【正文】 樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、制造方便、容易維護(hù)，但是它具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中的主要形式。另外，低成本自動(dòng)化技術(shù)與設(shè)備的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越引起國(guó)內(nèi)外的注意。在這一系統(tǒng)中可對(duì)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)控制。電源采用78系列芯片實(shí)現(xiàn)+5V、+15V對(duì)電機(jī)的調(diào)速采用PWM波方式，PWM是脈沖寬度調(diào)制，通過(guò)51單片機(jī)改變占空比實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研制——電機(jī)控制板設(shè)計(jì)院 系：專 業(yè) 班：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師： 2012年5月單片機(jī)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)的研制——電機(jī)控制板的設(shè)計(jì)The Development of Motor Test System Based on MCU——The Design of Motor Control Board摘 要轉(zhuǎn)速是直流電機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要物理量，如何準(zhǔn)確、快速測(cè)量出電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速在實(shí)際工作中具有非常大的使用價(jià)值。通過(guò)獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟停、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的人工控制，LED實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)（速度）的顯示。 隨著近代電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動(dòng)化電力拖動(dòng)正朝著計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的方向邁進(jìn)。特別對(duì)于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備，不僅有益于獲得經(jīng)濟(jì)效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的控制從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜，并逐漸成熟成為主流。在可調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，按照傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類型來(lái)分，可分為兩大類：直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使直流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)生翻天覆地的變化。功率器件控制條件的變化和微電子技術(shù)的使用也使新型的電動(dòng)機(jī)控制方法能夠得到實(shí)現(xiàn)。PWM常取代數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）用于功率輸出控制，其中，直流電機(jī)的速度控制是最常見(jiàn)的應(yīng)用。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用模擬元件，雖在一定程度上滿足了生產(chǎn)要求，但是因?yàn)樵菀桌匣驮谑褂弥幸资芡饨绺蓴_影響，并且線路復(fù)雜、通用性差，控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。圖21為直流電機(jī)的物理模型圖，其中，固定部分（定子）由磁鐵（稱為主磁極）和電刷組成；轉(zhuǎn)動(dòng)部分（轉(zhuǎn)子）由環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞組組成，定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過(guò)換向器和電刷與外電路接通。電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由線圈邊ab和cd流入，使線圈邊只要處于N極下，其中通過(guò)電流的方向總是由電刷A流入的方向，而在S極下時(shí)，總是從電刷B流出的方向，這就保證了每個(gè)磁極下線圈邊中的電流始終是一個(gè)方向，這樣的結(jié)構(gòu)，就可使電動(dòng)機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。變化遇到的時(shí)間常數(shù)較小，能快速響應(yīng)，但是需要大容量可調(diào)直流電源。 （3） 改變電樞回路電阻。弱磁調(diào)速范圍不大，往往是和調(diào)壓調(diào)速配合使用，在額定轉(zhuǎn)速以上作小范圍的升速。 （2） 靜止可控整流器（簡(jiǎn)稱VM系統(tǒng)）。 旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 VM系統(tǒng)是當(dāng)今直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備[2]。當(dāng)開(kāi)關(guān)VT接通時(shí)，電源電壓U。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。由于電流波形比VM系統(tǒng)好，在相同的平均電流下，電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱都比較小。脈寬調(diào)速也可通過(guò)單片機(jī)控制繼電器的閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動(dòng)能力有限。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。由上面的公式可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比D = t1 / T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。PWM調(diào)制部分是在單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)之上，運(yùn)用匯編語(yǔ)言編程控制。本設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，以鍵盤(pán)作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的啟停、速度和方向，在LED上顯示轉(zhuǎn)速，并實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)及其他手持設(shè)備通信，完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)以速度檔級(jí)數(shù)顯示?！?，輸入電壓為12V。功能強(qiáng)大AT89S52單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89S52芯片中共有256個(gè)RAM單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128個(gè)單元，其地址為00H—7FH。并行I/O口：AT89S52芯片內(nèi)部有4個(gè)8位的I/O口（P0，P1，P2，P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 振蕩電路：它外接石英晶體和微調(diào)電容即可構(gòu)成AT89S52單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列的時(shí)鐘電路。 圖43 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電路得名于“H橋式驅(qū)動(dòng)電路”是因?yàn)樗男螤羁崴谱帜窰。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過(guò)電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。基于上述考慮，我們運(yùn)用了TLP5212光耦集成塊，將控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分隔離開(kāi)來(lái)。脈沖頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負(fù)載能力差脈沖頻率低則反之。通過(guò)對(duì)信號(hào)占空比的調(diào)整來(lái)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。 圖44 串行通信接口電路 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，采用的是RS232出行接口方式。在Windows環(huán)境（Windows NT、Win9Windows2000）下，串口是系統(tǒng)資源的一部分?？刂菩酒珹T89S52的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓是5V，可以選擇使用線性電壓調(diào)整芯片穩(wěn)壓，如： 7805：，內(nèi)部過(guò)熱保護(hù)，內(nèi)部短路電流限制，典型輸入電壓7～20V， ~，壓差（輸出與輸入的差）至少2V。LM78系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的固定輸出三端正穩(wěn)壓器集成電路。穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成， (1) 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓變換成脈動(dòng)電壓。C1為輸入穩(wěn)定電容，其作用是減小紋波、消振、抑制高頻和脈沖干擾，~。因此輸入端必須界限流電阻R1，R1=(12*)/=58Ω，取近似值，選用70Ω的電阻。 (2) 價(jià)格便宜，適合于對(duì)成本要求苛刻的產(chǎn)品。 //正轉(zhuǎn)按鍵sbit Key_DOWN=P3^3。 //控制端，void main(void){ ZZ=1。if(!Key_STOP)KeyV=3。 if(!Key_STOP) TempKeyV=3。 } if(KeyV==2) { beep()。 ZZ=1。 }} 測(cè)速程序設(shè)計(jì) 功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后測(cè)速脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)圖52 測(cè)速程序流程圖includedefine uint unsigned int sbit CNPN0=P0^0。 uint buf_min=0x1,flag。 uint sum=0x0,disnum[4]={0}。 TH1=0。 圖53 通信系統(tǒng)整體框圖 圖54 接收中斷處理程序 圖55 發(fā)送中斷處理程序 結(jié) 論本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時(shí)鍛煉了自己獨(dú)立完成任務(wù)的能力，并掌握了很多軟件、硬件開(kāi)發(fā)方面的知識(shí)。另外，由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)計(jì)不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和試運(yùn)行都是無(wú)法完成的。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，x老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，完善操作方法，并對(duì)我所做的設(shè)計(jì)提出有效的改進(jìn)方案。 //比例常數(shù) code int KD=Kd。 TMOD |= 0x05。 //低優(yōu)先級(jí) 22 ET0=0。= 0x0F。 PT1=0。 //P3^5=1 } //======================================= void Ini_T2(void)//T2：定時(shí)器16重裝時(shí)間初值方式 { RCLK=0。 //定時(shí)器 CP_RL2=0。 ET2=1。 //外中斷開(kāi)啟 PX0=0。 //低優(yōu)先級(jí) } 23//================================================ //用于L電機(jī)測(cè)速 void ExInt0 (void) interrupt 0 { sLrpm=sLrpm+20。 } PWML=!(PwmCyc=PwmValL)。 mLrpm=filter(Lrpm)。 ExSec=0。 } else {DispDigit(PwmValL+10,0)。 subb=1 。(PwmValL1)) { ML_D1=1。 } else { PwmValL=0。 ML_D2=!ML_D2。 DispDigit(PwmValL+10,0)。 } } } } 主程序（） void main (void) { 26 Ini_ExInt()。 delay_1ms(10)。 PwmValR=0。 RXD=0。 P2=