【正文】 轉換電路產生適合頻率的正弦波，把正弦波和三角波發(fā)生器產生的三角波輸入比較器 ，產生 PWM 波， 驅動部分 PWM 波通過 L9110 芯片將電壓加在直流電動機上，使其旋轉，通過單片機輸出不同頻率的正弦波來調節(jié)電動機的轉速。 ............................................. 24 常用電路 ............................................. 25 穩(wěn)壓電源電路 .............................................. 29 原理 ................................................. 29 LM7812 穩(wěn)壓芯片 ...................................... 29 LCR 0202 線性光耦 .......................................... 29 介紹 ................................................. 29 IV ............................. 錯誤 !未定義書簽。 邏輯表達式 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 V 1 第一章 緒論 直流電機概述 電動機簡稱電機，是使機械能與電能相互轉換的機械，直流電機把直流電能轉化為機械能。 直流電機有一下 4 個方面的優(yōu)點： （ 1） 調速范圍廣，且易于平滑調節(jié)。 所以，在調速要求高的場所，如軋鋼機、輪船推進器、電車、電氣鐵道牽引、高爐送料、造紙、紡織、拖動、吊車、挖掘機、卷揚機拖動等方面，直流電機均得到了廣泛的應用。 —— 電機啟動時所產生的旋轉力矩。 —— 因為電樞繞組由金屬線圈組成，必然存在電感，從改善電機運行性能的角度來說，電樞電感越小越好。測定機械時間常數(shù)時，電機應處于空載運行狀態(tài)并施加階躍性質的階躍電壓。對于復雜的電機控制，則要用微機控制其電壓、轉矩、電流、轉速、轉角等等，使電機按設定的命令準確工作。 數(shù)字式直流調速控制器由軟件編程控制，工作穩(wěn)定，不易受外界干擾，可靠性高。軟件的模塊化結構可方便地對應用程序實時增加、更改，當實際系統(tǒng)變化時也可以徹底更新。 數(shù)字控制不但簡化了系統(tǒng)的硬件結構，使維修方便，減少了故障的發(fā)生率，而且可以方便地對外部或內部信息實現(xiàn)數(shù)字濾波，提高抗干擾能力。特別采用了微機及其他先進技術，數(shù)字式直流調速系統(tǒng)精度高、抗外界干擾，在國內外應用廣泛，全數(shù)字式直流調速系統(tǒng)的推出，為工程應用提供了優(yōu)越的條件。 軟件設計 用 C 語言編寫電機正反轉、加減速、數(shù)碼管和 LED 送顯、測速程序、并根據(jù)電機轉速和控制電壓設計用 STC89C516RD 單片機和 DAC0832 產生SPWM 波 的程序。 第二類，編程控 制引腳。 RST 是單片機的復位引腳。 P0 口：雙向 8 位三態(tài) I/O口， P1口：準雙向 8 位 I/O 口， P2 口：準雙向 8 位 I/O 口， P3 口：準雙向 8 位 I/O 口，作為第一功能使用時當做普通 I/O 口，與 P1 口相似。使用現(xiàn) 有 芯片可以少用 CPU 的資源 ，但成本 提高 ， 使 用軟件 來做 靈活性 較好 ， CPU 開銷 也很少 ， 從而降低 開發(fā)成本。而行列式 的 用在按鍵需求較多的情形下。 獨立按鍵的原理是：單片機的 I/O 既可以作為輸出也可以作為輸入使用，當檢測按鍵時用的是它的輸入功能，因為獨立按鍵的一端接地，另一端與單片機的 I/O 相接，開始時先給該 I/O 口賦一個高電平，然后讓單片機不斷地檢測該 I/O 口是否變?yōu)榈碗娖?，當按鍵閉合時，即相當于該 I/O口通過按鍵與地相接，變?yōu)榈碗娖剑绦蛞坏z測到 I/O口變?yōu)榈碗娖奖硎景聪铝税存I，然后執(zhí)行相應的指令。 也就是說 當按下按鍵時，觸點不會 快 速 穩(wěn)定 接通，釋放按鍵時，觸點也不會 馬上 斷開， 必須 經過一段時間的抖動才能穩(wěn)定 ，不同 的 按鍵材料，抖動時間也各不相同。當我們把數(shù)碼管的任一陽極加一個高電平時，對應的這個發(fā)光二極管就亮了，如果想要顯示一個“ 8”字，并且把右下角的小數(shù)點也點亮的話，可以給 8 個陽極全部送高電平。 數(shù)碼管 有 10 個引腳，二位數(shù)碼管也是 10 個引腳，四位數(shù)碼管是 12個引腳。如圖25 所示，當信號處于高電平時，電機通電轉動，由于電機軸具有慣性，當信號處于低電平時，電機仍會繼續(xù)轉動，等待下一個高電平的到來，電機就這樣轉動下去。在正弦波低于三角波的部分，輸出低電平，如圖 26 的 5,6,7 部分，通過調節(jié)正弦波的頻率，來調節(jié) PWM 波的頻率，進而控制 PWM 波的占空比，達到調速的目的。使用兩個寄存器（輸入寄存器和 DAC 寄存器 )的好處是可以進行兩級緩沖操作，使該操作有更大的靈活性，其轉換原理與T 型解碼網絡一樣，因為片內存在輸入數(shù)據(jù)寄存器，故可徑直和單片機接口相接， DAC0832 輸出的是電流，當輸出需要轉換為電壓時，可外接運算放大器。 ， 20mW。 DI0到 DI7— 數(shù)據(jù)輸入端， TTL晶體管電平，有效時間應該至少 90ns。 Iout2—— 電流輸出口，其值與 Iout1 端電流之和為一個常數(shù)。 ILE—— 數(shù)據(jù)鎖存控制信號輸入口，高電平有效。由倒 T 型 R— 2R 電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓 VREF 四大部分組成。輸入可有 25628? 個不同的狀態(tài)，輸出為 256 個電壓中的一種。 反射式光電開關也屬于光電傳感器 的一種 ，它主要的 原理 是發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉化成電流 的 變化 達到被檢 測 的目的 。這樣便在測量電路的輸出端 OUT端輸出矩形波，電機 14 的轉速越快，矩形波的頻率也越高，相應的每秒獲得的計數(shù)脈沖就越多，當狹縫數(shù)目增加時，同一時間內，采集的脈沖數(shù)目變 大，計數(shù)誤差變小 從而數(shù)碼管的示數(shù)就變大 ， 。輸出口有內置鉗位功能的二極管，使用于感性負載的情況；單片 IC 涵蓋控制功能和驅動功能；高壓時具備管腳保護功能； L9110 是為控制和驅動電機的電路元件，把分立的電氣元件安裝在單片 IC 之中，是外圍電路 成本降低，整體可靠性高，電平輸入可兼容TTL/CMOS，抗外界干擾；兩個 out 端驅動電機正反轉，電流驅動能力強，L9110 芯片電氣特性如表 21 所示。 表 21 L9110驅動芯片電氣特性表 表 22 L9110驅動芯片真值表 符 號 參 數(shù) 范 圍 單 位 最小 最大 典型 Vcc 電 源電壓 6 12 V Idd 靜態(tài)電流 —— 0 2 uA Iin 操作電流 200 350 500 uA IC 持續(xù)輸出電流 750 800 850 mA IMax 電流峰值 —— 1500 2020 mA IA IB OA OB H L H L L H L H L L L L 16 三角波發(fā)生器工作原理 555 定時器 結構組成 和 工作原理 如圖 圖 211 三五定時器電路組成圖 圖 212 三五定時器引腳圖 的工作原理 電壓比較器 內置其中 ，一個 是 RS 觸發(fā)器，一個 是 放電開關 T，三 個 5KΩ的電阻構成分壓 從而得到 比較器的參考電壓，高電平比較器 C1 同相端和低電平比較器 C2 的反相端的電平為 和 Vc31 。平時該 口斷 路或 者 接 到 Vc 。開關 S1 可以選擇不同容量的定時電容，實現(xiàn)頻率的切換。 這種三角波發(fā)生器結構簡單，輸出信號穩(wěn)定，功耗低，比較適合在一——TR 觸發(fā) TH 閾值 —R 復位 DIS放電端 OUT輸出 Vcc31? Vcc32 H 導通 L Vcc31? Vcc32? H 原狀態(tài) Vcc31? H 截止 H L 導通 L 18 般性的實驗中采用。 它的 操作電壓范圍： ~， 低輸入電流： 該器件 由 CMOS 器件 制成， 抵抗高噪聲特性好。這種 電路可以驅動大 容量電容 或 小 阻抗 值的負載 ，可直接 連接 系統(tǒng)總線并驅動總線，而不需要外接口。 圖 214 74HC573引腳圖 74HC573 在本設計中的作用 在 LED 和數(shù)碼管顯示方面，要維持一個數(shù)據(jù)的顯示，往往要持續(xù)的快速的刷新。當 單片機 把 速度數(shù)據(jù)信息 傳輸?shù)芥i 存器并將其鎖存后，鎖存器的輸出引腳便會一直保持數(shù)據(jù)狀到下一次鎖存新的數(shù)據(jù)為止。節(jié)省了寶貴的 單片機時間。 74HC138有 3個 特別使能輸入端： E1和 E2（低 電平 有效）和 E3（ 高 電平 有效）。74HC138根據(jù) 三位二進制輸入碼和賦能輸入條件 ,8個輸出 口 譯出一個低電平。 74HC138譯碼器引腳圖 如圖 215所示?，F(xiàn)今放大器種類繁多，一般仍以運算放大器應用較為廣泛 。 （輸入級）和恒流源電路（輸出級）。 12V 至177。 一般來說， 放大器的理想 的 增益 是?，實際使用 時 可 達到的是 105至 106倍， 因此 差動輸入跟 放大 后 的 輸出 相比較幾乎 是 零。圖 220為放大倍數(shù)為 1倍的緩沖電路，當 a 點電壓為 V1時， Vo=V1。此電路可以得到 (R1/R2)倍的輸出，當 a 點電位為 0V 時，其輸出電流為 V1/R2，則 27 圖 222 反相放大電路圖 圖 223是能夠將兩個輸入電壓 V V2的電壓 的 差值放大的電路，利用將輸出電壓 接回 反相 端 的負反饋電路，可 計算出 R1/R2倍的放大 倍數(shù) 。放大倍數(shù)為 倍，經過放大后輸出的電壓為 ，符合技術要求。 該芯片 最大輸出電流 。對于 lm78xx正壓系列，輸入是最高電位，是 1 腳， 3 腳 是 地端 ， 為最低電位，如附圖所示。DAC0832 芯片的 Vcc 端和 ILE 端也是接 12V。 74LS04 和 74LS00 芯片的工作電源是 5V。輸出量沒有極性。采用 PPO 材料封裝，可承受高溫。 圖 230 線性光耦外形圖 圖 231 線性光耦原理圖 經過查閱相關手冊， 817 光耦中的發(fā)光二極管 的耐壓值在不能高于，空載狀況下， 電動機的輸出最大電流為 A。 CC4051 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插（ D）、熔封陶瓷雙列直插（ J）、塑料雙列直插（ P）和陶瓷片狀載體（ C） 4 種封裝形式。 1當 INH 輸入端＝ “1”時，通道 全部關斷 。 邏輯表達式 如圖 234所示。它同時 具有高級語言 和 匯編語言的特點。 C 語言和匯編語言都可以在其中運行。 主程序設計 本設計主要分為按鍵模塊、 數(shù)碼管顯示 模塊 、 D/A 模塊、 轉速檢測模塊 等 四 大模塊。 6 個按鍵都有獨自的功能，具體分為 加速鍵、減速鍵、正轉鍵、反轉鍵、停止鍵， 其程序流程圖如圖 33 所示。 39 顯示模塊 本設計采用了 6 個數(shù)碼管來顯示電機的轉速，其中低 5 位用來顯示電機的轉速，最高位為標志位顯示位。 軟件輸出數(shù)據(jù) 的 輸出，與硬件電路搭配，顯示子程序流程圖如圖34 所示。；第 2 點的角度為 360176。 轉速檢測模塊 測速是實現(xiàn)調速的重要前提，對于小型電機測速，常用脈沖發(fā)生器測速，常用兩種方法 : 法 ，在一定的時間間隔 T 內，對脈沖發(fā)生器產生的脈沖進行計數(shù)，得到與轉速成正比的脈沖數(shù)。使用光電編碼器測速，電機軸上的光電碼盤均勻刻了 4 個細縫， 如圖 35 光電編碼器的紅外端向與之相對的三極管發(fā)射紅外線，當紅外光被碼盤擋住時，三極管的集電極輸出高電平，當紅外光射過光電碼盤的細縫時，三極管的集電極輸出低電平，輸出到 單片機 T1計數(shù)器的波形就會出現(xiàn)下降沿脈沖， 使用定時器 T0 來 定時 ，使用計數(shù)器 T1 來計數(shù)，計數(shù)器的計數(shù)值 假 設為 n,每出現(xiàn)一次下降沿脈沖， T1計數(shù)器就加 1,T0定 時時間設定為 100ms,當定時 100ms到后， T1 計數(shù)器送出計數(shù)值，并自動清零，則轉速就是 ?? nv （轉/分）。 每個模塊都給出了詳細的分析說明。按一下加鍵，電機轉速變快，數(shù)碼管示數(shù)增