【正文】 6 外部振蕩方式 由圖 26 可見，外部振蕩信號由 XTAL1 引入， XTAL2 接地。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘 信 號 比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當 7 外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 供給。8279 是一種可編程、顯示器接口芯片，能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。主 回路設計部分包括三相橋式全控整流電路部分和直流電動機部分?，F(xiàn)在，越來越多的廠家開始采用單片機來提高產(chǎn)品性價比。 現(xiàn)在市場上通用的電機控制器大多采用單片機和 DSP。這些 3 技術(shù)大大提高了電機控制器的靈活性、可靠性和抗干擾能力，又縮短了新型電機控制器的產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了研發(fā)費用，因而近年來發(fā)展很快。 （ 4）無零點漂移，控制精度高 :數(shù)字控制不會出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常遇到的零點漂移問題。 （ 2）可以實現(xiàn)比較復雜的控制 :單片機有更強的邏輯運算功能，運算速度快、精度高，一般都有大容量的存儲單元，因此有能力實現(xiàn)復雜的控制等。這 2 些設備中絕大多數(shù)采用的是直流電動機，所以本課題在這里將研究采用單片機對直流電動機進行復雜控制。 對電動機的控制一般可分為簡單控制和復雜控制兩種 :簡單控制是指對電動機進行啟動、制動和順序控制，這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關(guān)元件來實現(xiàn)；復雜控制是指對電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、電壓和電流等物理量進行控制，而且有時往往需要非常精確。從這個意義上講，電動機是最常用的運動源。據(jù)資料統(tǒng)計，現(xiàn)在有 90%以上的動力源來自于電動機。 本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)了 電機 轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，并具有結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高等特點，而且各項性能指標 優(yōu)于模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，從而能夠?qū)嶋H的應用到生產(chǎn)生活中，滿足現(xiàn)代 生產(chǎn)的需要。所 以微機數(shù)字控制系統(tǒng)在各個方面的性能都遠遠優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)且應用越來越廣泛。 I 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文） 題目 基于單片機的直流電動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設計 II 摘 要 近年來由于微型機的快速發(fā)展，國外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達到實用階段。 本設計以 AT89S52 單片機為控制核心，按照控制要求，自動地對直流電機的轉(zhuǎn)速進行控制。 關(guān)鍵詞 ：單片機控制 速度檢測 速度控制 III Abstract As the fast development of microputer, AC/DC speed control system for digitization has reached the applied stage overseas. Since the hardware circuit of digital control system centered by microprocessor possesses the advantages that it has higher standardization and lower cost, and it doesn’t be influenced by temperature drift of devices. Single chip puter has been being theocrat of factory automatic and all kinds of controlling field because of its good function, small volume ,and good reliability . Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In every aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely. This design is based with AT89S52 single chip puter and controls automatically the rotational speed of the direct current electric machinery. which has the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by singlechip puter。我國生產(chǎn)的電能大約有 60%用于電動機。對運動控制的最有效方式是對 運動源的控制。以前對電動機簡單控制的應用比較多，但是現(xiàn)在人們對電動機控制的水平要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為應用主流，其應用領(lǐng)域極為廣泛。 選題的科學依據(jù)、意義 以前電動機大多使用由模擬電路組成的控 制柜進行控制，現(xiàn)在單片機已經(jīng)開始取代模擬電路作為電機控制器。 （ 3）靈活性和適應性 :單片機的控制方式是由軟件完成的。無論被控量的大或小，都可以保證足夠的控制精度。但專用成電路之間并無統(tǒng)一標準，因而產(chǎn)品極其分散，且不斷有新產(chǎn)品出現(xiàn)。但是以前單片機的處理能力有限，對采用復雜的反饋控制的系統(tǒng)，由于需 要處理的數(shù)據(jù)量大，實時性和精度要求高，往往不能滿足設計要求。 選題的研究內(nèi)容 本設計采用 AT89S52 單片機對直流電動機反饋控制系統(tǒng)進行設計和研究 。通過控制回路和主回路的有機組合達到對電機轉(zhuǎn)速的自動有效的控制要求。 5 控制器電路設計 （ 1） AT89S52 單片機管腳及片外總線結(jié)構(gòu) 圖 22 AT89S52 外部管腳結(jié)構(gòu) 按其引腳功能可分為三部分 1） I/O 口線： P0、 P P P3 共 4 個 8 位口 2） 控制口線： PSEN（片外取指令控制） ALE（地址鎖存控制） EA（片外存儲器選擇） RESET（盤位控制） 3） 電源及時鐘： VCC VSS； XTAL1 XTAL2 （ 2） AT89S52 單片機管腳及片外總線結(jié)構(gòu) 1） 管 腳 I/O 口線不能都用作用戶 I/O 口線， P0 口可驅(qū)動 8個 TTL 門電路：P P P3 則只能驅(qū)動 4個 TTL 門電路； P3 口是雙重功能口中。 控制總線（ CB）：由部分 P3 口的第二功能狀態(tài)和 4根獨立控制線 RESET EA ACE PSEN 組成 。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 25 所示 。 外部振蕩方式是把外部已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。為了提高輸入電路的驅(qū) 動 能力，通常使外部 信號經(jīng)過一個帶有上拉電阻的TTL 反相門后接入 XTAL1。還要把每個樣值脈沖轉(zhuǎn)換成與它幅值成正比的數(shù)字量。 8 路轉(zhuǎn)換開關(guān)能直接連通 8 個單端模擬信號中的任何一個。 圖 210 ADC0809 引腳 各引腳的功能如下： IN0～ IN7： 8 個通道的模擬量輸入端。 A、 B、 C：通道選擇端。 START：啟動轉(zhuǎn)換信號輸入端。啟動 A/D 轉(zhuǎn)換時它自動變?yōu)榈碗娖健? REF()、 REF(+)：參考電壓輸入端。 當 ALE 為高電平時，通道地址輸入到地址鎖存器中，下降沿將地址鎖存，并譯碼。 與 AT89S52 單片機的接口方法 ADC0809與 AT89S52 單片機的硬件接口有 3 種形式，分別是查詢方式、中斷方式和延時等待方式，本題中選用中斷接口方式。 由于 ADC0809 內(nèi)部設有地址鎖存器，所以通道地址由 P0 口的低 3 11 位直接與 ADC0809 的 A、 B、 C相連。由于 ALE 和 START 連在一起，因此 ADC0809 在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換。 注： ADC0809 的基準電壓可通過基準電壓芯片供給，如 MAX875,可供給 5V 基準電壓。 圖 213 DAC0832 引腳圖 各引腳的功能定義如下： CS：片選端，當 CS 為低電平時 ，本芯 片被選中。 WR2； DAC 寄存器寫選通控制，低電平有效。 RFB ：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部 已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，這樣相當于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端之間。 AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。 Intel 8279 是一種通用的可編程序的鍵盤、顯示接口器件，單片器件就能夠完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。 A0 用于區(qū)別信息的狀態(tài) A0=1，輸入：指令 輸出：狀態(tài)字 A0=0，輸入：數(shù)據(jù) 輸出：數(shù)據(jù) （ 2） 控制與定時寄存器及定時控制 控制與定時寄存器用于寄存鍵盤及顯示的工作方式，以及由 CPU 編程的其它操作方式。 （ 3） 掃描計數(shù)器 掃描計數(shù)器有兩種工作方式。 （ 4） 回復緩沖器、鍵盤消抖及控制 來自 RL0RL78 根回復線的回復信號，由回復緩沖器緩沖并儲存。若閉合，則該鍵的地址和附加的位移、控制狀態(tài)一起形成鍵盤數(shù)據(jù)被送入 8279 內(nèi)部的 17 FIFO 存儲器。 在選通輸入方式時，回復線的內(nèi)容在 CNTL/STB 線的脈沖上升沿時，被送入FIFO 存儲器。 FIFO 狀態(tài)寄存器用來存放 FIFORAM 的工作狀態(tài)。它存放著傳感器矩陣中每一個傳感器的狀態(tài)。顯示地址寄存器用來積存由 CPU 進行讀 /寫D7 D6 D5D4D3 D2D1D0 控制 移位 掃描 回復 18 的顯示 RAM 的地址，它可以由命令設定，也可以設置成每次讀 出或?qū)懭胫笞詣舆f增。 RD（讀信號）和 WR（寫信號）：輸入，低有 效。 IRQ 就變?yōu)榈碗娖健? RL0— RL7（回復線）：輸入。在傳感器方式和選通方式中， SHIFT無效。在傳感器方式，無效。該輸出信號在數(shù)字切換顯示或使用顯示消隱命令時，將顯示消隱。雙鍵鎖定和 N 鍵輪回是兩種不同的多鍵同時按下保護方式。 （ 3） 讀 FIFO/傳感器 RAM 命令 命令特征位： D7D6D5=010 0 1 0 AI X A A A 該命令字只在傳感器方式時使用，在 CPU 讀傳感器 RAM 之前，必須用 這 條命令來設定將要讀出的傳感器 RAM 地址。這樣，下一次讀數(shù)便從下一個地址讀出，而不必重新設置讀 FIFO/傳感器 RAM 命令。 （ 5） 寫顯示 RAM 命令 命令特征位： D7D6D5=100。例如，當 A組的掩蔽位 D3=1 時， A組的顯示 RAM 禁止寫入。 BL 位是消隱特征，要消隱兩組顯示輸出，必須設置兩個 BL 位。 （ 7） 清除命令 命令特征位： D7D6D5=110。 D1=1 時，執(zhí)行清除命令后， FIFO RAM 被清空，使中斷 IRQ 復位。 清除顯示 RAM 大約需要 100uS 的時間。在傳感器工作方式中，每當傳感器狀態(tài)出現(xiàn)變化時，掃描檢測電路接將其狀態(tài)寫入傳感器 RAM，并啟動中斷邏輯，使IRQ 變高，向 CPU 請求中斷。因此，在傳感器工作方式中，此命令用來結(jié)束傳感器 RAM 的中斷請求。并產(chǎn)生中斷請求信號和阻止寫入 FIFO RAM。當 FIFO RAM已滿時，若其它的鍵盤數(shù)據(jù)企圖寫入 FIFO RAM，則出現(xiàn)溢 出錯誤，狀態(tài)字位 “O” 被置位。 當顯示 RAM 由于 “ 各處顯示 “ 或 ” 全清 ” 命令尚未完成時，狀態(tài)字 25 的最高位 Du 被置位。此外，電路中還有強觸發(fā)和雙窄脈沖的形成環(huán)節(jié)。當控制電壓 uco=0時， V4截止。 26 圖 217 同步信號為鋸齒波的觸發(fā)電路 當控制電壓 uco≈ 時， V4導通，Ａ點電位由＋ E1(+15V)迅速降低至 左右，由于電容 C3兩端電壓不能突變，所以 V5基極電位迅速降至約 2E1（ 30V），由于 V5發(fā)射結(jié)反偏置， V5立即 截止?？梢姡}沖前沿由 V4導通時刻確定， V5（ V6）截止持續(xù)時間即為脈沖寬度。 當 V2截止時，恒流源電流 I1C對電容 C2充電，所以 C2兩端電壓 uc為 27 tICICdtICU CCCC 111 111 ??? ? (23) uc按線性增長，即 V3 的基極電位 ub3按線性增長。射極跟隨器 V3的作用是減小控制回路的電流對鋸齒波電壓 ub3的影響。p