【正文】 電路 電氣隔離電路光耦TLP521將控制電路與主電路隔離開，防止主電路對單片機造成沖擊，以確保單片機的正常工作。在L298的內(nèi)部集成有兩個橋式電路的電機驅(qū)動芯片，在此只用到了其中的一個。以電機正轉(zhuǎn)為例，當IN1為高電平時，V1和V4導通時，V2和V3關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)。L298的兩個輸出與電機的兩端相連。對于另外一個模塊的三個引腳選擇懸空。其中H表示控制輸入端為高電平，L表示低電平，X表示為低電平或者高電平。圖311為L298內(nèi)部三極管根據(jù)輸入信號變化的時序圖。74LS47是BCD7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，然后我們就能看到從09的數(shù)字。當LT=0時，無論輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。當對每一位A3，A2，A1，A0均為0時，本應顯示0，但是在RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。、它們所對應的LED顯示電機的轉(zhuǎn)速。如果直接給LED選通端接5V電壓，LED可能會燒毀。即捕獲功能，可以捕捉到脈沖的觸發(fā)沿，從而可以記錄到脈沖的個數(shù)。CS3020可組成轉(zhuǎn)速計探頭。觸發(fā)器在信號的上升沿和下降沿的不同點開、關(guān)。用于定時，將產(chǎn)生固定時間寬度的脈沖信號。通過這些部件完成了對硬件電路的設(shè)計。參考文獻[1] 王東峰,王會良, 語言應用100 例[M].第1 :電子工業(yè)出版社,2009.[2] [J].機床電器,2008,(01):4547.[3] 的直流電機PWM 調(diào)速系統(tǒng)[J].技術(shù)研發(fā)，2008，（10）：7376.[4] 韓新紅，華云松，[J].信息通信，2010，（01）：3335[5] 胡祝兵. 基于單片機控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 承德石油高等?？茖W校學報,2008,10(01):2729.[6] 胡大可. MSP430系列超低功耗16位單片機[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2001.[7] 左玉蘭,馬宗龍. 直流電機調(diào)速系統(tǒng)的單片機控制[J]. 集成電路應用，1999.　[8] 王福瑞. 單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1999.[9] 張萌，和湘，. 清華大學出版社.[10] . 清華大學出版社.[11] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991.[12] 李智奇,白小平. MSP430系列超低功耗單片機原理與系統(tǒng)設(shè)計[M] 西安：西安電子科技大學出版社，2008.[13] 謝興紅. MSP430單片機基礎(chǔ)與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.[14] Boudreaux RR,Nelms Rm,Hung John and Modeling of a DCDCcontl Dlled by ans –bit microcontroller[A].IEEE .[15] Shyu JL,Liang T J and Chen J PWM inverter modulated by multirandom technique with fixed witching frequency[J].IEE procElectr power APpl,148(1):6268.致謝本文是在張育軍老師的精心指導下完成的。在論文完成之際，我還要感謝所有任課老師和教輔人員對我在學習和生活中的關(guān)心和教誨，特向他們的精心授業(yè)和辛勤工作，表示深深的敬意和感謝！本文在寫作過程中參考了大量的文獻資料，主要文獻資料已經(jīng)列出來，本文的有些句子或段落引自這些參考文獻，在此向所有的作者表示深深的感謝。張老師授嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、精益求精的精神給我留下了深刻的印象，并對我的學習產(chǎn)生極大地促進作用。因此研究直流電機的速度控制，有著非常重要的意義。圖314 CD40106整形后的波形圖第四章 結(jié)論與展望 結(jié)論在基于MSP430單片機的直流電機調(diào)速系統(tǒng)中利用了MSP430的TimerA模式產(chǎn)生PWM輸出以生成控制信號，能夠理想的實現(xiàn)直流電機的調(diào)速控制。其中用到引腳1數(shù)據(jù)輸入端、2數(shù)據(jù)輸出端、14電源端、將邊沿變化緩慢的周期性信號變?yōu)檫呇睾芏傅木匦蚊}沖信號。將2個小磁鋼對稱固定于被測對象的旋轉(zhuǎn)主軸上，當小磁鋼測量磁路時，霍爾元件輸出高電平，其他時間輸出為低電平，這樣圓盤每轉(zhuǎn)一周，電路輸出2個脈沖，,這樣可測出被測對象的實際轉(zhuǎn)速。在電機的轉(zhuǎn)葉上貼上兩片小磁鋼，那么電機每轉(zhuǎn)一圈霍爾傳感器輸出兩個脈沖。 測速電路在硬件設(shè)計中要求將電機的速度檢測出來，并實時的顯示在LED上，測速電路如圖313。設(shè)計中我采用了通過控制三極管來選通LED的方法。 (4)RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入BI共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。BI=0時，不論LT和輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。下面是74LS47幾個引腳的介紹。圖311 L298控制時序圖 LED顯示在顯示中使用共陽數(shù)碼管顯示直流電動機的轉(zhuǎn)速，為了節(jié)省I/O口，我們使用74LS47來把BCD碼轉(zhuǎn)換成七段LED顯示，所以在單片機中輸出轉(zhuǎn)速的數(shù)值要用BCD表示。當ININ2輸入狀態(tài)不同時，電機旋轉(zhuǎn)，且電機旋轉(zhuǎn)方向與高電平控制有關(guān)，即當IN1為高電平IN2為低電平時電機正轉(zhuǎn)，當IN2為高電平IN1為低電平時電機反轉(zhuǎn)；當ININ2輸入狀態(tài)相同時電機快速停止。ENA接PWM波，控制電機的轉(zhuǎn)速；ININ2用來組合控制電機的轉(zhuǎn)向。L298內(nèi)部有2個功能完全相同的驅(qū)動模塊，每個模塊能控制一個直流電機調(diào)速。以確定直流電機的正反轉(zhuǎn)方向。我們可以根據(jù)四個開關(guān)管進行控制，使其能夠進行正反轉(zhuǎn)的調(diào)速功能控制。在TLP5211的輸出端接反相器74HC14后再送給電機驅(qū)動芯片L298的使能輸入端ENA來驅(qū)動電機。在MSP430單片機為核心的控制系統(tǒng)中，、單片機輪流檢測兩個輸入按鍵并且增加或減少捕獲／比較寄存器CCR1，從而改變PWM的占空比，進而控制平均電壓的大小，正是由于平均電壓的變化可以對電機進行調(diào)速，電機轉(zhuǎn)速能從0到最大值分256級調(diào)速。 鍵盤調(diào)速調(diào)速裝置主要是通過鍵盤來實現(xiàn)，按所期望的狀態(tài)按下所對應鍵盤，電路圖如圖37?？衫眉拇嫫鰿CR0控制PWM波形的周期，CCR0值設(shè)置為255以定義TimerA可計數(shù)到256（8位），用寄存器CCR1控制占空比，當改變CCR1的值時就可以改變TimerA產(chǎn)生的PWM信號的占空比。故采用輸出模式7。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，當TAR的值等于CCR0時置位。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，輸出信號周期是定時器周期的2倍。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，當TAR的值等于CCR0時復位。8種輸出模式為：輸出模式0：輸出模式。這些模式與TAR、CCRx、CCR0有關(guān)，可產(chǎn)生基于EQUx的多種信號。比較模式。(2)捕獲/比較模塊TimerA有多個相同的捕獲/比較模塊，每個模塊都可用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生定時間隔，當捕獲事件發(fā)生或定時時間到達時都將引起中斷。在該模式下，定時器先增計數(shù)到CCR0的值，然后反向減計數(shù)到0。TimerA增計數(shù)模式的周期寄存器是16位的捕獲/比較寄存器CCRO。停止模式：當MC1=0,MC1=0時定時器工作在停止模式。捕獲/比較器相互之間工作完全相互獨立。9) 具有8種輸出方式選擇，3個可配置輸出單元。5) 具有異步輸入、輸出鎖存功能。 TimerA實現(xiàn)PWM1． MSP430單片機的TimerA特性1) 具有16位計數(shù)器，4種工作模式。 = (31)其中 = (32) 可定義為占空比。 PWM波調(diào)速 直流電機PWM的調(diào)速原理脈寬調(diào)制控制技術(shù)通常簡稱為PWM控制技術(shù)，是利用半導體開關(guān)器件的導通和關(guān)斷，把直流電壓變成電壓脈沖列，控制電壓脈沖的寬度或周期已達到變壓目的，或控制電壓脈沖的寬度或周期以達到變壓變頻目的的一種控制技術(shù)。它需要外接在XIN2和OUT2兩個引腳，而且必須外接電容。低頻振蕩器支持超低功耗，它在低頻模式下使用一個32KHZ的晶體，32KHZ的晶體連接在XIN和XOUT引腳上，不需要任何電容，在低頻模式下內(nèi)部集成了電容。由圖32所示，當按下RESET時低電平有效，RST高電平有效RST輸出，為單片機提供復位信號。RST高電平有效RST輸出輸出為的補充，一旦RST為高，為低，反之亦然。其集成有眾多組件，所以它可以有效的增強系統(tǒng)的可靠性及工作效率。一般簡單的復位電路可以采用RC復位，但是很不穩(wěn)定，可靠性不高，尤其在高速和龐大的系統(tǒng)中使根本不能采用的，在MSP430系統(tǒng)中，我們都采用專門的復位芯片來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其值可以根據(jù)輸出負載/溫度范圍的要求變動。SPX1117有很低的靜態(tài)電流。由于C1本身的電解比較大，對高頻交流成分的濾波效果比較差，所以為了改善濾波電路的高頻抑制特性，在C1旁邊并聯(lián)一個高頻濾波性能較好的小電容C2。我們采用雙路輸出的直流穩(wěn)壓電源。 單片機的最小系統(tǒng)單片機MSP430F149的最小系統(tǒng)包括：電源、復位電路、晶體。第三章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計原理系統(tǒng)主要由MSP430單片機及其最小系統(tǒng)、直流電機、驅(qū)動、鍵盤、LED顯示、霍爾元件等組成。但每個按鍵必須占用一根I/O接口線，在案件數(shù)量較多時，I/O接口線浪費較大。雖然獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤都要用到4個I/O口，但是應用獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)簡單且不造成按鍵的浪費，故采用獨立式鍵盤。CS3020外形如圖27。稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)、幾何尺寸有關(guān)。霍爾傳感器是對磁敏感的傳感元件，而CS3020是CS系列霍爾傳感器中比較常用的一個，故采用CS3020作為測速元件的選擇。 測速模塊 測速元件的選擇現(xiàn)在所用的測速元件比較多，光電編碼器是一種將測得的角位移轉(zhuǎn)換為脈沖形式信號輸出的數(shù)字傳感器，它在測速的同時也可以測得直流電機的正反轉(zhuǎn)方向，本設(shè)計中驅(qū)動芯片L298可以控制直流電機的正反轉(zhuǎn)方向，與此重復。要在某一位數(shù)碼管上顯示字符時，只要從對應的I/O口輸出并鎖存其顯示代碼即可。動態(tài)顯示的特點是：每一時刻只能有一位數(shù)碼管被點亮，各位依次輪流放點亮；對于每一位來說，每隔一段時間點亮一次。本設(shè)計采用了共陽極接法。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種，圖26為LED的共陰極和共陽極接法。當發(fā)光二極管導通時，相應的一個點或一個筆畫發(fā)亮。單極性工作方式指的是一個PWM周期內(nèi)，電機的電樞只承受單極性的電壓；雙極性的工作方式是指一個PWM周期內(nèi)電機電樞兩端的電壓呈正負變化。 L298的介紹L298為SGSTHOMSON Microelectronics所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動2個二相和1個四相步進電機，內(nèi)含2個HBridge的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標準TTL邏輯準位信號，可驅(qū)動46V、2A以下的步進電機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的I/O端口來提供模擬時序信號。在單片機開關(guān)電源中，利用線性光電耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端的電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓的目的。TLP5211引腳：引腳1Anode 陽極 引腳2 Cathode陰極 引腳3Emitter發(fā)射級 引腳4Collector集電極當輸入端引腳1加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線后就產(chǎn)生光電流，從輸出端引腳4流出，從而實現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。普通光電耦合器只能傳輸數(shù)字（開關(guān)）信號，不適合傳輸模擬信號。它用于電路之間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離，目的在于增強安全性，減小電路干擾，簡化電路設(shè)計。本文采用光耦隔離的方法，把單片機送給光耦的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，再把光信號轉(zhuǎn)換為單片機系統(tǒng)的電信號，從而實現(xiàn)單片機與外部電路之間的電氣隔離。、 、分別作為BCD碼的輸出口，分別與74LS47的A、B、C和D引腳相接。，驅(qū)動L298的IN1端口有效從而驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)。 XIN 晶體振蕩器XT1的輸入端口，連接32KHZ晶體?；贛SP430F149的I/O口有以上的特征，在此主要介紹了MSP430F149有關(guān)引腳的應用。單片機MSP430F149的I/O口主要有以下的特征：1) 每個I/O口可以位獨立編程設(shè)置。每個I/O口都有8個可以獨立編程的引腳。對程序存儲器的訪問是以字形式訪問。Vss 電源負端。XOUT 晶體振蕩器XT1的輸出端口。:比較：OUT1輸出/比較器A輸出。,比較：OUT1輸出。,捕獲；CCI1輸入，比較：OUT1輸出。1．MSP430F149的特性1) 超低功耗2) 五種節(jié)電模式3) 基本時鐘模塊配置4) 具有捕獲/比較寄存器的16位定時器Timer_A與Timer_B5) 具有溫度傳感器6) 12位200kb/s的A/D轉(zhuǎn)換器，自帶采樣保持，多種轉(zhuǎn)換方式7) 串行通信接口可用于異步或同步8) 硬件乘法器9) 多達60KB FLASH ROM和2KB RAM2．MSP430F149引腳如圖21為MSP430F149的引腳圖。MSP430F149其中F代表FLASH，14代表具有ADC1硬件乘法器等外圍模塊，9代表存儲器容量為60KB?；诒鞠到y(tǒng)所設(shè)計的外圍電路對于MSP430的端口問題:MSP430F2xx只有四個端口，顯然這是不夠的；MSP43