小学教师招考教育学试题及部分答案03

线圈用绝缘的圆形或矩形截面的导体绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽锲压紧。

换向器换向器有许多换向片组成。

这些换向片彼此以云母相互绝缘，全部由以云母环对地绝缘。

换向片由铜料组成，尾段开端或接有连接片呈上升高片，以供电枢绕组元件端线焊于其中。

直流电机的基本工作原理直流电机的基本工作原理有以下四点将直流电源通过电刷接通电枢绕组，使电枢导体有电流流过电机内部有磁场存在载流的转子即电枢导体将受到电磁力的作用左手定则所有导体产生的电磁力作用于转子，使转子不是越小越好，因为数码管达到定亮度需要定的时间。

如果延时控制得不好则会出现闪动，或者亮度不够。

据经验，延时秒可以达到满意的效果。

修改延时，亦能得到更多地显示效果，如加长延时，使得数码管显示小段时间，在点亮下个，即可得到数码管逐个显示的效果。

另外，显示的字符有变化时，可在延时到达后送个低电平共阴极数码管让数码管显短暂熄灭，再显示下个字符，可以在视觉上字符的变化更清晰。

如下图所示，为动态显示器电路。

为了节省系统的资源，本系统采用动态显示。

图实现动态方式显示的控制电路驱动电路设计直流电动机驱动电路的具体电路下图所示，该电路是基于原理的型驱动电路。

该电路采用晶体管功率放大器和，以满足电动机启动瞬间的大电流要求。

图直流电动机驱动电路当输入为低电平，输入为高电平时，晶体管功率放大器导通，截止。

与电机起形成个回路。

从而驱动电机正转。

当输入为高电平，输入为低电平时，晶体管功率放大器截止，导通，与电机形成回路，驱动电机反转。

另外四个二极管可以在由低变高时，通过和两个二极管形成电动机电圈感应电压的回路，起到保护电动机的作用。

功率放大器的工作原理如电路中，基极驱动电路输入的波的正脉冲宽度为，脉冲周期为，则占空比为，在时间内图中导通，关断，桥输出给直流电机的电压为直流电压在时间内，桥输出电压则为。

桥输出的波的平均电压为波的占空比可在与之间变化，当等于时等于时等于时，。

由于直流电动机的电枢电感对波中的高频分量有滤波作用，电动机的电流转矩和转速中的高频分量都比较小，因此计算电流转矩和转速时可以只考虑，而忽略波中的高频分量。

总之，桥可以对电动机绕组施加介于之间的双极性电压，占空比控制电机旋转方向和速度，这称为可逆驱动。

般控制系统电压统为电源，因此若晶体管功率放大器的基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为，在加上三极管本身的压降，加到电动机两端的电压就只有左右，减弱了电动机的驱动力。

基于以上考虑，我们运用了光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来，这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到大大的加强。

在此，光耦集成电路的电源为，型驱动电路中晶体管功率放大器的发射极所加的电源为。

两个电源利用光耦隔离开来，互不影响。

速度检测电路现在已经知道了如何对直流电机进行调速，但是如何知道直流电机当前的速度是个要解决的问题。

常用的检测方法是光遮断法，亦即用光遮断器来计数电机单位时间内转了多少圈。

光遮断器是种编码器，利用其感应组件对光通过与不通过的时间长短来编码视为速度。

速度检测的编码器也有很多种，光遮断器是最常用的种。

所以，本设计采用光遮断器来进行速度的检测。

测速电路的主要工作原理在直流电机的转轮上有个小洞，转轮的两旁有两个等高的发光二极管，个作为发送端，另个作为接收端。

当转轮上的两个小洞与两个发光二极管都处于条水平线时，即接受段能接收到发送端的信号时，产生个计数脉冲就表示电机转动了圈。

如此循环计在秒时间内产生的脉冲个数，就可以知道秒时间内电机的动机的程度。

所以，研究直流电机还是具有较大的意义。

可编程逻辑器件通过对器件内部的设计来实现系统功能，是种基于芯片的设计方法。

本设计采用基于现场可编程门阵列实现。

是产品较常用的种，它在结构上由逻辑功能块排列为阵列，并由可编程的内部连线连接这些模块，来实现定的逻辑功能。

的功能由逻辑结构的配制数据决定，在工作时，这些配置数据存放在片内的静态存储器或熔丝图上。

采用基于芯片的设计方法，设计者可以根据需要定义器件的内部逻辑和引出端，将电路板设计的大部分工作放在芯片的设计中进行，通过对芯片设计实现数字系统的逻辑功能。

灵活的内部功能块组合引出端定义等，可大大减少电路设计和电路板设计的工作量和难度，有效的增强设计的灵活性，提高工作效率。

同时采用可编程逻辑器件，设计人员在实验实可反复编程，修改，以尽快开发产品，迅速占领市场。

基于芯片的设计方法可以减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高系统的性能和可靠性。

另外，本设计的编程仿真基于可编程逻辑器件设计工具。

是公司提供的套工具集，其集成的设计工具可以完成整个的开发过程。

的集成工具主要分为设计输入工具综合工具仿真工具实行工具和辅助设计工具五大类。

采用设计工具可以在计算机上完成对系统功能的描述，并由软件编程进行处理得到设计结果。

极大的提高了设计的效率。

第章系统总体设计直流电机是电机的主要类型之。

从基本电磁情况来看，台直流电机原则上既可工作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是约束的条件不同而已。

在直流电机的两电刷端上，加上直流电压，将电能输入电枢，机械能从电机轴上输出，拖动生产机械，将电能转换成机械能而成为电动机，如用原动机拖动直流电机的电枢，而电刷上不加直流电压，则电刷端可以引出直流电动势作为直流电源，可输出电能，电机将机械能转换成电能而成为发电机。

同台电机，能作电动机或作发电机运行的这种原理在电机理论中称为可逆原理。

直流电机的基本结构和工作原理直流电机的基本结构直流发电机和直流电动机在结构上没有差别。

直流电机工作时，其磁极和电枢绕组间必须有相对运动。

目前几乎所有的直流电机，电枢绕组都是装在转子上，而磁极则静止不动，装在定子上。

这样，静止的电刷装置就便于检修维护了。

下面对各部分进行简要的说明。

直流电机的基本结构图如下图所示图直流电机的基本结构图定子部分定子通常指磁路中静止部分及其机械支撑，包括机座主极换向器等。

机座换向器定子转子机座有两个作用，是作为主磁路的部分，二是作为电机的结构框架。

机座中作为磁通通路的部分称为磁轭。

机座般用厚钢板弯成筒形以后焊成，或者用铸钢件制成。

机座的两端装有端盖。

主磁极主磁极的作用是建立主磁极。

主磁极有主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。

当励磁绕组中通有直流励磁电流时，气隙中形成个恒定的主磁场。

为了减少电枢转动时由于齿槽移动造成主极极靴表面磁通密度变化所引起的铁心耗损，主极铁心通常用厚的钢板冲片叠压紧固而成。

套装在各磁极上的励磁绕组既可串联也可并联，但连接时应使相邻的主磁极呈交替排列。

换向极容量大于的直流电机，在相邻两主极之间有小极，称为换向极。

它的作用是帮助换向，般有几个主极就有几个换向极换向极亦由铁心和绕组组成。

转子部分转子部分包括电枢铁心电枢绕组换向器风扇转轴和轴承。

电枢铁心它提供主极下磁通的通路，大概电枢在磁场中旋转时，铁心中的磁通方向不断变化，因而也会产生涡流及磁带损耗。

通常用厚的低硅硅钢片或冷轧硅钢片叠成，片间涂绝缘漆以减少损耗，硅钢片上还冲出转子槽，以便嵌放在电枢绕组。

电枢绕组电枢绕组由定数目的电枢线圈按定的规律连接组成，它是直流电机的电路部分，也是感生电动势产生转速。

总电路原理图上面各个单元电路的设计，说明了每个电路可以实现的功能，分析了单元电路的结构，并确定了设计采用的硬件电路。

由此，结合程序编写中定义的各个输入输出信号，可以得出直流电机速度控制系统总原理图，如下图所示。

图电机速度控制系统总原理图由上图直流电机速度控制系统总原理图看可以知道系统的程序设计中有四个按键定义加速键减速键复位键电机正反转控制键。

其中都是以为信号输入，其按键盘用普通的按键控制即可而是两为信号输入，故其按键盘选用两位的拨盘开关控制。

当拨盘开关处于状态时，表示为反转控制输入当处于状态时，表示为正反转控制输入当初与其它状态时，表示停止，无操作。

最小系统共有四个模块按键输入模块分频控制模块数据显示模块速度测试模块。

各模块的详细说明见第三章。

输出信号共有四个。

其中送到两个颜色不同的发光二极管。

送到绿色的发光二极管，如此二极管被点亮，则表示电机处于反转状态送到红色的发光二极管，如此二极管被点亮，则表示电机处于正转状态。

信号它跟随正反转控制信号的变化。

输入到送到数码管显示。

显示界面共有四个数码管，这四个数码管是电机速度的显示电机速度的显示采用动态的显示方式。

实现的方法是依次点亮四个数码管，循环进行显示，即个数码管显示之后另个数码管马上显示，利用人眼的视觉暂留特性，可以达到多个数码管同时显示的效果。

在本设计里，程序设定每秒从低位到高位依次选通位数据输出。

用八位二按键盘反转，绿灯亮转速速度检测信号最小系统型驱动电路电机光遮断器正转，红灯亮进制数译码显示输出这个数字。

是个位选信号，它表示此时点亮的是第几位数据。

它以重复出现。

信号送到驱动电路，该信号通过驱动电路经过脉宽调制后与电机的输入端相连，对直流电机起速度控制和转向控制的作用。

光遮断器用来对直流电机目前的速度的检测。

其输出信号信号作为的反馈输入信号。

经过速度检测模块后，送到数码管显示，显示直流电机当前速度值。

直流电机速度控制系统总原理图，描述了整个系统工作的全过程。

具体的硬件电路图见附录。

第章系统软件的设计开发软件及编程语言简介系统采用硬件描述语言按模块化方式进行设计，并将各模块集成于芯片中，然后通过仿真软件，对设计文件自动的完成逻辑编译综合及优化逻辑布局布线逻辑仿真，最后对芯片进行编程，实现系统的设计要求。

具有多层次的描述系统硬件功能的能力支持自顶向下和基于库的设计方法对设计的描述具有相对