【正文】 動(dòng)額定電壓 36V 以下的直流電機(jī) (4) 光電旋轉(zhuǎn)編碼器，與直流電機(jī)同軸，能夠準(zhǔn)確采集到與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號 ； (5) 單片機(jī)，能夠?qū)?按鍵 輸入轉(zhuǎn)速 并 進(jìn)行處理并輸出一定的脈沖信號啟動(dòng)電 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 2 機(jī)，能夠?qū)?編碼器 輸入的脈沖信號進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)化為 相應(yīng) 的轉(zhuǎn)速，并與輸入轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較并調(diào)整偏差 ，偏差調(diào)節(jié)后繼續(xù)輸出一定的脈沖信號控制電機(jī)，循環(huán)操作。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì) 將設(shè)定的轉(zhuǎn)速 通過 STC89S52 單片機(jī) 轉(zhuǎn)換為 特定占空比的脈沖信號到 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ， L298N 將此脈沖信號放大驅(qū)動(dòng) 24V 直流電機(jī)，電機(jī) 按一定轉(zhuǎn)速 啟動(dòng) 。 通過 與電機(jī)同軸的光電旋轉(zhuǎn)編碼器采集電機(jī)轉(zhuǎn)速 ，并輸出固定比例的脈沖信號反饋到單片機(jī) I、 O 輸入端口。單片機(jī)將此脈沖信號 轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)速 ， 再對次轉(zhuǎn)速進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理輸出 一定占空比 脈沖信號給 L298N 驅(qū)動(dòng)芯片，循環(huán)以上操作，最終電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)在設(shè)定轉(zhuǎn)速左右波動(dòng) 。 調(diào)速時(shí)，與單片機(jī)相連的 LCD1602 液晶顯示屏?xí)@示設(shè)定轉(zhuǎn)速與直流電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速， SET+← +→ +↑ +↓ +EXIT 按鍵設(shè)定轉(zhuǎn)速 。 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 3 第二章 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方案的比較擇 調(diào)速 方案一 如圖 21所示，該方案是通過 設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速相比較，并根據(jù)大小關(guān)系在設(shè)定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化而來的占空比 0d 基礎(chǔ)上，逐個(gè)加減一個(gè)單位占空 比 ，最終調(diào)速到設(shè)定轉(zhuǎn)速。 “設(shè)定轉(zhuǎn)速改變時(shí)執(zhí)行一次”部分可使電機(jī)轉(zhuǎn)速快速到達(dá)設(shè)定轉(zhuǎn)速附近，有利于快速調(diào)速。電機(jī)調(diào)速 過程中與單片機(jī)相連的 LCD1602 顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速。 按 鍵 輸 入 設(shè) 定轉(zhuǎn) 速 n0單 片 機(jī) 按 一 定比 例 k1轉(zhuǎn) 化 為占 空 比 d0單 片 機(jī) 輸 出 占空 比 為 d0的 脈沖 信 號L 2 9 8 N 芯 片 接 收脈 沖 信 號 并 放大 信 號2 4 V 直 流 電 機(jī)光 電 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 采 集電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n 并 輸 出 固定 比 例 k2的 脈 沖 信 號單 片 機(jī) 讀 出 反 饋 回 的 脈沖 信 號 并 轉(zhuǎn) 化 回 電 機(jī) 實(shí)時(shí) 轉(zhuǎn) 速 n 并 與 n0相 比 較n ？ n0d = d0+ 1d = d0 1=d = d0 1設(shè)定速度改變時(shí)執(zhí)行一次 圖 21 方案一 調(diào)速方案二 如圖 22所示，該方案是通過設(shè)定轉(zhuǎn)速 0n 與實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速 n 相 減 ， 得到兩者代數(shù) 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 4 差值 nnn 0?差 ，將 差n 按比例關(guān)系轉(zhuǎn)化為差值占空比 差d 。 設(shè)定轉(zhuǎn)速 按比例關(guān)系轉(zhuǎn)化而來的占空比 0d 與 差d 之和得到實(shí)時(shí)占空比 差ddd 0 ?? 。 再將此占空比的的脈沖信號加到驅(qū)動(dòng)電路上驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。循環(huán)往復(fù)，得到設(shè)定轉(zhuǎn)速。 同樣， 電機(jī)調(diào)速 過程中與單片機(jī)相連的 LCD1602 顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速。 調(diào) 速 單 片 機(jī) 將 設(shè) 定 轉(zhuǎn) 速 n0與 實(shí) 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 ， 得 出 差 值 轉(zhuǎn) 速n差 0（ n差= n0 n ） ， 并 按 比 例 k 轉(zhuǎn) 化 為 差 值 占 空 比 d差（ d差= n差247。 k ）設(shè) 定 轉(zhuǎn) 速 n0單 片 機(jī) 按 一 定比 例 k 轉(zhuǎn) 化 為 占空 比 d0調(diào) 速 單 片 機(jī) 輸 出 占 空 比 為 d = d0+ d差設(shè)定速度改變時(shí)執(zhí)行一次L 2 9 8 N 芯 片 接 收脈 沖 信 號 并 放大 信 號2 4 V 直 流 電 機(jī)光 電 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 采 集電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 n 并 輸 出 固定 比 例 k2的 脈 沖 信 號單 片 機(jī) 讀 出 反 饋 回 的 脈沖 信 號 并 轉(zhuǎn) 化 回 電 機(jī) 實(shí)時(shí) 轉(zhuǎn) 速 n 并 與 n0相 比 較 圖 22 方案二 方案選擇 分析發(fā)現(xiàn)方案一較方案二有以下缺陷： ，導(dǎo)致單片機(jī)處理其它操作的速度變慢； 逐個(gè) 加減單位占空比方式 進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速速度較慢，且波動(dòng)較大，抗干擾能力不強(qiáng) ； 穩(wěn)定性較高。所以從快速性和穩(wěn)定性兩方面考慮，本設(shè)計(jì)選擇方案二 。 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 5 第三章 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 按 鍵 輸 入 設(shè) 定轉(zhuǎn) 速S T C 8 9 C 5 2 R C 單 片 機(jī)C P UL E D 1 6 0 2 液 晶 顯示 設(shè) 定 轉(zhuǎn) 速 與實(shí) 時(shí) 轉(zhuǎn) 速L 2 9 8 N 直 流 電 機(jī)驅(qū) 動(dòng)2 4 V 直 流 電 機(jī)光 電 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器S 3 8 J 3 V 1 0 0光 電 編 碼 器 與 直 流 電 機(jī) 同軸 圖 31 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為五個(gè)部分，包括按鍵輸入 部分、單片機(jī) CPU 部分、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、 直流電機(jī)與同軸光電編碼器部分 、 液晶顯示屏部分 。按鍵部分 可輸入09 的數(shù)字， SET+EXIT 鍵確定轉(zhuǎn)速輸入（轉(zhuǎn)速 0 r/min～ 600 r/min）；單片機(jī) CPU部分處理轉(zhuǎn)速輸入，脈沖信號輸入輸出，并控制液晶顯示屏顯示字符；直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用 L298N 芯片，接收單片機(jī)脈沖信號并驅(qū)動(dòng) 24V 直流電機(jī)；液晶顯示屏部分采用 LCD1602，可顯示設(shè)定轉(zhuǎn)速與實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。 總體 結(jié)構(gòu)如圖 31。 元件 簡介 STC89C52RC 單片機(jī) STC89C52RC 單片機(jī)是宏 晶科技推出的新一代高速 、 低功耗 、 超強(qiáng)抗干擾的 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 6 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 、 機(jī)器周期和 6時(shí)鐘 、 機(jī)器周期可以任意選擇。 ⑴ 主要特性如下： 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6時(shí)鐘 、 機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘 、 機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī)） 、 ～ （ 3V 單片機(jī)） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 用戶應(yīng)用程序空間為 8K字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O口（ 32個(gè)）， 復(fù)位后為： P P P P4 是準(zhǔn)雙向口 、 弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I、 O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程） 、 IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（ RxD、 、 TxD、 ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 具有 EEPROM 功能 具有看門狗功能 共 3個(gè) 16 位定時(shí)器 、 計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、 T T2 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 通用異步串行 口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 工作溫度范圍： 40～ +85℃（工業(yè)級） 、 0～ 75℃（商業(yè)級） PDIP 封裝 ⑵ STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 掉電模式：典型功耗 A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 空閑模式：典型功耗 2mA 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 7 圖 32 STC89C52RC 引腳圖 L298N 芯片 L298 簡介： L298N 為 SGSTHOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片 (Dual FullBridgeDriver )， 內(nèi)部包 4 信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)二相或 1 個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè) HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯準(zhǔn)位信號，可驅(qū)動(dòng) 46V、 2A 以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機(jī)的 IO 端 口來提供模擬時(shí)序信號。 L298N 實(shí)物圖、 引腳 圖、原理圖 如圖 33（ a）、（ b）、（ c）。 圖 33（ a） 圖 33（ b） 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 8 圖 33（ c） S38J3V100 光電旋轉(zhuǎn)編碼器 技術(shù)參數(shù) 特點(diǎn)：通用型，體積小，多種輸出方式可選，使用壽命長，低價(jià)格等； 應(yīng)用范圍：紡織行業(yè)、包裝機(jī)械、工業(yè)流水線等工業(yè)自動(dòng)化控制； 外形尺寸：外徑 Φ 38mm，厚度為 34mm，軸徑 6mm（ D 徑口）； 分辨率：可達(dá) 400P/R； 電源電壓： DC5V； 防護(hù)等級： IP50amp。IP65； 線長： 1000mm； 重量：約 120g。 S38J3V100 為電纜線測出， A+B+Z 三相輸出，采用電壓輸出方式，每轉(zhuǎn)每相脈沖為 100。 本設(shè)計(jì)只采集其中 A相脈沖，即電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出一百個(gè)脈沖。 其實(shí)物圖如 34 所示 圖 34 光電旋轉(zhuǎn)編碼器 LCD1602 液晶顯示屏 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊 它有若干個(gè) 5X7 或者 5X11 等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱? 所以他不能顯示圖形 （用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 其實(shí)物圖如圖 35。 基于單片機(jī)控