【正文】 由于可控硅整流裝置的出現(xiàn), 并得到迅速發(fā)展, 可控硅整流電源已占統(tǒng)治地位。1985年,美國(guó)Ingersol銑床公司生產(chǎn)了采用永磁同步直線電機(jī)的HVM600高速加工中心,。在當(dāng)今的電氣時(shí)代，電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中具有十分重要的意義。隨后又出現(xiàn)了晶闡管、MOSFET、IGBT等為主控元件的調(diào)速裝置。另外，直流電動(dòng)機(jī)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，調(diào)速平滑、方便，調(diào)節(jié)范圍寬，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 課題研究方法設(shè)計(jì)一個(gè)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)C語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的平穩(wěn)調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等功能。這里所說(shuō)的效果基本相同。PWM具有很強(qiáng)的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。 第2章 設(shè)計(jì)方案確定 設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)一個(gè)可控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，并可顯示轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)。于是，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的框圖如圖21所示。調(diào)阻調(diào)速的工作條件是保持勵(lì)磁 F = F n，保持電壓U =UN 。其調(diào)節(jié)過(guò)程大致為改變額定工作電壓 Un使得Ua下降，Ua下降使得n下降，理想空載轉(zhuǎn)速n0 下降。其調(diào)速特性是轉(zhuǎn)速上升，機(jī)械特性曲線變軟。由第二種方法知道，直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與加在電機(jī)兩端電壓有關(guān)，故可選用單片機(jī)產(chǎn)生PWM方波，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。后來(lái)，由于大功率晶體管(GTR)，特別是IGBT功率器件，使直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)才獲得迅猛發(fā)展。 主要引腳AT89C52為8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8 個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，對(duì)端口P0 寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。3．P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門(mén)電路。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。定時(shí)器T2 是一個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng)T2 引腳上外部輸入信號(hào)產(chǎn)生由1 至0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加1，在這種工作方式下，每個(gè)機(jī)器周期的5SP2 期間，對(duì)外部輸入進(jìn)行采樣。2．捕獲方式在捕獲方式下，通過(guò)T2CON 控制位EXEN2 來(lái)選擇兩種方式。3．自動(dòng)重裝載（向上或向下計(jì)數(shù)器）方式當(dāng)定時(shí)器2工作于16位自動(dòng)重裝載方式時(shí)，能對(duì)其編程為向上或向下計(jì)數(shù)方式，這個(gè)功能可通過(guò)特殊功能寄存器T2CON的DCEN 位（允許向下計(jì)數(shù)）來(lái)選擇的。這個(gè)脈沖使EXF2 置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。T2EX引腳為邏輯“1”時(shí)，定時(shí)器向上計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)0FFFFH 向上溢出時(shí)，置位TF2，同時(shí)把16 位計(jì)數(shù)寄存器RCAP2H 和RCAP2L 重裝載到TH2 和TL2 中。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的，定時(shí)器1 用于其它功能。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器時(shí)，與作為定時(shí)器操作是不同的，通常作為定時(shí)器時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期（1/12 振蕩頻率）寄存器的值加1，而作為波特率發(fā)生器使用時(shí)，在每個(gè)狀態(tài)時(shí)間（1/2 振蕩頻率）寄存器的值加1。在波特率發(fā)生器工作方式中，TH2 翻轉(zhuǎn)不能使TF2 置位，故而不產(chǎn)生中斷。因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)狀態(tài)時(shí)間定時(shí)器都會(huì)加1，對(duì)其讀寫(xiě)將得到一個(gè)不確定的數(shù)值。當(dāng)設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 為時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)，C/T2（T2CON .1）=0，T2OE （） =1，必須由TR2（）啟動(dòng)或停止定時(shí)器。由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性以及超大的過(guò)載能力，另外還能實(shí)現(xiàn)快速起動(dòng)、制動(dòng)和逆向運(yùn)轉(zhuǎn)，所以其在冶金工業(yè)、交通運(yùn)輸、航空、國(guó)防中得到了極為廣泛的應(yīng)用，常見(jiàn)電動(dòng)機(jī)構(gòu)造如圖32所示。轉(zhuǎn)子由鐵心、繞組（線圈）、換向器組成。和所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，直流電動(dòng)機(jī)要進(jìn)行能量交換，必須要有耦合磁場(chǎng)，以及與耦合磁場(chǎng)具有相對(duì)運(yùn)行的電路。這時(shí)線圈電磁轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)生了改變，但由于換向器隨同一起旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A總是接觸 N極下的導(dǎo)線，而電刷B總是接觸S極下的導(dǎo)線，故電流流動(dòng)方向發(fā)生改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。L298 PIN FUNCTIONS (refer to the block diagram) 引腳功能見(jiàn)表33所示。3Out 1。11EN A。 IN 42A2A2 輸入端，TTL電平兼容13。按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽(yáng)極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。圖34 七段數(shù)碼管引腳定義靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng)CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。 限流電阻的選擇使用LED數(shù)碼管時(shí)，不能讓LED一直工作在最大額定值，否則易燒壞數(shù)碼管。當(dāng)然還要考慮電源的功率要滿足后面電路功耗的要求，并且最好要有一定的裕度。通常情況下LED這樣的元件在網(wǎng)上都找不到相對(duì)應(yīng)的技術(shù)資料，這時(shí)候可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，估算出限流電阻的大小。 總體設(shè)計(jì)電路圖綜合以上模塊，即可得總體硬件電路，如圖36所示，圖中直流電機(jī)通過(guò)L298進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，（T1）相連，T1傳送出PWM脈沖。顯示數(shù)碼管選用的是6位一體的7段共陽(yáng)數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)由單片機(jī)P1口來(lái)傳送，~。Proteus軟件是英國(guó)Labcenter Electronics公司出版的EDA工具軟件，該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 ProteusKeil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil公司是一家業(yè)界領(lǐng)先的微控制器（MCU）軟件開(kāi)發(fā)工具的獨(dú)立供應(yīng)商。其Keil C51編譯器自1988年引入市場(chǎng)以來(lái)成為事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并支持超過(guò)500種8051變種。C51已被完全集成到uVision2的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。RealView MDK集成了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)，包括Keil μVision3集成開(kāi)發(fā)環(huán)境與RealView編譯器。新版本支持更多最新的ARM芯片，還添加了一些其他新功能。速度值轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù)傳送數(shù)碼管片選控制信號(hào)速度顯示子程序片選顯示位數(shù)清零圖42 速度顯示子程序流程圖數(shù)碼管顯示時(shí)，必須選定一段時(shí)間更新，否則頻率太高易燒壞數(shù)碼管，為此可選T1定時(shí)器計(jì)數(shù)然后到1s后產(chǎn)生中斷，程序流程圖如圖43所示。 //速度檢測(cè)輸入端bit FLAG=0。 //速度等級(jí)0~20unsigned char code dispbit[6]={0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01}。unsigned int discount=0。unsigned int time=0。 //前一秒轉(zhuǎn)數(shù)void show()。 //開(kāi)外部中斷0 IT0=1。 TR1=1。 //計(jì)算前一秒轉(zhuǎn)速 FLAG=0。tt10。 //速度加 } } if(~SPEED_DOWN) //減速按鍵動(dòng)作響應(yīng) { for(tt=0。 if(speed0) speed。 TH1=252。 else PWM=0。 } TR1=1。其程序清單主要如下：/*****轉(zhuǎn)速顯示子程序*****/void show(){ unsigned int i。 } i=0。 temp[0]=x%10。 } P0=dispbit[discount]。 //小數(shù)點(diǎn)段選碼 for(i=500。 } discount++。圖45 電機(jī)正轉(zhuǎn)圖用Proteus仿真該系統(tǒng)時(shí)，保持電機(jī)正轉(zhuǎn)連續(xù)兩次按加速按鍵即SPEED_UP，其效果如圖46所示。利用51系列的單片機(jī)為處理器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速，具有控制精度高，可靠性強(qiáng)和易調(diào)整等特點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的性能，對(duì)于簡(jiǎn)易速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。找出錯(cuò)誤后所在，更改后重新編繹運(yùn)行系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,.[2] Plunkett AB. 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