安裝完畢。了解SystemView設(shè)計(jì)窗口啟動(dòng)SystemView后就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口。它包括標(biāo)題欄、菜單欄、工具條、滾動(dòng)條、提示欄、圖符庫(kù)和設(shè)計(jì)窗工作區(qū)。其中設(shè)計(jì)窗口工作區(qū)是用于設(shè)置、連接各種圖符以創(chuàng)建系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)仿真等操作；提示欄用于顯示系統(tǒng)仿真的狀態(tài)信息、功能快捷鍵的功能信息提示和圖符的參數(shù)顯示；滾動(dòng)條用于移動(dòng)觀察當(dāng)前的工作區(qū)域。當(dāng)鼠標(biāo)器位于功能圖符上時(shí)，則該圖符的具體參數(shù)就會(huì)自動(dòng)彈出顯示。了解SystemView圖符庫(kù)SystemView圖符庫(kù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口左側(cè)，它提供了9個(gè)基本的圖符庫(kù)和6個(gè)擴(kuò)展的圖符庫(kù)。使用這些圖符時(shí)只需用鼠標(biāo)器拖動(dòng)放入設(shè)計(jì)工作區(qū)即可，也可直接在該圖符圖標(biāo)上雙擊鼠標(biāo)器。在設(shè)計(jì)工作區(qū)內(nèi)雙擊圖符，則可以定義該圖符的具體功能和參數(shù)。了解SystemView分析窗口分析窗口是用戶觀察SystemView數(shù)據(jù)輸出的基本工具。有多種選項(xiàng)可以增強(qiáng)顯示的靈活性和用途。這些功能可以通過(guò)單擊分析窗工具條上的快捷按鈕或通過(guò)下拉菜單來(lái)激活。提示信息區(qū)顯示分析窗口的狀態(tài)信息、坐標(biāo)信息和分析的進(jìn)度指示；活動(dòng)圖形窗顯示輸出的各種圖形，如波形圖、功率譜、眼圖等。五、實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)論使用Proteus設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示實(shí)例截圖:圖1protel軟件中單片機(jī)數(shù)碼管顯示仿真圖SystemView系統(tǒng)設(shè)計(jì)截圖：

Fl?EditPf4Hr4noasUENairfadsCamKrianfi5g成Fl?EditPf4Hr4noasUENairfadsCamKrianfi5g成S’引的TokdraTodsi-Hlp>a■咨口昌回回d勺■勻（=園［s斗密聚■*崽?任渚W(wǎng)粉巖圖2SystemView系統(tǒng)設(shè)計(jì)窗口在使用proteus軟件之前，我上網(wǎng)搜索了一些詳細(xì)的有關(guān)Proteus的原理與使用的方法，進(jìn)一步完善了在學(xué)校學(xué)到的有關(guān)Proteus的知識(shí)。但是在用proteus軟件進(jìn)行仿真訓(xùn)練時(shí)，遇到了許多問(wèn)題，主要還是對(duì)proteus軟件不夠熟練，在選擇元件并整體布局時(shí)，常發(fā)生細(xì)節(jié)錯(cuò)誤，致使元件布局不美觀，連線常發(fā)生錯(cuò)誤，這是以后在學(xué)習(xí)和工作當(dāng)中要注意的地方。還有，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程也是我的弱項(xiàng)，對(duì)相關(guān)語(yǔ)句不了解，不知道其功能或者在許多細(xì)節(jié)方面不仔細(xì)，使得編譯錯(cuò)誤，因此，細(xì)心、耐心是學(xué)好使用該軟件的前提，也是以后學(xué)習(xí)工作當(dāng)中所要具備的。第三部分系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆障到y(tǒng)軟件及硬件電路設(shè)計(jì)思路和單元模塊設(shè)計(jì)的方法。熟練掌握proteus軟件的使用，并在該軟件中畫出系統(tǒng)的電路圖。掌握在proteus軟件環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程，了解一些基本的編程思想。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)該風(fēng)扇電子調(diào)速系統(tǒng)硬件電路，分模塊設(shè)計(jì)，電路模塊包括驅(qū)動(dòng)電路模塊，單片機(jī)控制模塊和電源模塊，使用protel軟件制作原理圖中需要的元件，并畫出原理圖。用Keil軟件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)軟件的C語(yǔ)言程序代碼。使用模塊化編程的方法，程序模塊分為定時(shí)模塊，PWM信號(hào)產(chǎn)生模塊，各個(gè)模塊之間連接緊密。最后編譯通過(guò)生成.HEX文件。三、 實(shí)驗(yàn)原理與方法系統(tǒng)硬件電路模塊設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路模塊，如下圖：ULN2003A功能介紹ULN2003是高耐壓、大電流、內(nèi)部由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成的驅(qū)動(dòng)芯片。經(jīng)常在以下電路中使用，作為顯示驅(qū)動(dòng)、繼電器驅(qū)動(dòng)、照明燈驅(qū)動(dòng)、電磁閥驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)。ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003A在各種控制電路中常用它作為驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片，其芯片內(nèi)部做了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管。ULN2003的輸出端允許通過(guò)IC電流200mA，飽和壓降VCE約1V左右，耐壓BVCEO約為36V。輸出電流大，故可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡。ULN2003可以驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器，具有高電壓輸出特性，并帶有共陰極的續(xù)流二極管使器件可用于開(kāi)關(guān)型感性負(fù)載。每對(duì)達(dá)林頓管的額定集電極電流是500mA，達(dá)林頓對(duì)管還可并聯(lián)使用以達(dá)到更高的輸出電流能力°ULN2003A中每對(duì)達(dá)林頓管的基極都串聯(lián)有一個(gè)2.7kQ的電阻，可直接與TTL或5VCMOS器件連接。ULN2003A的輸出結(jié)構(gòu)是集電極開(kāi)路的，所以要在輸出端接一個(gè)上拉電阻，在輸入低電平的時(shí)候輸出才是高電平。在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的時(shí)候，電流是由電源通過(guò)負(fù)載灌入U(xiǎn)LN2003A的?？刂颇K，如下圖：圖2單片機(jī)控制部分PWM控制信號(hào)由80C52單片機(jī)產(chǎn)生，8051單片機(jī)由CPU和8個(gè)部件組成，它們都通過(guò)片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。其基本組成如下圖所示：圖3單片機(jī)內(nèi)部框圖圖3單片機(jī)內(nèi)部框圖器殊能存特功寄時(shí)鐘、復(fù)位模塊，如下圖:圖4圖4電源、復(fù)位部分電路單片機(jī)的時(shí)鐘是由12MHZ的晶振提供，復(fù)位電路用來(lái)實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位的功能，電路如圖所示。系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)該電風(fēng)扇電子調(diào)速器電路由電源電路、可控振蕩器和控制執(zhí)行電路組成，如圖所示。圖5風(fēng)扇電子調(diào)速器示意圖電源電路由降壓電容器Cl、整流二極管VDl、VD2、濾波電容器C2、電源指示發(fā)光二極管VL和穩(wěn)壓二極管VS組成?？煽卣袷幤饔蓵r(shí)基集成電路IC、電阻器RI、R2、電容器C3、電位器RP和二極管VD3、VD4組成?？刂茍?zhí)行電路由風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)M、晶閘管VT、電阻器R3和IC第3腳內(nèi)電路組成。交流220V電壓經(jīng)Cl降壓、VDl和VD2整流、VL和VS穩(wěn)壓及C2濾波后，為IC提供約8V的直流電壓?？煽卣袷幤髡袷幑ぷ骱?，從IC的3腳輸出周期為105、占空比連續(xù)可調(diào)的振蕩脈沖信號(hào)，利用此脈沖信號(hào)去控制晶閘管VT的導(dǎo)通狀態(tài)。調(diào)節(jié)RP的阻值，即可改變脈沖信號(hào)的占空比（調(diào)節(jié)范圍為1%-99%），控制風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)速的高低，產(chǎn)生模擬自然風(fēng)（周期為10s的陣風(fēng)）。改變C3的電容量，可以改變振蕩器的振蕩周朔，從而改變模擬自然風(fēng)的周期。元器件選擇：R1-R3選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。RP選用合成膜電位器或有機(jī)實(shí)心電位器。C1選用耐壓值為450V的滌綸電容器或CBB電容器;C2和C3均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。VDl和VD2均選用lN4007型硅整流二極管;VD3和VD4均選用1N4148型硅開(kāi)關(guān)二極管。VS選用1/2W、6.2V的硅穩(wěn)壓二極管。

VL選用65mm的綠色發(fā)光二極管。VT選用MACg4A4（lA、400V）型雙向晶閘管。IC選用NE555或CD7555型時(shí)基集成電路?？偟母爬?，一般風(fēng)扇調(diào)速器的工作原理有三種種方法：用微電路板控制電壓高低，改變速度，例如：部分空調(diào)室內(nèi)機(jī)；改變電阻來(lái)控制電壓，改變速度，例如：部分空調(diào)柜機(jī)；切換線路，通過(guò)電機(jī)上的幾組線圈來(lái)改變速度，例如：普通電風(fēng)扇。四、實(shí)驗(yàn)記錄與結(jié)論硬件原理圖如下：圖7電路原理圖程序源代碼如下：#include<reg52.h>unsignedchartimerl;inttime;sbitPWM=P1A2;voidsystem_Ini()(TMOD=0x10;TH1=0xfe;TL1=0x33;TR1=1;IE=0x8A;/**************************************************Function:delay_us();Description:延時(shí)單位：微秒/**************************************************/voiddelay_us(unsignedintx)(unsignedinti=0;for(i=0;i<x;i++){;}}main(){time=50;system_Ini();while(1){P2|=0xff;if(P2==0xfe&&time<100){delay_us(1200);if(P2==0xfe)time+=1;}if(P2==0xfd&&time>0){delay_us(1200);if(P2==0xfd)time-=1;}if(timer1>100)timer1=0;if(timer1<time)PWM=0;elsePWM=1;}}/*************************************[t1(0.5ms)中斷]中斷中做PWM輸出 1000/(0.02ms*250)=200Hz*************************************/voidTlzd(void)interrupt3(TH1=0xfe;//11.0592TL1=0x33;timer1++;}//3為定時(shí)器1的中斷號(hào)第四部分電路仿真及修改一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆哲浖抡娴脑砑胺椒?、過(guò)程，觀察其仿真效果。使用Proteus軟件中調(diào)試工具，檢查修改電路，驗(yàn)證電路的正確性。二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用Proteus軟件繪出系統(tǒng)仿真圖，檢查電路錯(cuò)誤，同時(shí)導(dǎo)入程序編譯生產(chǎn)的HEX文件，運(yùn)行并觀察仿真現(xiàn)象，記錄仿真結(jié)果，并且使用Proteus中自帶的調(diào)試工具，修改設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤，觀察電路輸出的波形，驗(yàn)證電路的正確行，確定系統(tǒng)運(yùn)行的精度及誤差。三實(shí)驗(yàn)原理與方法按照要求在proteus軟件中繪制系統(tǒng)電路圖。該步驟主要包括在元件庫(kù)取出各元件擺在相應(yīng)的位置，按要求對(duì)各元件連線，使電路圖整體布局美觀。在偉福軟件環(huán)境下編寫程序。該步驟主要包括程序?qū)懲旰蟮恼{(diào)試、修改再調(diào)試直到所編寫的程序沒(méi)有錯(cuò)誤，能夠運(yùn)行。在proteus軟件中對(duì)系統(tǒng)電路圖加載所編寫的程序，調(diào)試程序。用Proteus軟件畫出仿真圖，如下圖：159ULN2QWU21口￡13CCCCECCR7目&m3i211c!X7AL1159ULN2QWU21口￡13CCCCECCR7目&m3i211c!X7AL1XTA121傾POCuwDON舟心PDRg啊球心POREALEESP2.2TA10F?23TA11P2.4TA12也.勵(lì)臉P2.fi/A14P2.7/A15P1.QfE2Pl1/T2EXP3.CWRXDP31HXDP3.2nNTOP3.3lflNTl-37-nDP1.JP1.5P1&P1.7U1距—31減速加速圖系統(tǒng)仿真圖圖系統(tǒng)仿真圖四實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)果在Proteus軟件加載好程序后，點(diǎn)擊仿真控制面板中的全速運(yùn)行，觀察仿真結(jié)果，如下圖:<1EXT>..1 何?_2-7BSB4B2BIB<1EXT>..1 何?_2-7BSB4B2BIBKh以叮POli'ADlXTAL2POMAnSPO4i!AD4Paa!AD5POWJ而rstm件陌［1|■格R2.伽1ALEPSJ.'AIS曰P2EUR27^1SP1.IH2P3.om)5HT正K巧HT-nP1.3pormP1.3P3.1T4T1Fl4F34/THPIEP35FIEP3￡,'AHPl.7FZ7JPD— ATS?i：52wT函#■圖2仿真運(yùn)行圖此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是102r/min，點(diǎn)擊仿真圖中的加速按鈕，讓電機(jī)速度增加。此時(shí)觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速電機(jī)的速度為153r/min，如下圖。然后再點(diǎn)擊仿真圖中的減速按鈕，此時(shí)觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為53r/min，如下圖。打開(kāi)數(shù)字示波器的窗口，觀察P1.2口的PWM信號(hào)。輸出信號(hào)如下圖：第五部分PCB圖的繪制及制版一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誴roteus軟件中ARES的畫PCB圖的使用方法。掌握電路圖到PCB圖轉(zhuǎn)換的方法原理，熟悉相關(guān)操作。掌握各元件的封裝方法、過(guò)程，完成系統(tǒng)電路PCB的繪畫與制版二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用Protel軟件繪制出PCB電路板中所需要的元件封裝，繪制好原理圖，并生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)表，分析PCB板電氣性能，確定PCB板的層數(shù)、大小，焊盤大小和導(dǎo)線的寬度，使其符合設(shè)計(jì)要求，最后布線生成PCB板，并且指出制版過(guò)程中的工藝要求。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法與步驟利用Protel繪制PCB版的基本流程，制作工藝包含在步驟內(nèi)。電路版設(shè)計(jì)的先期工作（1） 利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖，并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。但如電路版比較簡(jiǎn)單，已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，人工生成網(wǎng)絡(luò)表。（2） 手工更改網(wǎng)絡(luò)表，將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫(kù)中的一致，特別是二、三極管等。畫出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù)設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等（1） 進(jìn)入PCB系統(tǒng)后的第一步就是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型，版層參數(shù)，布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值。（2） 規(guī)劃電路版，主要是確定電路版的邊框，包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤。對(duì)于3mm的螺絲可用6.5~8mm的外徑和3.2?3.5mm內(nèi)徑的焊盤對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板可從其它板或PCBizard中調(diào)入。打開(kāi)所有要用到的PCB庫(kù)文件后，調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝，只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后，才能進(jìn)行電路版的布線。布置零件封裝的位置，也稱零件布局Protel可以進(jìn)行自動(dòng)布局，也可以進(jìn)行手動(dòng)布局。如果進(jìn)行自動(dòng)布局，運(yùn)行"Tools"下面的〃AutoPlace",用這個(gè)命令，你需要有足夠的耐心。布線的關(guān)鍵是布局，多數(shù)設(shè)計(jì)者采用手動(dòng)布局的形式。用鼠標(biāo)選中一個(gè)元件，按住鼠標(biāo)左鍵不放，拖住這個(gè)元件到達(dá)目的地，放開(kāi)左鍵，將該元件固定°Protel在布局方面新增加了一些技巧。新的交互式布局選項(xiàng)包含自動(dòng)選擇和自動(dòng)對(duì)齊。使用自動(dòng)選擇方式可以很快地收集相似封裝的元件，然后旋轉(zhuǎn)、展開(kāi)和整理成組，就可以移動(dòng)到板上所需位置上了。當(dāng)簡(jiǎn)易的布局完成后，使用自動(dòng)對(duì)齊方式整齊地展開(kāi)或縮緊一組封裝相似的元件。根據(jù)情況再作適當(dāng)調(diào)整然后將全部器件鎖定假如板上空間允許則可在板上放上一些類似于實(shí)驗(yàn)板的布線區(qū)。對(duì)于大板子，應(yīng)在中間多加固定螺絲孔。板上有重的器件或較大的接插件等受力器件邊上也應(yīng)加固定螺絲孔，有需要的話可在適當(dāng)位置放上一些測(cè)試用焊盤，最好在原理圖中就加上。將過(guò)小的焊盤過(guò)孔改大，將所有固定螺絲孔焊盤的網(wǎng)絡(luò)定義到地或保護(hù)地等。放好后用VIEW3D功能察看一下實(shí)際效果，存盤。布線規(guī)則設(shè)置布線規(guī)則是設(shè)置布線的各個(gè)規(guī)范（象使用層面、各組線寬、過(guò)孔間距、布線的拓樸結(jié)構(gòu)等部分規(guī)則，可通過(guò)Design-Rules的Menu處從其它板導(dǎo)出后，再導(dǎo)入這塊板）選Design-Rules一般需要重新設(shè)置以下幾點(diǎn)：（1） 安全間距（Routing標(biāo)簽的ClearanceConstraint）它規(guī)定了板上不同網(wǎng)絡(luò)的走線焊盤過(guò)孔等之間必須保持的距離。一般板子可設(shè)為0.254mm，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.2-0.22mm，極少數(shù)印板加工廠家的生產(chǎn)能力在0.1-0.15mm，假如能征得他們同意你就能設(shè)成此值。0.1mm以下是絕對(duì)禁止的。（2） 走線層面和方向（Routing標(biāo)簽的RoutingLayers）此處可設(shè)置使用的走線層和每層的主要走線方向。請(qǐng)注意貼片的單面板只用頂層，直插型的單面板只用底層，但是多層板的電源層不是在這里設(shè)置的（可以在Design-LayerStackManager中，點(diǎn)頂層或底層后，用AddPlane添加，用鼠標(biāo)左鍵雙擊后設(shè)置，點(diǎn)中本層后用Delete刪除）（3） 過(guò)孔形狀（Routing標(biāo)簽的RoutingViaStyle）它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)孔的內(nèi)、外徑，均分為最小、最大和首選值，其中首選值是最重要的，下同。（4） 走線線寬（Routing標(biāo)簽的WidthConstraint）它規(guī)定了手工和自動(dòng)布線時(shí)走線的寬度。整個(gè)板范圍的首選項(xiàng)一般取0.2-0.6mm，另添加一些網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)組（NetClass）的線寬設(shè)置，如地線、+5伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線和電源組等。網(wǎng)絡(luò)組可以事先在Design-NetlistManager中定義好，地線一般可選1mm寬度，各種電源線一般可選0.5-1mm寬度，印板上線寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線寬允許通過(guò)1安培的電流，當(dāng)線徑首選值太大使得SMD焊盤在自動(dòng)布線無(wú)法走通時(shí)，它會(huì)在進(jìn)入到SMD焊盤處自動(dòng)縮小成最小寬度和焊盤的寬度之間的一段走線，其中Board為對(duì)整個(gè)板的線寬約束，它的優(yōu)先級(jí)最低，即布線時(shí)首先滿足網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)組等的線寬約束條件。7.自動(dòng)布線和手工調(diào)整（1） 點(diǎn)擊菜單命令A(yù)utoRoute/Setup對(duì)自動(dòng)布線功能進(jìn)行設(shè)置選中除了AddTestpoints以外的所有項(xiàng)，特別是選中其中的LockAllPre-Route選項(xiàng)，RoutingGrid可選1mil等。自動(dòng)布線開(kāi)始前PROTEL會(huì)給你一個(gè)推薦值可不去理它或改為它的推薦值，此值越小板越容易100%布通，但布線難度和所花時(shí)間越大。（2） 點(diǎn)擊菜單命令A(yù)utoRoute/All開(kāi)始自動(dòng)布線，假如不能完全布通則可手工繼續(xù)完成或UNDO一次（千萬(wàn)不要用撤消全部布線功能，它會(huì)刪除所有的預(yù)布線和自由焊盤、過(guò)孔）后調(diào)整一下布局或布線規(guī)則，再重新布線。完成后做一次DRC，有錯(cuò)則改正。布局和布線過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)原理圖有錯(cuò)則應(yīng)及時(shí)更新原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，手工更改網(wǎng)絡(luò)表（同第一步），并重裝網(wǎng)絡(luò)表后再布。（3） 對(duì)布線進(jìn)行手工初步調(diào)整需加粗的地線、電源線、功率輸出線等加粗，某幾根繞得太多的線重布一下，消除部分不必要的過(guò)孔，再次用VIEW3D功能察看實(shí)際效果。手工調(diào)整中可選Tools-DensityMap查看布線密度，紅色為最密，黃色次之，綠色為較松，看完后可按鍵盤上^nd鍵刷新屏幕。紅色部分一般應(yīng)將走線調(diào)整得松一些，直到變成黃色或綠色。9.檢查。DRC，EMC等檢查，然后可以打印檢查，網(wǎng)絡(luò)表對(duì)比。元件清單檢查。需要注意的幾點(diǎn)的地方：在印制板布線時(shí)，應(yīng)先確定元器件在板上的位置，然后布地線，電源線。在安排高速信號(hào)線，最好考慮低速信號(hào)線。元?dú)饧奈恢冒措娫措妷?，?shù)字模擬，速度快慢，電流大小等分組。安全的條件下，電源線應(yīng)盡量靠近地。減小差摸輻射的環(huán)面積，也有助于減小電路的交擾。當(dāng)需要在電路板上布置快速，中速，低速邏輯電路時(shí)，高速的應(yīng)放在靠近邊緣連接器范圍內(nèi)，而低速邏輯和存儲(chǔ)器，應(yīng)放在遠(yuǎn)離連接器范圍內(nèi)。這樣對(duì)共阻抗偶合，輻射和交擾的減小都是有利的。最后的接地最重要的了。四實(shí)驗(yàn)記錄及結(jié)果最后繪制出來(lái)的PCB電路板如下圖:圖1PCB電路圖吏:>:利用Protel中的3D預(yù)覽功能，預(yù)覽一下PCB成品的模樣。如下圖。82SY圖2PCB板的背面第六部分系統(tǒng)的安裝調(diào)試與故障排除一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆赵惭b調(diào)試的方法掌握調(diào)試過(guò)程中故障排除及系統(tǒng)功能和參數(shù)測(cè)試的方法二實(shí)驗(yàn)內(nèi)容打印出印制電路板的裝配圖，按圖紙配料，然后進(jìn)行PCB元件安裝，焊接，調(diào)試，并且用電氣法則檢驗(yàn)PCB板的各項(xiàng)指標(biāo)，使用萬(wàn)用表檢查安裝測(cè)試過(guò)程所出現(xiàn)的故障，并排除出現(xiàn)的故障。利用示波器，測(cè)速儀測(cè)試出系統(tǒng)的功能和各種系統(tǒng)參數(shù)，最后評(píng)估系統(tǒng)是否達(dá)到了預(yù)計(jì)的要求，寫出總結(jié)。三實(shí)驗(yàn)原理、方法與步驟（一）PCB板元件的焊接過(guò)程：1、 焊前準(zhǔn)備首先要熟悉所焊印制電路板的裝