【正文】 PWM 又被稱為 “開關(guān)驅(qū)動裝置 ”。 3 PWM 脈寬調(diào)制原理 3． 1 PWM 調(diào)速原理 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。直流電機PWM 控制實現(xiàn)部分主要由一些二極管、電機和 L298 直流電機驅(qū)動模塊組成。 這部分電路主要由 AT89S52 單片機的 I/O 端口、定時計數(shù)器、外部中斷擴展等控制直流電機的加速 、 減速以及電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，能夠很方便的實現(xiàn)電機的智能控制。過載能力大 ,能承受頻繁的沖擊負載 ,可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn) 。高性能的微處理器如 DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR 即數(shù)字信號處理器 )的出現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使電機傳動的自動化程度大為提高。現(xiàn)在帶微處理器的可編程控制器，已經(jīng)在各種的機床設(shè)備和各種的生產(chǎn)流水線中普遍得到應(yīng)用，通過對可編程控制器進行編程就可以實現(xiàn)對電機的規(guī)律化控制。 微處理器誕生于上個世紀七十年代，隨著集成電路大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微處理器的性價比越來越高。隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了全數(shù)字化控制。隨著計算機檔次的不斷提高，功能的不斷完善，單片機已越來越廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域的控制、自動化、智能化等方面，特別是在直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)中。 單片機以及微處理器 控制系統(tǒng)的發(fā)展 單片微型計算機的誕生是計算機發(fā)展史上的一個新的里程碑。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造了許多新的電樞電壓控制方法。直流電動機轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類：勵磁控制閥與電樞電壓控制法。 在實際應(yīng)用中，電動機作為把電能轉(zhuǎn)換為機械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。而以往直流電動機的控制只是簡單的控制，很難進行調(diào)速，不能實現(xiàn)智能化。 附錄 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 獨立式鍵盤控制模塊 ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 常見數(shù)字和字符的字段碼 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 L298 邏輯功能 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 L298 電機驅(qū)動模塊 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 AT89S52 主要性能 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)基本組成 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 PWM 調(diào)速原理 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 設(shè)計背景 ............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 1 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................................................. 1 直流電機的發(fā)展 ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 設(shè)計思路 ............................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 PWM 調(diào)速方法 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 硬件模塊組成 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 AT89S52 主要功能例舉 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 L298 電機驅(qū)動簡介 ..................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED 數(shù)碼管顯示 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 LED 數(shù)碼管與單片機的連接 ....................................................... 錯誤 !未定義書簽。 鍵盤的功能及分類 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 附錄 1 .......................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。如今，直流電動機的調(diào)速控制已經(jīng)離不開單片機的支持，單片機應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展促進了自動控制技術(shù)的發(fā)展 ，使人類社會步入了自動化時代，單片機應(yīng)用技術(shù)與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，促進了學(xué)科發(fā)展和專業(yè)更新，引發(fā)了新興交叉學(xué)科與技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。電動機的調(diào)速性能如何對提高產(chǎn)品質(zhì)量、 提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小但低俗時受到磁場飽和的限制，高速時受到換向火花和轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)強度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應(yīng)較差。其中脈寬調(diào)制（ Pulse Width Modulation,PWM）是常用的一種調(diào)速方法。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和進步 ，以及市場對產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，直流電動機的應(yīng)用更加廣泛，尤其是在智能機器人中的應(yīng)用。這是因為單片機具有很多優(yōu)點 ：體積小，功能全，抗干擾能力強，可靠性高，結(jié)構(gòu)合理，指令豐富，控制功能強，造價低等。由于微處理器以數(shù)字信號工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強。此外，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。對于復(fù)雜的微處理器控制電機 ,則要利用微處理器控制電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等，使電機按給定的指令準確工作。在先進的數(shù)控機床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經(jīng)采用了如 DSP 等的高速微處理器，其執(zhí)行速度可達數(shù)百萬兆以上每秒，且 具有適合的矩陣運算。需要能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，從而對直流電機的調(diào)速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速等技術(shù)已遠遠不能滿足要求，這時通過 PWM 方式控制直流電機調(diào)速的方法應(yīng)運而生。其間是通過 AT89S52 單片機產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號并輸入到 L298 驅(qū)動芯片來控制直流電機工作的。 設(shè)計顯示部分 ： LED 數(shù)碼顯示部分，實現(xiàn)對 PWM 脈寬調(diào)制占空比的實時顯示。 PWM 可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等 [7]。 如圖 1 所示： 圖 1 PWM 信號的占空比 設(shè)電機始終接通電源時，電機轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，設(shè)占空比為 D= t1 / T，則電機的平均速度為 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是電機的平均速度； Vmax 是指電機在全通電時的最大速度； D = t1 / T 是指占空比。改變占空比 D 的值有三種方法： A、定寬調(diào)頻法：保持 1t 不變，只改變 t，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變 [。利用單片機的定時計數(shù)器外加軟件延時等方式來 實現(xiàn)脈寬的自由調(diào)整，此種方式可簡化硬件電路，操作性強等優(yōu)點。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)基本組成 硬件 模塊組成 （ 1）單片機控制模塊 （ 2） L298 電機驅(qū)動模塊 （ 3） LED 顯示模塊 （ 4）獨立 鍵盤控制模塊 系統(tǒng)硬件各模塊電路 單片機整個控制模塊 單片機整個控制模塊 這里利用定時計數(shù)器讓單片機 P2 口的 、 引腳輸出占空比不同的方波，然后經(jīng)驅(qū)動芯片 L298 放大后控制直流電機。直流電機的 速度分成 100 個等級，因此一個周期就有 100個脈沖，周期為一百個脈沖的時間，速度等級對應(yīng)一個周期的高電平脈沖的個數(shù)。電機的平均速度等于在一定的占空比下電機的最大速度乘以占空比。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 4． AT89S52 主要功能列舉 擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程序存儲器（ ROM）為 8KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 256 字節(jié) 32 個可編程 I/O 口線 8 個中斷 向量源 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 三級加密程序存儲器 全雙工 UART 串行通道 4． AT89S52 各引腳功能介紹 VCC： AT89S52 電源正端輸入，接 +5V。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V的燒錄高壓（ Vpp）。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。其他三個 I/O 端口（ P PP3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0 在當(dāng)做 I/O 用時可以推動 8 個 LS 的 TTL負載。P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 AT89S52 擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了。 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： T0，計時計數(shù)器 0輸入。 RST：復(fù)位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。這些中斷每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效?？删幊淌侵杆鼈兊墓ぷ鞣绞接芍噶顏碓O(shè)置，或者當(dāng)計數(shù)器用，或者當(dāng)定時器用，并且記數(shù)（定時）的范圍也可以由指令來設(shè)置。程序存儲器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。例如，下面的間接尋址方式中， R0 內(nèi)容為 0A0H，訪問的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2口（它的地址也是 0A0H）。內(nèi)部包含