【正文】 四川理工學(xué)院挑戰(zhàn)杯論文 第 1 頁 共 32 頁 目錄 摘 要 .............................................................................................................................. 2 1 前言 ............................................................................................................................ 3 2 系統(tǒng)框圖 .................................................................................................................... 3 3 方案選擇與比較 ........................................................................................................ 4 LCD 顯示模塊 ............................................................................................... 4 方案一： ................................................................................................ 4 方案二： .............................................................................................. 4 測(cè)速模塊 ........................................................................................................ 4 方案一： ................................................................................................ 4 方案二： ................................................................................................ 4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ................................................................................................ 5 方案一： .............................................................................................. 5 方案二： .............................................................................................. 5 方案三： .............................................................................................. 6 4 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ............................................................................................ 6 LCD 顯示 .......................................................................................................... 6 測(cè)速 .................................................................................................................. 6 驅(qū)動(dòng) .................................................................................................................. 6 控速方案設(shè)計(jì) .................................................................................................. 6 鍵盤輸入 .......................................................................................................... 7 5 原理圖與 PCB 圖 ........................................................................................................ 8 msp430 最小系統(tǒng)原理圖 ................................................................................. 8 其他模塊原理圖 ............................................................................................... 8 6 程序框圖和系統(tǒng)程序 .............................................................................................. 10 程序流程圖 .................................................................................................. 10 系統(tǒng)程序 ...................................................................................................... 13 7 附錄 .......................................................................................................................... 31 8 評(píng)價(jià) .......................................................................................................................... 32 9 總結(jié) ............................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 10 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 32 四川理工學(xué)院挑戰(zhàn)杯論文 第 2 頁 共 32 頁 摘 要 本文主要研究了 基于 MSP430 單片機(jī)的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)， 通過鍵盤輸入電機(jī)需達(dá)到的速度， 并提供兩種可選的輸出模式 即 波形的靜、動(dòng)態(tài)顯示 ，然后通過 PID算法調(diào)節(jié) 單片機(jī)輸出的ＰＷＭ波 ，從 而使電機(jī)達(dá)到之前輸入的預(yù)設(shè)速度 ， 并將波形及預(yù)設(shè)速度和當(dāng)前速度在 LCD12864 上顯示出來， 在測(cè)速方面采用市場(chǎng)上比價(jià)常見的霍爾傳感器 A44E， 由單片機(jī) 記錄電機(jī)動(dòng)時(shí)由小磁鐵靠進(jìn)傳感器時(shí)產(chǎn)生的脈沖數(shù)，從而達(dá)到測(cè)速的目的， 由于 在 PID 算法中 采用遇限削弱積分法，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好，具有較強(qiáng)的實(shí)用性 。 關(guān)鍵詞 ： msp4 PID、 霍 爾元件 、 LCD12864 Abstract This article mainly studied the motor speed systems based on MSP430, Through the keyboard input the speed which it takes to reach, And provide two optional output modes of static and dynamic waveform to order to reach the speed which has been inputed ,we take the PID algorithm to control the PWM,then display the wave、 input and output on the LCD12864. On the speed measurement,we take the A44E which is very mon in the in order to measurement the speed,we count the pulse which is produce when Small mags depend into sensor. Because in the PID algorithm we use the encounter limit weaken integral method, the system stability is good, has the stronger practicability Keywords: msp4 PID、 Hall Sensor、 LCD12864 四川理工學(xué)院挑戰(zhàn)杯論文 第 3 頁 共 32 頁 1 前言 MSP430 系列超低功耗單片機(jī)是Ｔ I 公司于 1996 年開始推出的超低功耗 16 位單片機(jī)，憑借其自身優(yōu)良的性能、方便靈活的開發(fā)方式、豐富 的技術(shù)資料和應(yīng)用案例，使得 MSP430 在國(guó)內(nèi)得到非常廣泛的應(yīng)用。 PID 調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的一個(gè)調(diào)節(jié)方式。其實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差 值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用以輸出控制。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對(duì)象的特性和控制要求，可靈活的改變 PID 結(jié)構(gòu)， 以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用。 2 系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)之前先畫出系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)框架，以便于后面 設(shè)計(jì) 電路板和寫程序。 圖一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 四川理工學(xué)院挑戰(zhàn)杯論文 第 4 頁 共 32 頁 3 方案選擇與比較 LCD 顯示模塊 方案一： 采用 LCD1602 顯示，由單片機(jī)的總線模式連接。 1602 可以顯示兩行，每行可以顯示 16 個(gè)字符，操作簡(jiǎn)單，控制容易。 方案二： 采用 LCD12864 顯示， 12864 具有四行顯示，每行可以顯示 8 個(gè)漢字 16 個(gè)字符，操作相對(duì) 1602 復(fù)雜一些，指令較多，但是基本原理是一致的。 通過對(duì)方案一和方案二的分析，以及結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，我們要 求 顯示漢字和動(dòng)態(tài)曲線圖， 所 以我們選用 12864 液晶。 測(cè)速模塊 方案一： 利用紅外線對(duì)射方式和反射方式，在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)塑料圓盤，再在圓盤上開一些小孔，通過記錄脈沖數(shù)來記錄圓盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，從而測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 但無論是 反射式紅外傳感器還是對(duì)射式紅外傳感器，他們對(duì)都對(duì)外圍環(huán)境要求較高，易受外部環(huán)境的影響，穩(wěn)定性不高，且價(jià)格較為昂貴。 方案二 ： 霍爾元件具有體積小，頻率響應(yīng)寬度大，動(dòng)態(tài)特性好，對(duì)外圍電路要求簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等特點(diǎn)， 電源要求不高 ，安裝也較為方便。 利用霍爾元件來對(duì)轉(zhuǎn)過的塑料圓盤圈數(shù)來計(jì)數(shù)，在塑料圓盤邊上貼兩個(gè) 磁鐵，通過記錄脈沖數(shù)來記錄圓盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，從而測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 試驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)用紅外對(duì)管較之霍爾檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)同一功能，電路復(fù)雜，調(diào)試不穩(wěn)定，不如霍爾元件使用靈活，只要調(diào)整好磁鋼和霍爾開關(guān)的距離就能完成檢測(cè)任務(wù)，故選用了霍爾元件測(cè)速。綜合多方面因素決定選用方案 2，其原理圖接線如 圖二 所示： 四川理工學(xué)院挑戰(zhàn)杯論文 第 5 頁 共 32 頁 圖 二 霍爾傳感器 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 方案一： 采用傳統(tǒng)的功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，成本低，加速能力強(qiáng)。其原理圖連接如圖 三 所示。 圖三 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 方案二 ： 采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 L298N