【正文】 MOD=0x01。 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 31 EA=0。 } /*******中斷，調(diào)節(jié)占空比 ********/ void change(void) interrupt 2 using 2 { if(INT1==0) { while(!INT1)。 P10=0。 init_int1()。 //LCD 的數(shù)據(jù) /命令選擇端 sbit RW=P2^6。 //定義顯示參數(shù) /**/ /*毫秒延時(shí) */ void delay(uint ms) { uint i,j。i120。 //向 LCD 寫命令 E=1。 //向 LCD 寫數(shù)據(jù) E=1。 //向 LCD1602 寫命令 80H for (i=0。 } } /**/ /*內(nèi)部中斷 0 計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)程序 */ void Timer_0(void) interrupt 1 { TH0=0x3c。 msec=0。 //初始化 z 的值 count=0。 //延時(shí) 15ms write_(0x38)。 //延時(shí) 5ms write_(0x06)。 EA=1。 //外部中斷 0 為下降沿觸發(fā) EX0=1。 display[9]=(zhuan/1000/100%10+39。039。)。039。 //數(shù)據(jù)處理 displaytolcd()。 //轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速的個(gè)位 } /**/ /*主函數(shù) */ void main() {int_all()。.39。 //轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速的百位 display[11]=(zhuan/10%10+39。)。039。 //開內(nèi)部中斷 0 TR0=1。 //內(nèi)部中斷定時(shí)器選擇 TH0=0x3c。 //延時(shí) 5ms write_(0x0e)。 //初始化轉(zhuǎn)的值 RW=0。 z=0。 msec++。i++) //循環(huán)要傳輸?shù)淖址麄€(gè)數(shù)次 ,每一次傳輸一個(gè)字符 { write_data(display[i])。 //信號(hào)使能端低電平 } /**/ /*外部中斷 0 計(jì)數(shù)程序 */ void counter(void) interrupt 0 {z++。 //信號(hào)使能端低電平 } /**/ /*向 LCD1602 寫數(shù)據(jù) */ void write_data(uchar data0) { RS=1。 //延時(shí)第二循環(huán) } /**/ /*向 LCD1602 寫命令 */ void write_(uchar ) { RS=0。jms。 //LCD 的使能信號(hào)端 /**/ /*定義參數(shù) */ uint i,z,count,zhuan,msec。 // /*************/ while(1) {reverse()。 P10=1。 if(constant==10) constant=0。 } void init_int1() //外部中斷 1 初始化 {IT1=1。 TL0=0xe7。 TH0=0xff。 if(i=10amp。 void delay(uint t)。 uchar flag=0。導(dǎo)師在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中始終給予了我最大的幫助和支持，并時(shí)時(shí)給予必要的關(guān)心和啟迪。當(dāng)在設(shè)計(jì)過程中需要用一些不曾見過的東西或不曾學(xué)過的知識(shí)時(shí)，我就會(huì)去查找資料，把它搞清楚，以提高自己，增長(zhǎng)自己的知識(shí)，補(bǔ)充專業(yè)知識(shí)。本文對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究，從直流調(diào)速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐 步建立了直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上給出了軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案。 還有可能就是磁鋼 的型號(hào)和大小以及 霍爾開關(guān)的 型號(hào)的 不同也有可能產(chǎn)生誤差。 從表中可得， η1 的最大誤差是 %，最小誤差是 0%； η2 的最大誤差是%，最小誤差是 0%。 表 71 測(cè) 試 數(shù)據(jù) ? ? 1 f0(Hz) n(r/m) n1(r/m) n2(r/m) η1 η2 50% % 1445 1444 % % 40% % 960 977 % % 30% % 600 605 % % 20% % 0 0 0 0 0% 0% 10% % 0 0 0 0 0% 0% 100% 100% 2460 2488 % % 90% % 2340 2361 % % 80% % 2220 2204 % % 70% % 1800 1819 % % 60% % 1500 1502 % % 注： ? — 單片機(jī)軟件設(shè)定的占空比 ； ? 1— 口輸出波形觀察到的波形的占空比 ； f0— 霍爾開關(guān)檢測(cè)到的轉(zhuǎn) 速信號(hào)的頻率 ； n— 直流電機(jī)的理論轉(zhuǎn)速 ； n1— 本設(shè)計(jì)電路的實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速 ； n2— SET2020C 型傳感器與測(cè)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)得的轉(zhuǎn)速 ； η1— 理論轉(zhuǎn)速與本設(shè)計(jì)電路實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差 ； η2— 本設(shè)計(jì)實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速與實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)得轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差。 圖 73（ a） 本文設(shè)計(jì)電路測(cè)試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速 圖 73（ b） SET2020C 試驗(yàn)臺(tái) 測(cè)速 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 22 圖 73（ c） 電路總測(cè)試 圖 73（ d） 本文設(shè)計(jì)電路測(cè)試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速 測(cè)試結(jié)果 （ 1） 用數(shù)字示波器實(shí)測(cè)波形 所觀察到的波形的頻率為 ，電壓幅值為 5V。 因?yàn)檗D(zhuǎn)盤上粘了 12 顆磁鋼，而 本文 設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速測(cè)試程序是沒經(jīng)過一個(gè)磁鋼計(jì)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)一周，用試驗(yàn)臺(tái)和本設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速計(jì)測(cè)粘了 12 顆磁鋼的同一轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速時(shí)，因此液晶屏顯示的轉(zhuǎn)速是試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)速計(jì)的 12倍。 2． 用示波器觀察占空比為 50%、 80%的霍爾開關(guān)感應(yīng)的轉(zhuǎn)速信號(hào)波形。 轉(zhuǎn)速測(cè)量與顯示仿真調(diào)試 占空比可調(diào)的 PWM 波的仿真調(diào)試波形如圖 71（ a）和 71（ b）所示， 在單片機(jī)的外部中斷 0 送入不同頻率的脈沖波，然后在液晶顯示器上顯示其轉(zhuǎn)速。 （ 3） 外圍電路測(cè)試：給系統(tǒng)加一些相應(yīng)的信號(hào)，然后檢查通過系統(tǒng)后是否能得到相應(yīng)的結(jié)果，如果所得到的結(jié)果都和預(yù)期的想法相同，那么就通過了外圍電路測(cè)試，否則繼續(xù)測(cè)試 。 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 18 圖 63（ a） 外部中斷 1 服務(wù)程序 63（ b） 定時(shí)器 T0 中斷服務(wù)程序 顯示程序流程圖 其顯示 流程圖如圖 64 所示 圖 64 顯示程序流程圖 7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及結(jié)果分析 本系統(tǒng)的調(diào)試可分為三部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試，系統(tǒng)硬件軟件統(tǒng)調(diào)。比如說 1 秒內(nèi)轉(zhuǎn)速信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)為 f，則電機(jī)一分鐘的轉(zhuǎn)速 n=f*60。外部中斷 每 產(chǎn)生 一次 ，下降沿的次數(shù)加一，將 定時(shí)器計(jì)滿 1s，將 flag 置 0，在 flag=0 時(shí)，定時(shí)器停止計(jì)時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)速，如此重復(fù)進(jìn)行測(cè)量，即可測(cè)得轉(zhuǎn)軸的即時(shí)轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速計(jì)算程序流程圖 在單片機(jī)內(nèi) 通過定時(shí)器 定時(shí) 1 秒， 把轉(zhuǎn)速信號(hào)從外部中斷送入， 并設(shè)置為下降沿中斷，對(duì) 一秒內(nèi)送入的 轉(zhuǎn)速 信號(hào)的下降沿次 數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù) ， 下降沿的次數(shù)是多少， 即信號(hào)的頻率就是多少，然后根據(jù)公式 （ 21） 將轉(zhuǎn)速計(jì)算出來即可得到 電機(jī)轉(zhuǎn)速 。 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 16 圖 61 軟件總體流程 程序主要完成以下的幾部分任務(wù)： （ 1）初始化：設(shè)定各參數(shù)的初始值，設(shè)定各中斷及定時(shí)器。 軟件是本系統(tǒng)的靈魂。 3． 在轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) .sch 中畫出 protel 原理圖，并對(duì)各個(gè)元器件進(jìn)行封裝。 5 PCB 設(shè)計(jì) Protel 99 SE 簡(jiǎn)介 Protel 99 SE 是 Protel 公司于 2020 年推出的設(shè)計(jì)軟件， Protel 99 SE 以其強(qiáng)大的功能，方便快捷的設(shè)計(jì)模式和人性化的設(shè)計(jì)環(huán)境，成為當(dāng)前電子工業(yè)中印制電路板設(shè)計(jì) 的主流軟件。 第 16 腳： LCD 背光電源正極，接地。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 1602 字符型 LCD 通常有 14條引腳線或 16 條引腳線的 LCD， 本設(shè)計(jì)采用 16 腳的 LCD。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由單片機(jī)調(diào)節(jié) PWM 信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。 圖 47 L298N 的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制硬件連接圖 本系統(tǒng)選用 AT89S51單片機(jī)作為 CPU核心 。 P0 口接顯示器，注意 P0 口需要接上拉電阻（ 10k） 。主要是在單片機(jī)中編寫相應(yīng)的程序（用軟件產(chǎn)生 PWM 波即產(chǎn)生不同的占空比的 矩形波）來對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行分檔控制。 PTn /60? (31) 式中： n 為電機(jī)轉(zhuǎn)速； P 為電機(jī)轉(zhuǎn)一圈的脈沖數(shù)； T 為輸出方波信號(hào)周期 ，根據(jù) 上 式即可計(jì)算出直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 注意在使用時(shí)要在 1腳和 3 腳之間接一個(gè) 5K 左右的上拉電阻。霍爾傳感器輸出的是一個(gè)開關(guān)信號(hào)，所以它的電路非常簡(jiǎn)單，可以將其檢測(cè) 到 的 轉(zhuǎn)速 信號(hào)直接送給單片機(jī)進(jìn)行處理 與計(jì)算 。 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 9 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件框圖 圖 41 系統(tǒng)硬件框圖 本系統(tǒng)主要通過霍爾傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，將不同電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成不同頻率的脈沖信號(hào)，然后將傳感器采集到的 轉(zhuǎn)速 信號(hào)送入到單片機(jī)，再通過單片機(jī)計(jì)算出轉(zhuǎn)速，通過軟件產(chǎn)生 PWM 波方式送入電 機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 8 表 21 L298功能 表 EnA In1 In2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 X X 停止 1 1 0 正傳 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 急停 1 0 0 停止 注： EnA — L298 驅(qū)動(dòng)芯片使能端； In In2— L298 驅(qū)動(dòng)芯片輸入端。 L298 可驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)電機(jī) , OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 1 個(gè)電動(dòng)機(jī)。即采用驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 對(duì)電機(jī) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 方案二： 采用集成芯片 L298N 驅(qū)動(dòng)。（圖 23） 基于單片機(jī)的轉(zhuǎn)速控制器設(shè)計(jì) 7 前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期 (或頻率 )，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來改變占空比從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。 基于單片機(jī)由軟件來實(shí)現(xiàn) PWM：改變占空比的值有以下三種方法 [20]。其電樞兩端電壓的平均值為 U0 為[2