【正文】 動額定電壓 36V 以下的直流電機 (4) 光電旋轉(zhuǎn)編碼器，與直流電機同軸，能夠準(zhǔn)確采集到與電機轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號 ； (5) 單片機，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電 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 2 機，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，循環(huán)操作。 設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計 將設(shè)定的轉(zhuǎn)速 通過 STC89S52 單片機 轉(zhuǎn)換為 特定占空比的脈沖信號到 L298N 電機驅(qū)動芯片 ， L298N 將此脈沖信號放大驅(qū)動 24V 直流電機，電機 按一定轉(zhuǎn)速 啟動 。 通過 與電機同軸的光電旋轉(zhuǎn)編碼器采集電機轉(zhuǎn)速 ，并輸出固定比例的脈沖信號反饋到單片機 I、 O 輸入端口。單片機將此脈沖信號 轉(zhuǎn)化為電機轉(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)動芯片，循環(huán)以上操作，最終電機轉(zhuǎn)速會在設(shè)定轉(zhuǎn)速左右波動 。 調(diào)速時，與單片機相連的 LCD1602 液晶顯示屏?xí)@示設(shè)定轉(zhuǎn)速與直流電機實時轉(zhuǎn)速， SET+← +→ +↑ +↓ +EXIT 按鍵設(shè)定轉(zhuǎn)速 。 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 3 第二章 基于單片機控制的直流電機調(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)速與實時轉(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，逐個加減一個單位占空 比 ，最終調(diào)速到設(shè)定轉(zhuǎn)速。 “設(shè)定轉(zhuǎn)速改變時執(zhí)行一次”部分可使電機轉(zhuǎn)速快速到達(dá)設(shè)定轉(zhuǎn)速附近，有利于快速調(diào)速。電機調(diào)速 過程中與單片機相連的 LCD1602 顯示實時轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速。 按 鍵 輸 入 設(shè) 定轉(zhuǎn) 速 n0單 片 機 按 一 定比 例 k1轉(zhuǎn) 化 為占 空 比 d0單 片 機 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 機光 電 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 采 集電 機 轉(zhuǎn) 速 n 并 輸 出 固定 比 例 k2的 脈 沖 信 號單 片 機 讀 出 反 饋 回 的 脈沖 信 號 并 轉(zhuǎn) 化 回 電 機 實時 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 與實時轉(zhuǎn)速 n 相 減 ， 得到兩者代數(shù) 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 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 之和得到實時占空比 差ddd 0 ?? 。 再將此占空比的的脈沖信號加到驅(qū)動電路上驅(qū)動直流電機。循環(huán)往復(fù)，得到設(shè)定轉(zhuǎn)速。 同樣， 電機調(diào)速 過程中與單片機相連的 LCD1602 顯示實時轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速。 調(diào) 速 單 片 機 將 設(shè) 定 轉(zhuǎn) 速 n0與 實 時 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 按 一 定比 例 k 轉(zhuǎn) 化 為 占空 比 d0調(diào) 速 單 片 機 輸 出 占 空 比 為 d = d0+ d差設(shè)定速度改變時執(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 機光 電 旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 采 集電 機 轉(zhuǎn) 速 n 并 輸 出 固定 比 例 k2的 脈 沖 信 號單 片 機 讀 出 反 饋 回 的 脈沖 信 號 并 轉(zhuǎn) 化 回 電 機 實時 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)致單片機處理其它操作的速度變慢； 逐個 加減單位占空比方式 進(jìn)行調(diào)速，調(diào)速速度較慢，且波動較大，抗干擾能力不強 ； 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)計選擇方案二 。 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 5 第三章 基于單片機的直流電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 總體設(shè)計 按 鍵 輸 入 設(shè) 定轉(zhuǎn) 速S T C 8 9 C 5 2 R C 單 片 機C P UL E D 1 6 0 2 液 晶 顯示 設(shè) 定 轉(zhuǎn) 速 與實 時 轉(zhuǎn) 速L 2 9 8 N 直 流 電 機驅(qū) 動2 4 V 直 流 電 機光 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 同軸 圖 31 系統(tǒng)設(shè)計分為五個部分，包括按鍵輸入 部分、單片機 CPU 部分、直流電機驅(qū)動部分、 直流電機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 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；直流電機驅(qū)動部分采用 L298N 芯片，接收單片機脈沖信號并驅(qū)動 24V 直流電機；液晶顯示屏部分采用 LCD1602，可顯示設(shè)定轉(zhuǎn)速與實時轉(zhuǎn)速。 總體 結(jié)構(gòu)如圖 31。 元件 簡介 STC89C52RC 單片機 STC89C52RC 單片機是宏 晶科技推出的新一代高速 、 低功耗 、 超強抗干擾的 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 6 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 、 機器周期和 6時鐘 、 機器周期可以任意選擇。 ⑴ 主要特性如下： 增強型 8051 單片機， 6時鐘 、 機器周期和 12 時鐘 、 機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） 、 ～ （ 3V 單片機） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達(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）， 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，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I、 O 口用時，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 16 位定時器 、 計數(shù)器。即定時器 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），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個 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 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 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)電機專用驅(qū)動芯片 (Dual FullBridgeDriver )， 內(nèi)部包 4 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2 個二相或 1 個四相步進(jìn)電機，內(nèi)含二個 HBridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯準(zhǔn)位信號，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的步進(jìn)電機，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的 IO 端 口來提供模擬時序信號。 L298N 實物圖、 引腳 圖、原理圖 如圖 33（ a）、（ b）、（ c）。 圖 33（ a） 圖 33（ b） 基于單片機控制的直流電機調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計 8 圖 33（ c） S38J3V100 光電旋轉(zhuǎn)編碼器 技術(shù)參數(shù) 特點：通用型，體積小，多種輸出方式可選，使用壽命長，低價格等； 應(yīng)用范圍：紡織行業(yè)、包裝機械、工業(yè)流水線等工業(yè)自動化控制； 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)計只采集其中 A相脈沖，即電機每轉(zhuǎn)一圈，編碼器輸出一百個脈沖。 其實物圖如 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、符號等的點陣型液晶模塊 它有若干個 5X7 或者 5X11 等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔 每行之間也有也有間隔 起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此 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。 其實物圖如圖 35。 基于單片機控