【正文】 然后將光電傳感器 (光電頭 ) 固定在正對光電標記的某一適當距離處。 優(yōu)點：這種方案使用光電轉(zhuǎn)速傳感 器具有采樣精確，采樣速度快，范圍廣的特點。從 PC 機發(fā)來的控制命令經(jīng)單片機系統(tǒng)接收后，產(chǎn)生電機控制信號，并提供給電機驅(qū)動電路控制直流電機正常運轉(zhuǎn)并正常顯示轉(zhuǎn)速。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。手動按鍵復位是通過按鍵將電阻 R2 與 VCC接通來實現(xiàn)。許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng) ,并在實驗室調(diào)試成功后 ,在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了 “死機 ”、 “程序走飛 ”等現(xiàn)象 ,這主要是單片機的復位電路設(shè)計不可靠引起的。上電復位的工作過程是在加電時，電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統(tǒng)將端口置為全 “l(fā)”態(tài)。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。下面以直流電動機作為研究對象。根據(jù)左手定則可知，當流過線圈中電流改變方向時，線圈的受方向也將改變，因此通過改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機的方向。 額定轉(zhuǎn)速 n：單位時間內(nèi)的電機轉(zhuǎn)動快慢。 圖 39 直流電機的數(shù)學模型 根據(jù)基爾霍夫第二定律，得到電樞電壓電動勢平衡方程式 ： U=EaIa（ Ra+Rc） …………………………………………… 式 式 中， Ra 為電樞回路電阻，電樞回路串聯(lián)保繞阻與電刷接觸電阻的總和； Rc 是外接在電樞回路中的調(diào)節(jié)電阻。 圖 310 施加在電樞兩端的脈動電壓 設(shè)電機接全電壓 U 時，其轉(zhuǎn)速最大為 Vmax。 圖 311 為施加不同占空比時實測的數(shù)據(jù)繪制所得占空比與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。恒壓恒流橋式 2A驅(qū)動芯片 L298N L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。輸出電流可達 2． 5 A，可驅(qū)動電感性負載。 EnA， EnB 接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。同為低電平電機停止，同為高電平電機剎停。 運用霍爾元件作為檢測傳感器，將霍爾傳感器安裝在靠近圓盤的固定位置上，并在圓盤上分別安裝上 8 個磁鋼，當磁鋼轉(zhuǎn)到霍爾附近時 , 霍爾元件的輸出端輸出低電平信號。具體結(jié)構(gòu)與電路如 下圖所示。直流電機轉(zhuǎn)動速度由 LCD 液晶顯示。 脈沖觸發(fā)設(shè)置方法： SETB ITX＝ 1，為脈沖下降沿觸發(fā)方式。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 PS PT1 PX1 PT0 PX0 外部中斷X0=0?X1=0?X2=0?X3=0?X4=0?停止操作， RETI反轉(zhuǎn)操作， RETI正轉(zhuǎn)操作， RETI減速操作， RETI加速操作， RETI 當系統(tǒng)檢測到有中斷請求時，響應(yīng)如下中斷服務(wù)流程圖 42 中斷服務(wù)流程 顯示程序流程圖如圖所示 圖 43 顯示程序流程圖 開始對 LCD 進行一些初始化操作將已知要提示的內(nèi)容送入 LCD 中并使其顯示在第一行判斷設(shè)置電機的速度是否為0 ，若是，一直等待將從鍵盤讀取的速度和轉(zhuǎn)向送入 LCD 中并使其在第二行顯示判斷是否有命令輸入，若沒，一直等待LJMP 主程序 結(jié)束語 在學習單片機理論課時就感覺內(nèi)容很多，知識點眾多，且繁瑣。重要的是能夠?qū)纹瑱C與實際生活中的一些應(yīng)用聯(lián)系起來，同時通過畢業(yè)設(shè)計對 PC 機通過串口控制單片機有一定的了解。在這過程中雖然遇到了很多困難，也有很多不懂的地方，但在老師的耐心指導下全部弄懂，只有自己親自去解決問題，才會有收 獲。最后，感謝我的母校為我提供了這么一個優(yōu)良的學習環(huán)境，培育我成長起來。在這里，我要先感謝我的指導老師，是她對我的悉心指導，以及對畢業(yè)設(shè)計各方面提供的意見，幫我理清了許多疑問。另外，上位機不需要進行復雜的編程，直接用微機的通信串行口進行命令控制，并且命令符可自定義。真正難的是把理論聯(lián)系到實踐中去，這次的畢業(yè)設(shè)計，我選的是直流電機控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過這次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)要想做成一件事并做好一件事必須付出一定的努力，必須花時間多作準備，查閱大量資料，認真分析每一個模塊要實現(xiàn)的功能，然后分部驗證，最后整合成一個整體，這個過程并不是一朝一夕能完成的。 （ 3）外部優(yōu)先級設(shè)置 外部中斷 IN0、 INT1 的中斷優(yōu)先級的設(shè)置是通過設(shè)置 IP 寄存器實現(xiàn)的， IP 的PX0 對應(yīng) INT0， PX1 對應(yīng) INT1。 如：開放外部中斷 0 的設(shè)置： SETB EX0 定時中斷服務(wù)設(shè)置一定的周期0 FF00H將從鍵盤( 中斷) 讀取的數(shù)據(jù)送到 TH0 中, 從而設(shè)置脈寬通過定時中斷不停給電機驅(qū)動芯片輸出脈沖 初始設(shè)置 RETI SETB EA 開放外部中斷 0 和 1 的設(shè)置： SETB EX0 SETB EX1 SETB EA （ 2）外部中斷觸發(fā)方式設(shè)置 單片機外部中斷有兩種觸發(fā)方式，一種是電平觸發(fā)方式，另一種是脈沖觸發(fā)方式，單片機外部中斷觸發(fā)方式與 TCON 的 IT 位有關(guān)。操作開關(guān)通過中斷控制直流電機的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能，并通過 LCD 液晶顯示。通過對脈沖信號的計數(shù)，可計算出在電機轉(zhuǎn)動過程中懸繩擺動的變化量。所用元器件如下所示： ● 1N4006 : 二極管 ● AT89C51 : 單片機 (在此并未顯示 ) ● RES : 電阻 ●MOTORENCODER : 直流電機 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 ● L298 : 電機驅(qū)動芯片 ● RESPACK8: 排阻 圖 313 直流電機及其驅(qū)動電路 霍爾元件測速電路 霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的。 表 32 In3， In4 的邏輯圖與表 1 相同。 L298 可驅(qū)動 2 個電動機， OUT1， OUT2 和 OUT3， OUT4 之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。 EnA IN1 IN2 運行狀態(tài) L298N 可接受標準 TTL 邏輯電平信號 VSS， VSS 可接 4． 5～ 7 V 電壓。 由此可見，改變施加在電樞兩端電壓就能改變電機的轉(zhuǎn)速成，這就是直流電機PWM 調(diào)速原理。D …………………………………………… 式 由式 得到： 最大值Vm ax平均值Vd最小值Vm int 1 t 2T圖1 . 3 P W M 調(diào)速原理圖 n =Ea/CeΦ≈U 由 式和 式得 n =Ea/CeΦ……………………………………………… 式 r a Ea n T0 T2 I U T1 Φ Rc 說明 : U … …… …… … 電壓 Ea ……… 電樞電動勢 n …… … …… … … 轉(zhuǎn)速 I ……… …… … 電樞電流 r a ……… 電樞回路電阻 Rc ……… 外在電樞電阻 T1 ， T2 … … … 負載轉(zhuǎn)矩 T0 ……… … 空載轉(zhuǎn)矩 Φ ……… …… … 磁通量 由式 中可以看出，對于一個已經(jīng)制造好的電機，當勵磁電壓和負載轉(zhuǎn)矩恒定時，它的轉(zhuǎn)速由回在電樞兩端的電壓 Ea 決定，電樞電壓越高，電機轉(zhuǎn)速就越快，電樞電壓降低到 0V 時，電機就停止轉(zhuǎn)動；改變電樞電壓的極性，電機就反轉(zhuǎn)。 勵磁電流 If：施加到電極線圈上的電流。 額定電壓 Ue：長期運行的最高電壓。在定子上裝有磁極（電磁式直流電機磁極由繞在定子上的磁繞提供），其轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)嵌有 電樞繞組，繞組通過換向器和電刷引出 ,直流電機結(jié)構(gòu)如圖 38 所示 圖 38 直流電動機結(jié)構(gòu) 直流電機工作原理 直流電機磁極 N、 S 間裝著一個可以轉(zhuǎn)動的鐵磁圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個線圈 abcd。 圖 35 1602 液晶顯示模塊引腳分布 (2)引腳功能 1602 引腳功能如表 31 所示 表 31 1602 引腳功能 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS VSS 為地電源 9 D2 Data I/O 2 VDD VDD 接 5V 正電源 10 D3 Data I/O 3 VEE 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 0 輸入指令， 1 輸入數(shù)據(jù) 12 D5 Data I/O 5 R/W 0 寫入指令或數(shù)據(jù)， 1 讀信息 13 D6 Data I/O 6 E 1 讀取信息， 1→0 執(zhí)行指令 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 （ 3） 1602 接線圖 1602 液晶顯示電路 圖 36 1602 接線圖 最小系統(tǒng)電路圖 圖 37 最小系統(tǒng)接線圖 直流電機驅(qū)動模塊 主要由一些二極管、電機和 L298 直流電機驅(qū)動模塊（內(nèi)含 CMOSS 管、三太門等）組成。 圖 33 復位電路 鍵盤電路 圖為外部中斷擴展方法， X1 代表是加速信號， X1=0 表示加速； X2 代表減速信號， X2=0 表示減速； X3 代表正轉(zhuǎn)信號， X3=0 表示正轉(zhuǎn)； X4 代表反轉(zhuǎn)信號，X4=0 表示反轉(zhuǎn)； X5 代表停止信號， X5=0 表示停止處理。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻 率為 1MHz，起振時間則為 10ms。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1181。 無論用戶使用哪種類型的單片機 ,總要涉及到單片機復位電路的設(shè)計。復位電路結(jié)構(gòu)如圖所示。通常在引腳 XTALl和 XTAL2 跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器，系統(tǒng)時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖所示，我們選擇 的石英晶體，補償電容通常選擇 2030pF 左右的瓷片電容。 3 直流電機單元電路設(shè)計與分析 設(shè)計思路 本題要求設(shè)計一個上位機直流電機控制系統(tǒng)。光電頭包含有前置電路，輸出 0— 5V的脈沖信號。 第三章直流電機單元電路設(shè)計與分析 圖 23 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)原理圖 缺點：采用霍爾傳感器在信號采樣的時候，會出現(xiàn)采樣不精確，因為它是靠磁性感應(yīng)采集脈沖的，使用時間長了會出現(xiàn)磁性變小，影響脈沖的采樣精度。本文介紹一種泵驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測量。再就是二次儀表的要求 ,除了顯示以外還有控制、通訊和遠傳方面的要求。不容易開發(fā)，在按鍵較多的時候，與獨立式鍵盤相比較經(jīng)濟，占用 IO 端口較少，但編程較獨立式鍵盤難的多，由于本設(shè)計要求的鍵盤按鍵數(shù)量較少，采用獨立式鍵盤較方便，開發(fā)難度大大降低，開發(fā)周期縮短，也