【正文】 以 吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路，對(duì)端口 P0 寫(xiě)“1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。對(duì)端口 P2寫(xiě)“ 1” ，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè) 引腳 被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 ⑥ P3 口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P3 口除了作為 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示。 表 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口〕 TXD（串行輸出口〕 INTO（外中斷 0〕 INTO（外中斷 l) TO （定時(shí)／計(jì)數(shù)器 0 ) Tl （定時(shí)／計(jì)數(shù)器 l ) WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） ⑧ ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存 地址的低 8位字節(jié)．一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 ,此外，該 引腳 會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 (地址為0000HFFFFH ) , EA 端必須保持低電平 (接地）． 需注意的是：如果加密位 LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。并非所有的地址都被定義，從 80HFFH 共 128 個(gè)字節(jié)只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒(méi)有定義。 （ 5） AT89C52 單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 256 字 節(jié) 內(nèi)部 RAM , 32個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及 時(shí)鐘電路。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的Ｐ 0口是數(shù)據(jù)總線和低八位地址線共用的，所以需要使用地址鎖存器 74ＨＣ 373。 圖 給出了 8255 芯片引腳結(jié)構(gòu) . 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 7 8255 引腳功能 ① RESET:復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端外 接 高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器 (包括控制 寄存器 )均被清除，所有 I/O口均被置成輸入方式。 ⑤ D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。端口 C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成 2個(gè) 4 位的端口， 每?jī)?nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 8 個(gè) 4 位的端口包含一個(gè) 4位的鎖存器，分別與端口 A和端口 B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 表 A1 A0 RD WR CS 操作情形 0 0 0 1 0 A 端口數(shù)據(jù)送到總線 0 1 0 1 0 B 端口數(shù)據(jù)送到總線 1 0 0 1 0 C 端口數(shù)據(jù)送到總線 0 0 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 A 端口 0 1 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 B 端口 1 0 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 C 端口 1 1 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入控制緩存器 1 總線呈高阻抗 1 1 0 1 0 錯(cuò)誤操作 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 9 1 0 總線呈高阻抗 74HC373 簡(jiǎn)介 【 4】 373 為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器 ,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路結(jié)構(gòu)型式 。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)， O 隨數(shù)據(jù) D 而變。 圖 74HC373 引腳圖 L298N 簡(jiǎn)介【 5】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 10 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。輸出電流可達(dá) 2． 5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。 EnA， EnB接 PWM 端，控制電機(jī)的 速度 。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 13 圖 AD574 簡(jiǎn)介【 6】 AD574A 是美國(guó)模擬數(shù)字公司（ Analog）推出的單片高速 12 位逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換 芯 片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容 器 件即可構(gòu)成一個(gè)完整的 A/D 轉(zhuǎn)換器 . AD574 是一種常用的 12 位 AD 變換芯片，也可以實(shí)現(xiàn) 8位轉(zhuǎn)換。只需要適當(dāng)?shù)母淖兡承┛刂埔_的接法。 1/2LBS 或177。 15V和 5V ⑥數(shù)據(jù)輸出格式： 12 位 /8 位 ⑦芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 14 圖 AD574 引腳圖 AD574A 的引腳結(jié)構(gòu)如圖 。 [4]. Pin4(A0)—— 字節(jié)地址短周期控制端。 [6]. Pin6(CE)—— 使能端。 [10]. Pin10(REF IN)—— 基準(zhǔn)電源電壓輸入端。 [14]. Pin14(20V IN)—— 20V 量程模擬電壓輸入端。 [17]. Pin28(STS)—— 工作狀態(tài)指示信號(hào)端，當(dāng) STS=1 時(shí)，表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當(dāng) STS=0 時(shí)，聲明 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，通過(guò)此信號(hào)可以判別 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)，作為單片機(jī)的中斷或查詢(xún)信號(hào)之用。 當(dāng)作為單一放大器時(shí)， LF398 直流增益精度為 %,采樣時(shí)間小于 6us時(shí)精度可達(dá) %。 圖 CS3020外形圖 使用霍爾傳感器獲得脈沖信號(hào)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡(jiǎn)單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開(kāi)關(guān)靠近磁鋼，就有信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí) ，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸出。 CS040G 簡(jiǎn)介 CS040G 系列霍爾電流傳感器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 17 應(yīng)用霍爾效應(yīng)開(kāi)環(huán)原理的電流傳感器，能在電隔離條件下測(cè)量直流、交流、脈沖以及各種不規(guī)則波形的電流。60 0～ 177。15（ 177。20 mV VOT 失調(diào)電壓溫漂 IPN=0 TA=–25～ +85℃ 177。 PWM 信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) PWM 的基本原理 直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulation簡(jiǎn)稱(chēng) PWM) 【 8】 調(diào)速產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 70 年代中期，最早用于自動(dòng)跟蹤天文望遠(yuǎn)鏡、自動(dòng)記錄儀表等的驅(qū)動(dòng)，后來(lái)由于晶體管器件水平的提高及電路技術(shù)的發(fā)展 , PWM 技術(shù)得到了高速發(fā)展 ,各式各樣的脈寬調(diào)速控制器，脈寬調(diào)速模塊也應(yīng)運(yùn)而生，許多單片機(jī)也都有了 PWM輸出功能。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。從波形可以看出，在 i(t)的上升段， i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 20 圖 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波，正弦半波 N等分，看成 N個(gè)相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。 SPWM 波：等效正弦波形，還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和 SPWM 控制相同，也基于等效面積原理 PWM 信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì) 采用 定時(shí)器及軟件編程輸出 PWM。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 21 圖 用 PWM波代替正弦半波 H 橋 芯片的工作原理 【 9】 圖 中所示為一個(gè)典型的直流電機(jī)控制電路。要使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對(duì)角線上的一對(duì)三極管。按圖中電流箭頭所 示，該流向的電流將驅(qū)動(dòng)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 二、使能控制和方向邏輯 驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，保證 H 橋上兩個(gè)同側(cè)的三極管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通非常重要。 圖 H 橋電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 圖 所示就是基于這種考慮的改進(jìn)電路，它在基本 H 橋電路的基礎(chǔ)上增加了 4 個(gè)與門(mén)和 2 個(gè)非門(mén)。） 采用以上方法，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就只需要用三個(gè)信號(hào)控制：兩個(gè)方向信號(hào)和一個(gè)使能信號(hào)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 24 圖 具有使能控制和方向邏輯的 H 橋電路 圖 使能信號(hào)與方向信號(hào)的使用 主電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中電機(jī)兩端電樞電壓由 L298 提供，通過(guò)調(diào)節(jié) PWM 占 空比來(lái)調(diào)節(jié) L298輸出電壓即電機(jī)兩端電樞電壓。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的傳感器、電流檢測(cè)的傳感器都要與直流電機(jī)連接。 設(shè)計(jì)中采用定時(shí)器 T0，再配以軟件計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖 圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 26 AD 轉(zhuǎn)換 由于本設(shè)計(jì)只有電流信號(hào)需要進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，因此采用單通道 AD 轉(zhuǎn)換芯片AD574。對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 27 ４位共陽(yáng)極ＬＥＤ，用ＰＮＰ型三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的控制量是增量，而不是位置量的絕對(duì)數(shù)值時(shí)，可以使用增量式 PID 控制算法進(jìn)行控制。 而位置式 PID 控制算法也可以通過(guò)增量式控制算法推出遞推計(jì)算公式： () 上式就是目前在計(jì)算機(jī)控制中廣泛應(yīng)用的數(shù)字遞推 PID 控制算法。 系統(tǒng)中部分程序的設(shè)計(jì) 單片機(jī)資源分配 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)存分配表： 地址 功能 地址 功能 E0H~FFH 堆棧 42H 電流給定首地址 39H~3CH 顯示緩沖區(qū) 53H 電流采樣首地址 3DH 置轉(zhuǎn)速比例值 57H 轉(zhuǎn)速采樣首地址 3EＨ 置 轉(zhuǎn)速積分值 5BH 中值濾波數(shù)據(jù)首地址 3FH 置電流比例值 5EH 標(biāo)度變換數(shù)據(jù)地址 40H 置電流積分值 45H 轉(zhuǎn)速 PID 輸出首地址 41H 置轉(zhuǎn)速給定首地址 47H 電流 PID 輸出首地址 程序流程圖 主程序包括如下三個(gè)環(huán)節(jié)： 實(shí)現(xiàn)各種初始化，包括設(shè)置堆棧指針、 8255 初始化、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器初始化、以及開(kāi)中斷、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器啟動(dòng)等。即分別對(duì)轉(zhuǎn)速、電流采樣值進(jìn)行中值濾波，標(biāo)度變換，之后送顯示緩存區(qū)，對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行 PID 運(yùn)算，輸出作為電流 PID 運(yùn)算的輸入，電流 PID運(yùn)算的輸出用來(lái)調(diào)節(jié)PWM 占空比。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也遇到了一些問(wèn)題，如 PID 算法、 PWM 占空比調(diào)節(jié)等，但經(jīng)過(guò)努力都一一解決了。 我的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的 PWM 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，以 2A、 1000r/min 小 直流電機(jī)為控制對(duì)象，以 L298N 為 H橋驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)。 我用了 Protel 99 se 來(lái)繪制系統(tǒng)硬件電路圖。8 位內(nèi)容存入單元 MOV A,TL0 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 42 RL A RL A RL A RL A MOV B,375 MUL AB MOV N1H,B MOV N1L,A INC N1H INC N1L NN: DEC MHD LOOPM: CJNE MHD,0,LOO。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)（畢業(yè)論文） 34 參考文獻(xiàn) 1．康萬(wàn)新 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)及案例剖析 [M]， 北京：清華大學(xué)出版社， ,2~2 2．潘永雄 新編單片機(jī)原理與應(yīng)用 [M]，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，第二版， 2~7 3．鄭學(xué)堅(jiān) 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [M]，北京：清華大學(xué)出版社， 起止頁(yè)碼 ,7~9 4．閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]，北京：高等教育出版社， ,9~9 5．孫緒才 L298N在直流電 機(jī) PWM調(diào)速中的應(yīng)用