【正文】 .................................. 29 III 第三章 軟件部分 ........................................................ 31 單片機(jī)開發(fā)工具介紹 .............................................. 31 光電編碼器的測速方法及精度指標(biāo) .................................. 31 M 法測速 ................................................... 31 T 法測速 ................................................... 32 M/T 法測速 ................................................. 32 測速分辨率 ................................................ 33 測速誤差率 ................................................ 33 M 法測速流程圖 ............................................. 34 M 法測速程序 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。主程序?qū)﹂_關(guān)信號(hào)進(jìn)行掃描，確定控制方向，同時(shí)檢測電流，進(jìn)行過流保護(hù)，反饋速度通過 PID 控制后輸出 PWM 控制量。本設(shè)計(jì)給出了旋轉(zhuǎn)門自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計(jì)方法。 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2021 2． 王建校 ， 楊建國 ， 寧改娣 ， 危建國 ， 51系列單片機(jī)及程序設(shè)計(jì) 。 2．來人能以步行速度旋轉(zhuǎn)，無人時(shí)停轉(zhuǎn) 3．能慢速旋轉(zhuǎn)以滿足殘疾人或老年人安全通過 4．如果出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn) 象，門倒轉(zhuǎn) 45 度，然后正轉(zhuǎn)，如果二次堵門，門倒轉(zhuǎn) 45 度，然后停止 5．原始數(shù)據(jù)： 轉(zhuǎn)門的內(nèi)直徑 2021mm 轉(zhuǎn)門的外直徑 2080mm 門扇高 2200mm 拖動(dòng)電機(jī)功率 單向交流供電 220V 50HZ 快速旋轉(zhuǎn) 0~9r/min 可調(diào) 慢速旋轉(zhuǎn) 0~4r/min 可調(diào) 第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 1. 深入現(xiàn)場了解轉(zhuǎn)門的運(yùn)行特點(diǎn)和要求 2. 收集有關(guān)轉(zhuǎn)門的控制功能要求 3. 制定控制方案 4. 以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)門控制器 5. 給出控制器的主流程圖以及中斷流程程圖 第 2 頁 學(xué)生應(yīng)交出的設(shè)計(jì)文件（論文）： 要求內(nèi)容準(zhǔn)確，敘述清晰流暢，圖文詳盡。太原理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 書 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 旋轉(zhuǎn)門自動(dòng)控制器的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 旋轉(zhuǎn)門集聚各種門體優(yōu)點(diǎn)于一身，其寬敞和高格調(diào)的設(shè)計(jì)營造出奢華的氣氛，堪稱建筑物的點(diǎn)睛之筆。主要內(nèi)容包括： 1)控制器設(shè)計(jì)主要思路以及實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案概要說明； 2)單片機(jī)選型及其開發(fā)工具的簡介； 3)系統(tǒng)的控制方案設(shè)計(jì)說明； 4)相關(guān)的電路原理電路圖 ； 5)軟件設(shè)計(jì)； 6)設(shè)計(jì)難點(diǎn)和遺留問題（難題和解決方法，尚未解決的問題和解決思路）； 7)設(shè)計(jì)課題相關(guān)的英文資料原文和譯文 。 科學(xué)出版社 ， 2021 3． 李光飛 ， 51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 。硬件部分由單片機(jī)、紅外檢測開關(guān)、 PWM 發(fā)生電路、 IGBT 及其驅(qū)動(dòng)電路、電流轉(zhuǎn)速反饋和采樣電路組成。為了很好的控制旋轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)速 ,采用 PID 進(jìn)行控制， PID 是過程控制中應(yīng)用最為廣泛的一種控制形式。 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 .............................................. 34 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 ............................................. 35 A/D 轉(zhuǎn)換程序 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。旋轉(zhuǎn)門增強(qiáng)了抗風(fēng)性，減少了空調(diào)能源消耗，是隔離氣流和節(jié)能的最佳選擇。高質(zhì)量的軸承，多重密封及合 理的受力結(jié)構(gòu)，可經(jīng)受沙塵等惡劣環(huán)境的考驗(yàn)。 ※ 具備預(yù)定位置停止的功能，美觀大方，易于通行。 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門 圖 自動(dòng)型三翼旋轉(zhuǎn)門 自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門為門行業(yè)的頂級(jí)產(chǎn)品，給人親切大方的感覺，同時(shí)又可以營造豪華的氣氛，其寬敞的開放門面和高格調(diào)的設(shè)計(jì)，堪稱建筑的點(diǎn)睛之筆，可以確保建筑內(nèi)部恒溫、防風(fēng)、防沙、隔音的節(jié)能舒適空間。高水平地實(shí)現(xiàn)單向左旋轉(zhuǎn)或單向右旋轉(zhuǎn)，靜音無沖擊，核心部件高品質(zhì)化，用戶能得到物美質(zhì)優(yōu)的完美服務(wù)。特定環(huán)境時(shí)，可當(dāng)平移門使用或?qū)⑵揭崎T完全打開。二翼旋轉(zhuǎn)門在旋轉(zhuǎn)時(shí)都保證有一個(gè)關(guān)閉的角度，有效的隔離室內(nèi)外的空氣對(duì)流，是隔離氣流和節(jié)能的最佳方案。旋轉(zhuǎn)門的旋轉(zhuǎn)速度，可根據(jù)各種需要調(diào)節(jié)，方便自如。它同樣具有與旋轉(zhuǎn)門同等的安全性、節(jié)能性和智能化。安全擠壓開關(guān)安裝在曲壁立柱上，防止行人被靜止的立柱和旋轉(zhuǎn)的門扇積壓。有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)方式和具人工操作感覺的半自動(dòng)方式。 3 (3)四翼旋轉(zhuǎn)門 四翼自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門是最美觀最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的旋轉(zhuǎn)門，其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，操作方便簡單；適用于行人流量較多的建筑物，它具備通行能力強(qiáng)，入口較大的特點(diǎn)，是非常安全和舒適的通道，能使行人很方便得出入。適用于銀行、商店、酒店、商場、辦公樓、機(jī)場、賓館及各種娛樂場所內(nèi)，為所在的建筑增添一份尊貴氣息。 玻璃： 8MM 曲壁熱彎鋼化玻璃， 6MM 鋼化玻璃。 二、技術(shù)參數(shù)： 三翼旋轉(zhuǎn)門標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 如表 ： 表 內(nèi)直徑（ MM） 外直徑（ MM） 入口寬度（ MM） 華蓋高度（ MM） 門扇高度（ MM） 2200 2280 1475 200 2200 2400 2480 1615 200 2200 2600 2680 1755 200 2200 2800 2880 1895 200 2200 3000 3080 2035 200 2200 注：其中外尺寸含不銹鋼及氧化鋁外包飾尺寸，若為碳鋼結(jié)構(gòu)，外直徑尺寸增加 20MM。 六、燈具： 標(biāo)準(zhǔn)安裝為 6 盞燈， 12V， 35W/盞 七、門翼： 固定門翼門翼玻璃為 6MM鋼化玻璃。 九、殘疾人按鈕： 按鈕安裝在進(jìn)入口門柱邊上，按下按鈕，門扉將慢速轉(zhuǎn)動(dòng) 25 秒時(shí)間。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品（如電冰箱，空調(diào)， DVD等）中，都大量使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。電氣時(shí)代，電動(dòng) 機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡單控制應(yīng)用比較多。 [1] 5 直流電動(dòng)機(jī)控制的發(fā)展歷史 常用的控制直流電動(dòng)機(jī)有以下幾種 : 第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。但發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積大，維修困 難等。 第四， 1957 年世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。 [2] 從 20 世紀(jì) 80 年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動(dòng)完成一次大的躍進(jìn)。微機(jī)的應(yīng)用使直流電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)趨向于數(shù)字化、智能化，極大地推動(dòng)了電氣傳動(dòng)的發(fā)展。 隨著計(jì)算機(jī)，微電子技術(shù)的發(fā)展以及新型電力電子功率器件的不斷涌現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)的控制策略也發(fā)生了深刻的變化。其中，電動(dòng)機(jī)控制策略的模擬實(shí)現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺(tái)，而采用微處理器，通用計(jì)算機(jī)， FPGA/CPLD， DSP 控制器等現(xiàn)代手段構(gòu)成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。永磁材料技術(shù)的突破與微電子技術(shù)的結(jié)合又產(chǎn)生了一批新型的電動(dòng)機(jī)，如永磁直流電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)，超聲波電動(dòng)機(jī)等。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，模糊化的方向不斷前進(jìn)。目前，晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟(jì)各部門得到廣泛的應(yīng)用。 16 我國現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)字化控制直流調(diào)速裝置依靠進(jìn)口。 I— 電樞電流 。 [7] 由上式可知，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法有三種 : (1)調(diào)節(jié)電樞電壓 U。 改變電樞電路電阻的方法缺點(diǎn)很多，目前很少采用 :弱磁調(diào)速范圍不大，往往與調(diào)壓調(diào)速配合使用 。 GM 系統(tǒng)具有很好的調(diào)速性能，但系統(tǒng)復(fù)雜、體積大、效率低、運(yùn)行有噪音、維護(hù)不方便。 VM 在調(diào)速性能、可靠性、經(jīng)濟(jì)性上都具有優(yōu)越性，成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。 這種調(diào)速方法具有開關(guān)頻率高、低速運(yùn)行穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良、效率高等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是這種調(diào)速方式很容易在單片機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) ， 因此具有很好的發(fā)展前景。 設(shè)電動(dòng)機(jī)永遠(yuǎn)接通電源時(shí)其轉(zhuǎn)速為最大 Vmax，占空比 D=t/T，則電動(dòng)機(jī)的平均速度為 Vd=D?Vmax （ ） 式 （ ） 中： Vd— 電動(dòng)機(jī)的平均速度； Vmax— 電動(dòng)機(jī)全通電時(shí)的速度； D— 占空比。電機(jī)的電樞電流經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理，完成電流調(diào)節(jié)及過流保護(hù)；電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)測速后送入單片機(jī)，完成轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。最早的設(shè)計(jì)理 念是通過將大量外圍設(shè)備和 CPU 集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而在 作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。手機(jī)、電話、 計(jì)算器 、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了 I/O設(shè)備。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的 存儲(chǔ)器 件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元 ， 用它來做一些控制工作 已經(jīng) 不是很復(fù)雜了 ， 我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD 等等的家電里 面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國 50 年代開發(fā)的 74 系列，或者 60 年代的CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國 11 70 年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí) 匯編 語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢？很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU，也沒有像硬盤那 樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。 可以說，二十世紀(jì)跨越了三個(gè) “ 電 ” 的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如 智能儀表 、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。 單片機(jī) 發(fā)展 歷史 在 1970 年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后，單片微型計(jì)算機(jī)就隨之出現(xiàn)了。該類型單片微型計(jì)算機(jī)具有串口、多級(jí)中斷處理系統(tǒng)和 16 位時(shí)序同步計(jì)數(shù)器， RAM 和 ROM 容量加大，尋址范圍可 達(dá)64KB，有的芯片還有 A/D 轉(zhuǎn)換接口。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì) 算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或 數(shù)字電路 更加強(qiáng)大。 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到 電子秤 量設(shè)備，五花八門，無所不在。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù) 雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。 此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。缺點(diǎn) RAM空間過小，抗干擾較好?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定 時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)