【正文】 大小寫、常用的符號等 。 PX置 1為高級中斷， PX 為 0 為低級中斷。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 電平觸發(fā)設(shè)置方法： CLR ITX，為低電平觸發(fā)方式。 由此可見，改變施加在電樞兩端電壓就能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速成，這就是直流電機(jī)PWM調(diào)速原理。D ?????????????????式 由式 得到： n =Ea/CeΦ≈ U 由 式和 式得 n =Ea/CeΦ ??????????????????式 由式 ，對于一個已經(jīng)制造好的電機(jī)，當(dāng)勵磁電壓和負(fù)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(jī)轉(zhuǎn)速就越快，電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(fù)載轉(zhuǎn)矩 T0 ??? ? 空載轉(zhuǎn)矩 Φ ??? ?? ? 磁通量 樞電壓降低到 0V時，電機(jī)就停止轉(zhuǎn)動；改變電樞電壓的極性，電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 勵磁電流 If：施加到電極線圈上的電流。 +ABabcdNS圖 1 . 1 直 流 電 機(jī) 工 作 額定電壓：長期運(yùn)行的最高電壓。 圖 直流電動機(jī)結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)電路模型如圖 ， 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?，F(xiàn)在介紹下直流電機(jī)的運(yùn)行原理 直 流電機(jī) 可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進(jìn)行分類 ， 其中 根據(jù)直流電機(jī)的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機(jī) （ 將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能 ）、 直流電動機(jī) （ 將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 ）、 直流測速發(fā)電機(jī) （ 將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號 ）、 直流伺服電 動 機(jī) （ 將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號 ） 。在串行口進(jìn)行發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)時 ,每當(dāng)串行口發(fā)送 /接收完一組串行數(shù)據(jù)時 串行口電路自動使串行口控制寄存器 SCON 中的RI或 TI 中斷標(biāo)志位置位，并自動向 CPU 發(fā)出串行口中斷請求 ,CPU 響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。AT89C51 內(nèi)部有兩個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器 ,受內(nèi)部定時脈沖 (主脈沖經(jīng) 12 分頻后 )或T0/T1 引腳上輸入的外部定時脈沖計(jì)數(shù)。 AT89C51 在每個機(jī)器周期的 S5P2 時對 INT0、線上中斷請求信號進(jìn)行一次檢測 ,檢測方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。中斷的特點(diǎn)是分時操作，實(shí)時處理和故障處理。實(shí)時控制、故障自動處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。在閑置模式下， CPU停止工作。當(dāng)輸入至內(nèi)部時鐘信號時要通過一個二分頻觸發(fā)器，而對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 3．振蕩器 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。 當(dāng)定時器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時，計(jì)數(shù)器對來自輸入引腳 T0（ ）和T1（ ）的外部信號計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。在單片機(jī)中，定時功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過軟件來進(jìn)行的。 2．定時器 /計(jì)數(shù)器 定時器 /計(jì)數(shù)器（ timer/counter）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡單，使用它對減輕 CPU的負(fù)擔(dān)和簡化外圍 電路都大有好處。 AT89C51 系列單片機(jī)的功能單元 1．并行 I/O 接口： 單片機(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行 I/O 口。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 注意：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 輸入、輸出： ALE/PROG—— 地址鎖存允許信號，輸出。 EA/Vpp—— 片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。 6．?dāng)?shù)據(jù)存儲器選通 —— WR 低電平有效，輸出，片外存儲器寫選通。 4．中斷 —— INT0 外部中斷 0，輸入。在提供這些功能時，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置 1。在編程 /校驗(yàn)期間，接收高位字節(jié)地址。對于 80C51， —— T2，是定時器的計(jì)數(shù)端且位輸入；—— T2EX，是定時器的外部輸入端。 P0口（作為總線時）能驅(qū)動 8個 LSTTL 負(fù)載。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時 間。該芯片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器值保持不變 , 一直到掉電模式被終止。 AT89C51 有間歇、掉電兩種工作模式?？捎?5V電壓編程，而且寫入時間僅 10 毫秒 , 僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與 8751/87C51 的 12V 電壓擦寫相比 , 不易損壞器件 , 沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 AT89C51 基本功能描述如下： AT89C51 是一種低損耗、高性能、 CMOS 八位微處理器，而且在其片種還有 4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫程序存儲器，能重復(fù)寫入 /擦除 1000 次，數(shù)據(jù)保存時間為十年。采用帶中斷的獨(dú)立式 鍵盤 作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，定時不斷給直流電機(jī)驅(qū)動芯片發(fā)送 PWM 波形， H 型驅(qū)動電路完成電機(jī)正，反轉(zhuǎn)控制；同時單片機(jī)不停的將從鍵盤讀取的數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示模塊去顯示，從中不僅能讀取其速 度，而且能知曉其轉(zhuǎn)向及一些溫心提示。設(shè)計(jì)顯示部分 ： 包括液晶顯示部分和 LED數(shù)碼顯示部分 。其間，還包括直流電機(jī)的直接清零、啟動（置數(shù)）、暫停、連續(xù)功能。 LED 數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。設(shè)計(jì)輸入部分 ：這一模塊主要是利用 帶中斷的獨(dú)立式鍵盤 來實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)可以劃分為主控電路（單片機(jī) STC89C52）、直流電機(jī)驅(qū)動電路（采用 L298 設(shè)計(jì)驅(qū)動電路）、液晶顯示按鍵功能電路（ LCD1602）、電源電路、測速電路等模塊，采用 PWM 基本原理，以硬件電路為基礎(chǔ)，以 C語言進(jìn)行程序編寫，只要通過軟件編程，單片機(jī)根據(jù)程序進(jìn)行控制，調(diào)節(jié) PWM 信號占空比，進(jìn)一步控制了 L298 驅(qū)動電路的 PWM 輸入信號，從而控制了直流電機(jī)的電壓，改變電機(jī)電壓的大小就可以改變電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，改變電機(jī)電壓的方向就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向，這樣就可以實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本功能，可以通過 LCD 顯示出 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)功能的不斷提高以及電力電子、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動領(lǐng)域出現(xiàn)了以微機(jī)為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(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)。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)— 電動機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。但缺點(diǎn)是效率低、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。該方案以 驅(qū)動芯片與一些外圍電路。本文對基于 PIC單片 機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的研究，從直流調(diào)速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了單閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。同時，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動機(jī)三大要素組成一個有機(jī)整體。 positive inversion control。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51 單片機(jī)； PWM 調(diào)速； 正反轉(zhuǎn)控制；仿真。并實(shí)現(xiàn)電路的仿真。本課程設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn) PWM調(diào)速器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作。設(shè)計(jì)的整個控制系統(tǒng)，在硬件結(jié)構(gòu)上采用了大量的集成電路模塊，大大簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使整個系統(tǒng)的性能得到提高。 PWM speed。為了滿足運(yùn)行、生產(chǎn)、工藝的要求往往需要對另一類設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行控制：為了減少運(yùn)行損耗，節(jié)約電能也需要對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速 [1]。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的 更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進(jìn)。 隨著微控制器尤其是脈寬調(diào)制 PWM 專門控制芯片的飛速發(fā)展，其對電機(jī)控制方面的應(yīng)用起了很重要的作用，為設(shè)計(jì)性能更高的直流控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。在微機(jī)控制方面，討論了顯示、 PWM、光電編碼盤測速的原理 ,并給出了軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案。這種方法簡單易行，設(shè)備制造方便，價格低廉。但發(fā)電機(jī) — 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺與調(diào)速電動機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵磁設(shè)備，因而體積設(shè)備較多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需要地基、運(yùn)行有噪聲、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 [4]。因此，目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機(jī)組供電、晶閘管勵磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。 直流電動機(jī)具有良好的起動、制動性能，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。另一方面通過測速電路把電機(jī)的轉(zhuǎn)速送給單片機(jī)在通過液晶顯示出來，從而可以直觀的控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 該 直流電機(jī) 系統(tǒng)由以下電路模塊組成： 振蕩器和時鐘電路：這部分電路主要由 80C51 單片機(jī)和一些電容、晶振組成。 液晶顯示部分由 1602LCD液晶顯示 模塊 組成 。 這部分電路主要由 80C51 單片機(jī)的 I/O端口、定時計(jì)數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速 、 減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和了解電機(jī)的轉(zhuǎn)向，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。 設(shè)計(jì) 控制 部分 ：主要獨(dú)立鍵盤輸入 STC89C51 測速系統(tǒng) LED顯示轉(zhuǎn)速 L289 電機(jī)驅(qū)動 直流電機(jī) 由 80C51 單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。 總體設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)組成：直流電機(jī) PWM 調(diào)速方案如圖 所示： 方案說明： 直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 以 AT89C2051 單片機(jī)為控制核心， 由命令輸入模塊 、LCD顯示模塊及電機(jī)驅(qū)動 模塊 組成。而這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。只要程序長度小于 4k, 四個 I/O口全部提供給用戶。 128 8 位內(nèi)部 RAM, 32 位雙向輸入輸出線 , 兩個十六位定時器 /計(jì)時器 , 5 個中斷源 , 兩級中斷優(yōu)先級 , 一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。掉電模式是 VCC電壓 低于電源下限 , 當(dāng)振蕩器停止振動時 , CPU 停止執(zhí)行指令。其與 80C51 引腳結(jié)構(gòu)基本相同， 各引腳功能敘述如下： 1．電源和晶振 VCC—— 運(yùn)行和程序校驗(yàn)時加 +5V GND—— 接地 XTAL1—— 輸入到振蕩器的反向放大器 XTAL2—— 反向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器 （當(dāng)使用外部振蕩器時， XTAL1接地， XTAL2 接收振蕩器信號） RST：復(fù)位輸入。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（需加外部上拉電路）。 P1口可驅(qū)動 4個 LSTTL 負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲器（ ROM 及 RAM）時，輸出高 8位地址。 P3 口提供各種替代功能。 —— TXD（串行輸出口），輸出。 —— T1 定時器 /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入，輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 ALE 可以驅(qū)動 8 個 LSTTL 負(fù)載。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。另外，該引腳被略微拉高。PSEN 可以驅(qū)動 8個 LSTTL 負(fù)載。在訪問片外擴(kuò)展存儲器時，低八位地址和數(shù)據(jù)由 P0 口分時傳送，高八位地址由 P2 口傳送。在單片機(jī)的定時器 T0 或 T1 中，有一個定時器發(fā)生由 0到 1的跳變時，計(jì)數(shù)器增 1，即為計(jì)數(shù)功能；在單片機(jī)內(nèi)部對機(jī)器周期或其分頻進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到定時，這就是定時功能。定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān)，因?yàn)?C51 系列單片機(jī)的一個機(jī)器周期由 12個振蕩脈沖組成，所以，計(jì)數(shù)頻率 fc=fosc/12。計(jì)數(shù)器對外部輸入信號的占空比沒有特別的限制，