【正文】 和控制核心 ，結(jié)合直流電機PWM調(diào)速原理制成的數(shù)字直流 PWM調(diào)速控制器，并詳細介紹該控制器的硬件組成、PWM 直流調(diào)速功能 。將電子化和智能化用于汽車控制是對汽車工業(yè)的一次變革。隨著計算機進入控制領域以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，采用全控型的開關功率元件進行脈寬調(diào)制 (pulse width modulation,簡稱 PWM)已成為直流電動機新的調(diào)速方式。因此，單片機的開發(fā)應用么個已成為高科技和工程領域的一項重大課題。 課題研究的意義、國內(nèi)外有關課題的研究動態(tài)和自己的見解 研究的意義 隨著現(xiàn)代交通的飛速發(fā)展，汽車的智能化控制已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展上關注的焦點。 國內(nèi)外有關課題的研究動態(tài) 近二十年來，科學技術突飛猛進。小車從起跑線出發(fā)，每碰到一次黑線根據(jù)接收到的信號，通過直流電機的調(diào)速，就變換一次狀態(tài)，每次變換狀態(tài)都有亮燈顯示，不同的狀態(tài)用不同的顏色表示，到達終點后，停留 10 秒，然后返回起跑線。 2．性能： 對于 PWM 調(diào)速的電機驅(qū)動電路，主要有以下性能指標。 3）對控制輸入端的影響。 5）可靠性。 還有一點也是相當重要的，那就是在小車的行駛過程中可能會出現(xiàn)一些行駛路程產(chǎn)生偏差的情況，這就要通過調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速來使小車的偏差了降到最低，使小車在設定的車道中按照設計的要求來完成本設計所給出的要求。在跑道的 B、 C、 D、 E、 F、 G各點處畫有 2cm寬的黑線，各段的長度如圖21所示。 狀態(tài)，小車每次進入一種行駛狀態(tài)就亮一種顏色的燈來顯示其行駛的狀態(tài)。 整個系統(tǒng)包括：電源模塊、電機控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制處理模塊、顯示模塊。為了使汽車與固定點保持聯(lián)絡，本系統(tǒng)加裝了紅外數(shù)碼傳感器裝置，以實現(xiàn)對汽車的行駛 過程定位。下面對系統(tǒng)的實現(xiàn)方案進行論證。 方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調(diào)整。在單片機的控制下，通過調(diào)制脈寬的方法，實現(xiàn)了對驅(qū)動電機的控制，可以使小車適應各種不同的電源。這種方案的缺點在于其他環(huán)境光源會對光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判；雖然采取超高亮發(fā)光管可以降低一定的干擾，但這又將增加額外的功率損耗。由于紅外光的波長比可見光長，因此受可見光的影響較小，同時紅外系統(tǒng)還具有尺寸小、重量輕、能有效防止可見光波的干擾，對輔助裝置要求最少、對人眼無傷害等優(yōu)點。液晶顯示器不但能顯示數(shù)字還能顯示漢字，給人以清晰，完善的解釋。 系統(tǒng)要求顯示小車行駛的路程和整個路程所用的時間，都是數(shù)字顯示，不需顯示漢字，所以選用 MAX7219 驅(qū)動的數(shù)碼管顯示更好，即選擇方案二 [9]。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)方案的設計與論證 9 方案二：在方案一的電路圖基礎上，在中間用三極管加了一級信號放大，為了保證同樣的邏輯，再加一級反相器。 經(jīng)以上理論分析，我們決定選取方案二的光電檢測電路。 （ 4）采用紅、綠、黃三色燈，行駛狀態(tài)一目了然。數(shù)據(jù)采集部分的控制主要負責從外界采集信息，不同的信息對應不同的處理方案。 中斷系統(tǒng)是計算機的重要組成部分。計算機的中斷系統(tǒng)能夠加強CPU 對多任務事件的處理能力。引起中斷的事件稱為 中斷源 。 CPU執(zhí)行有關的中斷處理程序稱為 中斷處理 ， 而返回斷點的過程稱為 中斷返回 。 通過對單片機的編程，利用它的中斷功能完成由外部電路采集的脈沖計數(shù)，實現(xiàn)軟件對小車 的行駛里程、時間的計算，以及對電機的一系列動作進行控制。本設計中采用調(diào)用顯示子程序把所要顯示的信息顯示出來 [12]。為了消除電機電弧干擾 ,應在電機兩側(cè)加一小電容 ,其值為 F。脈沖頻率對電機轉(zhuǎn)速也有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，單帶負載能力差，頻率低則反之。 該模塊中利用了芯片 AT89C51 的 P1口的 、 這兩個管腳。 PWM是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。據(jù)此，如果改變電機的通電、斷電時間，即可使電機的 速度達到一定的穩(wěn)定性。好象是電源電壓 E在一段時間 ( ont?? )內(nèi)被斬斷后形成的，故稱斬斷器 。 PWM 驅(qū)動裝置是利用大功 率晶體管的開關特性來調(diào)制固定電壓的直流電源，按一個固定的頻率來接通和斷開，并根據(jù)需要來改變一個周期內(nèi)“接通”與“斷開”時間的長短，通過改變直流伺服電機電樞電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)中 PWM 脈沖頻率就由 接通的時間 決定，而占空比即為 接通時間與總時間的比值。 70H73H 為時間計數(shù)單元，采用十進制 BCD 碼計數(shù)，最大記錄時間為 59 分 59 秒。外中斷 0服務程序是用作跑道處理， 23H 作跑道計數(shù)器。 ，跑道計數(shù)器 23H 數(shù)又加 1，此時小車進入快速區(qū)，單片機通過接口 控制發(fā)光二極管，使其發(fā)出綠光。 ，跑道計數(shù)器 23H 又加 1，小車又進入加速區(qū)，發(fā)光二極管又亮綠燈。產(chǎn)生中斷對跑道計數(shù)器 23H 讀數(shù)看是否為 6，是 6的時候，則小車停車。 程序如下： 外中斷 0服務程序，用作跑道位置處理 23H做跑道計數(shù)器 ： ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INTEX0 ORG 000BH RETI ORG 0013H LJMP INTEX1 ORG 001BH 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設計 18 LJMP INTT1 ORG 0023H RETI ORG 002BH RETI INTEX0: PUSH ACC PUSH PSW CLR EX0 LCALL DISP JB , IN0RET INC 23H MOV A, 23H CJNE A, 06H, JUDGE1 LCALL STOP LJMP IN0RET JUDGE1: CJNE A, 03H, JUDGE2 LCALL STOPSLOW LJMP IN0RET JUDGE2: CJNE A, 04H, JUDGE3 LCALL FAST LJMP IN0RET JUDGE3: CJNE A, 05H, IN0RET LCALL STOPSLOW IN0RET: CLR IE0 POP PSW POP ACC LCALL DL7MS SETB EX0 RETI 慢車控制子程序： STOPSLOW: CLR CPL CPL LCALL DS50MS LCALL DS50MS LCALL DS50MS 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設計 19 CPL CPL SETB RET 快車控制子程序： FAST: CLR SETB RET 停車 控制程序： STOP: MOV 23H, 00H CPL CPL LCALL DS50MS LCALL DS50MS SETB SETB PT1 LCALL DS10S CLR PT1 SETB CLR CLR CPL 30H JB 30H, STREN LCALL CLR00 STREN: RET 行駛狀態(tài)信息設計 電動小車共有三種狀態(tài)：停止狀態(tài)、加速狀態(tài)和限速狀態(tài)。圖中 WW51P 芯片的 2 端為光發(fā)射， 4 端為光接收。 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設計 21 TRIG2OUT3RST4CVOLT5THR6DISC7VCC8GND1U1NE5551 2 3 4WW51PC6200KR91KR101MVR1+5V+5VINT0 圖 46 信號采集電路 路程檢測模塊設計 本系統(tǒng) 的路程檢測采用在小車的后輪上貼一白紙及輪框上也貼有一片光電傳感器，對車輪的轉(zhuǎn)數(shù)進行采集，送進 AT89C51 單片機的計數(shù)器端口 T1。 1MVR21KR111KR12R131KR14T71274LS041 274LS04光電檢測+5VT1VoutAB 圖 47光電檢測電路圖 車輪每轉(zhuǎn)一周就由其產(chǎn)生一個低電平脈沖，輸入單片機內(nèi)，使單片機外部 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設計 22 中斷 1（ INT1） 產(chǎn)生中斷，從而使里程脈沖累計一次，通過累加器計數(shù)，并通過數(shù)碼管顯示。在車停后，顯示小車通過全程的時間及里程。 即：距離 =脈沖個數(shù) 單個脈沖所對應的小車前進的距離 。當退出時，將計數(shù)值移入 74H~76H顯示數(shù)據(jù)存儲單元。 調(diào)用加 1 秒操作子程 調(diào)用秒計時單元清 0 子程序 出 棧 調(diào)用 分計時單元清 0 子程 調(diào)用分加 1子程序 結(jié) 束 判斷 R4是否為 0 判斷是否為 60S 判斷是否為 60 分 N Y 小于 60 大于或等于 60 小于 60 大于或等于 60 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設計