【正文】 interrupt 5 using 3 { TR2=0。 //下降沿觸發(fā) EX1=1。 } //======================================= void Ini_ExInt(void)//INT0,INT1 下降沿觸發(fā) { IT0=1。 RCAP2L=c16TimeL。 //發(fā)送時(shí)鐘禁止 EXEN2=0。 //T0中斷禁止 TR1=1。 //計(jì)數(shù)方式 TL1 = 0。 T0=1。 TH0 = 0。 //積分常數(shù) //================================================ //======== 初始化CPU=============================== void Ini_T0(void)//T0：位計(jì)數(shù)器 { TMOD amp。 Instruments ICEMI’.20090816 [20]Kondapalli Siva Rama Rao and Lee Teng . Based Variable Speed Drive for Three—Phase Induction Motor in Cooling Applications[J]. Journal ofEnergy and Power Engineering 6(2012)[21]Intel．Mcs51 Family of Single Chip Microputers User’s Manual，1981.[22]Tomita Mutuwo, Dok Shinji, Zhiqian Chen et al. New adaptive sliding observers for position and velocity sensorless controls of brushless DC motors . IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, 5(2):226227. 附錄//PWM控制程序 //================================================ //使用T0作為PWM的定時(shí)器 //++++| //| 電機(jī) || //++++| //|ML_D1|ML_D2| 控制|| //++++| //| 0 | 0 | 停止|| //| 0 | 1 | 正 || //| 1 | 0 | 反 || //| 1 | 1 | 禁用|| //++++| //================================================ include include include //================================================ sbit P17=P3^7。其次，學(xué)校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個(gè)設(shè)計(jì)小組配有專門的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。由于實(shí)驗(yàn)條件不足沒能做出實(shí)物圖，所以沒有遇到做PCB板焊接電路之類的硬件設(shè)計(jì)問題。軟件方面利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，增強(qiáng)了程序的可移植性和靈活性，并且利用Proteus軟件進(jìn)行仿真更加保證了程序的準(zhǔn)確性。圖69 （COT0=10）同理，按動(dòng)多次加速鍵后，當(dāng)COT1=0AH＝10后，加速檔位到達(dá)最高，不再加速，相當(dāng)于速度11檔。電機(jī)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，Q5一端固定為低電平，Q6一端為變化的PWM信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。（5）程序加載在編輯環(huán)境左擊單片機(jī)然后右擊，在彈出的對(duì)話框中將編譯生成的HEX文件加載到芯片中，設(shè)單片機(jī)的時(shí)鐘工作頻率為12MHZ。（3）元器件選取：按設(shè)計(jì)要求，在對(duì)象選擇窗口中點(diǎn)P，彈出Pick devices對(duì)話框，在Keywords中填寫要選擇的元器件，然后在右邊對(duì)話框中選中要選的元器件，則元器件列在對(duì)象選擇的窗口中如圖63所示。Proteus的軟件仿真基于處理器虛擬系統(tǒng)仿真模型VSM，是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如MCS51系列、AVR、PIC系列等常用的MCU，以及單片機(jī)外圍電路，比如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA等。我們重點(diǎn)研究了Proteus的ISIS模塊用法，在下面的內(nèi)容中，如不特別說明，我們所說的Proteus軟件特指其ISIS模塊。如圖54所示。其運(yùn)算公式為：U(K)= (51)因此要想實(shí)現(xiàn)PID控制在單片機(jī)就必須存在上述算法，其程序流程如圖52所示。不同數(shù)字或字符其字段碼不一樣，對(duì)于同一個(gè)數(shù)字或字符，共陰極連接和共陽(yáng)極連接的字段碼也不一樣，共陰極和共陽(yáng)極的字段碼互為反碼。要使哪根發(fā)光二極管，則對(duì)應(yīng)的陰極端接地。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。 顯示電路設(shè)計(jì) LED簡(jiǎn)介L(zhǎng)ED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 將脈沖信號(hào)接在定時(shí)器T1上，當(dāng)外部脈沖信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)由“1”到“0”的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器T1就進(jìn)行計(jì)數(shù)?；魻栐潭ㄔ诰帻X輪外圓1mm的探頭上，對(duì)面粘貼小磁鋼，當(dāng)測(cè)速齒輪的每個(gè)齒經(jīng)過探頭正前方時(shí)，改變了磁通密度，霍爾元件就輸出了一個(gè)脈沖信號(hào)。開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成，它輸出數(shù)字量?；魻杺鞲衅魇歉鶕?jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器。IN1IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，用來控制H橋的開與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。在本系統(tǒng)中直流電機(jī)需要12V電源，而單片機(jī)、顯示模塊等其它電路需要5V的電源，因此電路中選用7805和7812兩種穩(wěn)壓芯片，能夠滿足系統(tǒng)的要求，其電路如圖42所示。電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)以速度檔級(jí)數(shù)顯示。根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，采用方案二作為系統(tǒng)的供電模塊。但此種鍵盤的軟件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。這種鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按下按鍵的軟件編寫簡(jiǎn)單。方案二：采用1602LCD液晶顯示器，該顯示器控制方法簡(jiǎn)單，功率低、硬件電路簡(jiǎn)單、可對(duì)字符進(jìn)行顯示。最主要的是它對(duì)外部環(huán)境的要求不高，并且工作溫度可以達(dá)到150176。通過脈沖計(jì)數(shù)，對(duì)速度進(jìn)行測(cè)量。該器件內(nèi)部由三片霍爾金屬板組成。方案二：采用專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，例如L298N、L297N等電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，由于它內(nèi)部已經(jīng)考慮到了電路的抗干擾能力，安全、可靠行，所以我們?cè)趹?yīng)用時(shí)只需考慮到芯片的硬件連接、驅(qū)動(dòng)能力等問題就可以了，所以此種方案的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好。因此在本次設(shè)計(jì)選用方案一。方案二：采用傳統(tǒng)的AT89C51單片機(jī)作為運(yùn)動(dòng)物體的控制中心。本控制系統(tǒng)中，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速是待檢測(cè)的參數(shù)，也是反饋檢測(cè)量，通過測(cè)速電路將直流電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為反饋信號(hào)輸入單片機(jī)，通過PID算法來控制PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出的占空比，進(jìn)而對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使其轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)期設(shè)定值。（2）經(jīng)驗(yàn)法確定PID參數(shù)。因此，實(shí)際用得較多的還是工程整定法。由于要累加誤差，占用內(nèi)存多，并且安全性較差，考慮到這種情況，在工業(yè)應(yīng)用中，還有一種增量式算法。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)，越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)；（3）微分環(huán)節(jié)：能反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率），并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，PID控制能夠滿足相當(dāng)多工業(yè)對(duì)象的控制要求，至今仍是一種應(yīng)用最為廣泛的控制算法之一。這也是PWM用于通信的主要原因。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且存采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。 圖25 電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系圖設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為，設(shè)占空比為D=t1/T，則電機(jī)的平均速度為= （22）式中，—電機(jī)的平均速度； —電機(jī)全通電時(shí)的速度(最大)； D=t1/T—占空比。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。目前，受到器件容量的限制，PWM直流調(diào)速系統(tǒng)只用于中、小功率的系統(tǒng)。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation），簡(jiǎn)稱PWM。加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)VT斷開時(shí)，直流電源與電動(dòng)機(jī)斷開，電動(dòng)機(jī)電樞端電壓為零。 圖23　晶閘管－電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖（VM系統(tǒng)）直流斬波器又稱直流調(diào)壓器，是利用開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)通斷控制，將直流電源電壓斷續(xù)加到負(fù)載上，通過通、斷時(shí)間的變化來改變負(fù)載上的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調(diào)的直流電源，亦稱直流－直流變換器。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。改變勵(lì)磁電流的方向則輸出電壓的極性和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向都隨著改變，所以GM系統(tǒng)的可逆運(yùn)行是很容易實(shí)現(xiàn)的。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。改變電樞電壓可通過多種途徑實(shí)現(xiàn)，如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機(jī)供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。 （3）改變電樞回路電阻R。變化遇到的時(shí)間常數(shù)較小，能快速響應(yīng)，但是需要大容量可調(diào)直流電源。對(duì)于直流電機(jī)來說，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速方程式為： （21）式中n—轉(zhuǎn)速（r/min）；U—電樞電壓（V）；I—電樞電流（A）；R—電樞回路總電阻（）；—?jiǎng)?lì)磁磁通（Wb）；—由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢(shì)常數(shù)。此時(shí)載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。絕大多數(shù)的直流電動(dòng)機(jī)都是由電磁力形成一種方向不變的轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用模擬元件，雖在一定程度上滿足了生產(chǎn)要求，但是因?yàn)樵菀桌匣驮谑褂弥幸资芡饨绺蓴_影響，并且線路復(fù)雜、通用性差，控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的改變端電壓的方法是通過調(diào)節(jié)電阻來實(shí)現(xiàn)的，但這種調(diào)壓方法效率低。直流電機(jī)由于具有速度控制容易，啟動(dòng)制動(dòng)性能良好，且能在寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速等特點(diǎn)而在電力、冶金、機(jī)械制造等工業(yè)部門中得到廣泛應(yīng)用。電機(jī)在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用，而電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)重要的性能指標(biāo)之一，因而測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的調(diào)速，使它滿足人們的各種需要，更顯得重要。 Hall sensor。電機(jī)轉(zhuǎn)速利用霍爾傳感器檢測(cè)輸出方波，通過51單片機(jī)對(duì)1秒內(nèi)的方波脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算出電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的反饋控制。本文設(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，主要由51單片機(jī)、電源、驅(qū)動(dòng)電路、LED液晶顯示器、霍爾測(cè)速電路以及獨(dú)立按鍵組成的電子產(chǎn)品。直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速特性，它的特點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。通過獨(dú)立按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟停、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的人工控制，LED實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)（速度）的顯示。 Single chip microputer。1960年以來，晶閘管整流器的應(yīng)用，使得直流拖動(dòng)控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，對(duì)滯留拖動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)也有了一套實(shí)用的工程設(shè)計(jì)方法。在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。其中脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)是常用的一種調(diào)速方法，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入占空比就可以控制電機(jī)的平均電壓，控制轉(zhuǎn)速。 選題的目的和意義直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。在