【正文】 可選，內部有MAX810復位電路，時鐘的頻率在12MHz以下時，復位腳可以直接接到地線上。 搭建STC89C516RD單片機硬件控制單元，用單片機與DAC0832通過編程產生占空比可變的正弦波與三角波發(fā)生器產生的三角波通過比較器合成SPWM波，通過控制SPWM波的占空比來達到控制電機轉速的目的。 目前，很多電機微機控制系統(tǒng)都是由數(shù)字器件和模擬器件組成的混合系統(tǒng)，而全數(shù)字控制系統(tǒng)是當前的主要發(fā)展方向。軟件控制的靈活性增強了控制器對被控對象的適應能力，使各種新的控制策略和控制方法得以實現(xiàn)。對被控制的對象——電機的各種狀態(tài)量可以實現(xiàn)快速、寬范圍、高分辨率、高精度的檢測，為實現(xiàn)高性能傳動系統(tǒng)提供了基本條件。通過微機控制，可以使電機的性能有很大的提高，傳統(tǒng)的直流電機與交流電機各有各有它們的優(yōu)缺點，直流電機調速性能較好，但由于有換向器，存在機械磨損及換向火花等問題；交流電機，不管是異步電機還是同步電機，結構都比直流電機簡單，工作可靠性也比直流電機好很多。工程上，常常利用電動機轉子的轉動慣量J，電樞電阻Ra、電機反電動勢系數(shù)Ke和轉矩系數(shù)Kt求出機械時間常數(shù):Tm=(J*Ra)/(Ke*Kt)——具有質量的物體維持其固有運動狀態(tài)的一種性質?！?時所經歷的時間?！姍C旋轉的速度，工程單位為r/min,即轉每分。直流電機的基本參數(shù)：——電機得以旋轉的力矩。（2） 過載、起動、制動轉矩大。作為機電執(zhí)行元件，直流電機內部有一個閉合的主磁路。主磁通在主磁路中流動，同時與兩個電路交聯(lián)，其中一個電路是用以產生磁通的，稱為激磁電路；另一個電路是用來傳遞功率的，稱為功率回路或電樞回路。（3） 易于控制，可靠性高。——電機所產生轉矩的比例系數(shù)，一般表示每安培電樞電流所產生的轉矩大小。在國際單位制中為rad/s,即弧度每秒。測定電氣時間常數(shù)時，電機應處于堵轉狀態(tài)并施加階躍性質的驅動電壓。—電機旋轉時，電樞繞組內部切割磁力線所感應的電動勢相對于轉速的比例系數(shù)稱發(fā)電系數(shù)或感應電動勢系數(shù) 微機出現(xiàn)于20世紀70年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微機的性能越來越高，價格越來越便宜。但是在頻率恒定的電網上運行時，它們的速度不能方便經濟的進行調節(jié)。 數(shù)字控制不但可以實現(xiàn)例如數(shù)字給定和比較、數(shù)字PID運算。 數(shù)字式傳動裝置控制器內有多種形式的存儲器，可以存儲大量的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)保護護、故障自診斷、報警顯示、波形分析、故障自動復原等功能。 電機調速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)數(shù)字化控制，是電氣傳動發(fā)展的主要方向之一，從20世紀80年代中后期開始，數(shù)字式調速傳動裝置發(fā)展很快。 利用LG9110芯片來驅動電機的運轉，將單片機的I/O口與驅動芯片上的端子相連接，達到驅動電機正反轉、加減速的目的。它共含有40個引腳，按其功能分為3類。Vcc、GND是電源引腳和接地端。ALE/PROG(低電平有效)地址鎖存器和編程脈沖輸入端。 圖21 單片機電路 本系統(tǒng)采用P1^P1^P1^P1^P3^0分別作為電機加速、減速、正轉、反轉、停止的輸入口，把P2^0、P2^1作為正反轉輸出口，將P3^4作為計數(shù)脈沖輸入口。鍵盤有獨立式鍵盤和行列式鍵盤兩種。鍵盤原理圖如圖22所示。鍵盤按鍵一般都是觸點式的。 圖23 按鍵抖動示意圖采用七段數(shù)碼管來顯示轉速。數(shù)碼管內部發(fā)光二極管點亮時，需要5mA以上的電流，而且電流不可過大，否則會燒壞發(fā)光二極管，由于單片機的I/O口不可能輸出如此大的電流，所以數(shù)碼管與單片機相連時需要加驅動電路，可以用上拉電阻或專門的數(shù)碼管驅動芯片來驅動，本設計采用74HC573鎖存器。所有位的顯示則通過位選編碼和段選編碼來實現(xiàn)。 本設計采用51單片機和DAC0832構成“單緩沖”電路產生正弦波，與三角波發(fā)生器產生的三角波進行合成產生PWM波，如圖26所示。 圖26 三角波和正弦波合成PWM波原理圖 圖27 PWM驅動電機原理圖 DAC0832電路設計 DAC0832是使用非常普遍的8位D/A轉換器，其轉換時間為1us,工作電壓為+5V到+15V,基準電壓為正負10V。 DAC0832主要特性如下：；2. 電流創(chuàng)建耗時1us?！斎爰拇嫫鲗戇x通輸入，負脈沖信號有效（脈寬不小于500ns）。Rfb—反饋電阻端，芯片內部此端與Iout1接有一個15k ohm的電阻?！狣AC寄存器的寫選通輸入口，負脈沖有效(脈沖寬度應大于500ns)。GND——模擬地和數(shù)字地，模擬地為模擬信號與基準電源參考地；數(shù)字地為工作電源地與數(shù)字邏輯地（兩地最好在基準電源處一點共地）。由上式可見，輸出的模擬量與輸入的數(shù)字量成正比，這就實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉換。本設計采用“單緩沖”方式輸出模擬正弦波信號，通過連接ILE、和引腳，使得兩個鎖存器中的一個處于直通狀態(tài)，另外一個處于受控制狀態(tài)，或者兩個同時被控制，DAC0832就工作于“單緩沖”方式，連接線路如圖28所示。如傳真機、打印機、車載導航、出卡機、車輛檢測器等場合。它的特點：低靜態(tài)工作電流；寬電源電壓范圍：~12V。L9110常應用于驅動模型車電機，步進電機、開光功率管等電路上。當輸入電壓輸入且超過時，觸發(fā)器恢復原位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管被自動導通；當輸入電壓從2腳輸入且小于時，觸發(fā)器被自動置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。 T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路. 表23 555電路引腳功能表觸發(fā) 閾值復位IS放電端輸出H導通LH原狀態(tài)H截止HL導通L三角波發(fā)生器是由IC1（NE555）及周圍元件所構成的一個多諧振蕩器，通過對定時電容C2（或C3）的充放電，形成三角波形。當定時電容上的電壓達到（2/3）VCC時，IC1的第3腳輸出低電平，VT1截止，集電極輸出高電平，VT3導通，定時的電容通過VTRP1和D4放電，電壓慢慢下降，形成三角波的下降沿脈沖。表24三角波發(fā)生器元件表序號元件型號參數(shù)標號數(shù)量10805貼片電阻R112R2,R3,R4,R543電位器5kΩRP114瓷片電容（103）C1,C325（104）C216貼片二極管1N4148D1,D427穩(wěn)壓二極管（4A2）DW2,DW328三極管9013VT1,VT3299012VT2110貼片集成塊NE555IC1111單排針3PS1112短路頭配S1113電源線雙色杜邦線接電路中12V、GND處214電路板50*40　1 圖213 三角波發(fā)生器原理圖 74HC573地址鎖存器 74HC573特點支持三態(tài)總線驅動輸出，可置數(shù)全并行存取，緩沖控制輸入，使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。當使能端為低電平，輸出數(shù)據(jù)被鎖存在已有的數(shù)據(jù)上。74HC573引腳功能如表25所示。在人能夠接受的刷新頻率之內，大概每三十毫秒就要刷新一次。可以看出，單片機處理的時間僅限于顯示內容發(fā)生變化的時候，這在整個顯示時間上只是非常少的一個部分。 74HC138譯碼器 概述 74HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。 原理 74HC138作用原理于高性能的存貯譯碼或要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)transfer系統(tǒng)的延遲時間間隔不能長,在性能好的存儲系統(tǒng)中,用這種譯碼器可以減少以譯碼的時間。擴展成32 線譯碼器,只需要接一個外接倒相器。表26 74HC138真值表（a）表26 74HC138真值表（b） 74HC138在本設計的應用 在本設計中共用了6個數(shù)碼管，74HC138在本設計中起“位選”的作用，控制在某一個數(shù)碼管顯示數(shù)值,分別使用第三個到第八個數(shù)碼管，段選信號分別從0x02到0x07。放大器最初被開發(fā)的目的是運用于類比計算器之運算電路，其內部為復雜的集成電路，亦即在單一電子組件中整合了許多晶體管與二極管，圖217為一般放大器之內部等值電路。 741放大器為運算放大器中最常被使用的一種，擁有反相向與非反相兩輸入端，由輸入端輸入欲被放大的電流或電壓信號，經放大后由輸出端輸出。741運放屬于使用反饋電路進行運算的高放大型放大器，放大倍數(shù)都由外界組件所控制，搭配好外接電路或電阻，就能決定放大倍率的大小。另外放大器放大倍率亦不一定正好為所需倍率，所以要外接不同的電阻來解決問題。圖中a點電位為V1，流過反饋電阻R1的電流，可得 。 圖224 I/V變換電路 放大器在本設計中的應用在本設計中，由于三角波的幅值必須要高于正弦波的幅值，兩種波才有可能“合成”PWM波，因此必須要考慮運算放大器的放大倍數(shù)，經過搭建實物電路，將示波器接在三角波發(fā)生器的輸出端。 LM7812穩(wěn)壓芯片 電子產品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 xx 系列和負電壓輸出的lm79xx系列。從圖中可以看出，不論正壓還是負壓，2腳均為輸出端。圖2—29 7805穩(wěn)壓電路圖 穩(wěn)壓芯片在設計中的應用 根據(jù)查閱相關手冊的結果,CC4051的電源工作范圍是3V到22V。所以，使用該穩(wěn)壓電路來給這些元件供電。它由純電阻制作。輸入、輸出相隔離，電氣耦合失真低。 原理圖如圖231所示。 CC4051八選一電子開關 CC4051 是單 8 通道數(shù)字控制模擬開關，有三個二進制控制輸入端 A0、AA2 和 INH 輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。電路在整個 VDD－VSS 和 VDD－VEE 1電壓范圍下靜態(tài)功耗極低，跟控制信號的數(shù)值無關。引腳圖如圖233所示。 第三章 軟件控制方案本設計利用keil軟件作為編譯環(huán)境，Keil C51是美國keil公司的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，C語言是一種編程語言。其界面如圖31所示。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。 圖32主程序流程圖 按鍵模塊 按鍵是人機界面的主要器件，本設計中共設置了5個按鍵，按鍵要實現(xiàn)的功能如下：設定：加速、減速、正轉、反轉、停止；標志位的切換。下文將對各鍵值的處理程序做出詳細的分析和說明。數(shù)碼顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式，由硬件決定了本設計采用動態(tài)顯示方式，動態(tài)顯示具有節(jié)約CPU資源、節(jié)省單片機端口、顯示靈活等優(yōu)點。對應的正弦值為5sin0176。