【正文】 大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分十分復(fù)雜，功能很單一，并且系統(tǒng)非常不靈活，調(diào)速困難，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和使用范圍的推廣。目前，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没?，伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段，智能化，高可靠性已成為它發(fā)展的必然趨勢(shì)。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電動(dòng)機(jī)又一直占據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。（1）旋轉(zhuǎn)交流機(jī)組就是GM系統(tǒng)，用交流電動(dòng)機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組組成機(jī)組，來(lái)獲得可調(diào)的直流電壓。（3）直流斬波器和脈寬調(diào)制交換器采用的是PWM技術(shù)，用不可控整流電源供電或直流電源供電，利用直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器產(chǎn)生可變的平均電壓。（1）可以通過(guò)采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)和關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)不斷地切換開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)整電機(jī)的速度。這個(gè)方案調(diào)速性優(yōu)良、調(diào)速范圍很廣并且可以實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。PWM的軟件實(shí)現(xiàn)方式：（1）采用軟件延時(shí)，但這種方式下的精度不高，且占用處理器資源。 PWM 調(diào)速工作方式（1）雙極性工作制。 由于單極性工作制電壓中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動(dòng)也比雙極性工作制的小，所以我們選用了單極性工作制。 鍵盤(pán)方案的選擇 （1）采用矩陣式鍵盤(pán)，這種方法可以由較少的I/O口實(shí)現(xiàn)數(shù)目較多的鍵盤(pán)。比較較簡(jiǎn)單，鑒于系統(tǒng)需要的鍵盤(pán)數(shù)不多，且有空余的 I/O 口，所以選用該種方案。其基本思想是利用89C52單片，通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)中斷來(lái)產(chǎn)生并且調(diào)正PWM的占空比，控制電機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （3）以該系統(tǒng)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，使用PWM控制電機(jī)調(diào)速。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：芯片中共有256個(gè)RAM單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128個(gè)單元，其地址為00H—，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)部RAM。 串行口：它用來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為12MHz。P1口管腳寫(xiě)入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故，在 flash 在編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P3口 ：也是準(zhǔn)雙向I/O口，輸出級(jí)接有內(nèi)部上拉電阻，作輸入時(shí)，必須先向相應(yīng)的端口鎖存器寫(xiě)入1。 ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 （3）實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速，測(cè)出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，與設(shè)定的值相比較形成偏差并且根據(jù)偏差調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。測(cè)速反饋模塊測(cè)出當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速與給定8052的速度的比較，進(jìn)而做出相應(yīng)的改變。電動(dòng)機(jī)可以分為控制電動(dòng)機(jī)和功率電動(dòng)機(jī)，其中控制電動(dòng)機(jī)分別為（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；（2）伺服電動(dòng)機(jī)；(3)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。從直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式： U—電樞兩端的電壓 Ia—流過(guò)電樞的電流Ra—電樞電路電阻 Ce—直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)常數(shù)—?jiǎng)?lì)磁磁通可知，調(diào)速的方法有兩種：1） 電樞控制，即用調(diào)節(jié)電壓或者在電樞電路中接入調(diào)速電阻來(lái)調(diào)速。 電樞電路中接入調(diào)速電阻的情況：電樞電路接入調(diào)速電阻R后，由式可見(jiàn)，機(jī)械特性的斜率將隨之增大，它和負(fù)載特性Tl+To的交點(diǎn)將逐步下移，于是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。這種調(diào)速方法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單且方便，且效率高，缺點(diǎn)是隨著轉(zhuǎn)速和電樞電流的增加，電機(jī)的溫升升高，換向變壞，轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)還可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。 PWM法是通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)電樞電壓的接通時(shí)間與通電周期的比值來(lái)控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 調(diào)速通常通過(guò)給定環(huán)節(jié)，中間放大環(huán)節(jié)，校正環(huán)節(jié)，反饋環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)通常由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和信息控制裝置三部分組成。這樣就可以通過(guò)PWM調(diào)節(jié)加在電機(jī)兩端的平均電壓，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同, 是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波，正弦半波N 等分，看成N 個(gè)相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等，如圖（36）a用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積( 沖量) 相等，寬度按正弦規(guī)律變化，如圖（36）b 所示。如8 位的PWM, 理論上分辨率1:255( 單斜率) , 16 位的PWM 分辨率就是1: 65535。產(chǎn)生的脈沖寬度及其精確，誤差只有幾個(gè)微妙。一般較典型的單片機(jī)的有兩個(gè)定時(shí)器分別是T0和T1。電機(jī)調(diào)速模塊由單片機(jī)AT89C52 和雙L298N驅(qū)動(dòng)器組成，L298N可以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及通過(guò)產(chǎn)生定頻的PWM脈沖，驅(qū)動(dòng)電機(jī)按系統(tǒng)要求做相應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)在完成整個(gè)功能模塊的搭建，還要考慮到安全性穩(wěn)定性等的要求，比如就要在電機(jī)兩端安裝續(xù)流二極管，起到續(xù)流保護(hù)作用，防止電動(dòng)機(jī)改變運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，最終損壞芯片。EN A，EN B接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。最終完成整個(gè)數(shù)據(jù)的顯示。論文將五個(gè)按鍵和單片機(jī)的P1口相連，用掃描的方式判斷，若沒(méi)有鍵按下時(shí)，則P1口應(yīng)全是高電平即是0XFF。 本次論文利用霍爾開(kāi)關(guān)元件測(cè)量轉(zhuǎn)速的。將ADC0809的位選信號(hào) ADD A、ADD B 和ADD C直接接地，考慮到Proteus仿真的可行性，通過(guò)運(yùn)放放大器放大從電阻上采樣輸入，進(jìn)入ADC0809芯片的IN0引腳。（4）直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束；（5）當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。在進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換之前，要啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方法：ABC=000，因?yàn)槲覀冎徊蓸与娏髦恍枰宦贰?閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性：根據(jù)自控原理，反饋控制的閉環(huán)系統(tǒng)是按被調(diào)量的偏差進(jìn)行控制系統(tǒng)的，只要被調(diào)量出現(xiàn)偏差，它就會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生糾正偏差的作用。考慮到閉環(huán)的較多于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)我們本來(lái)打算設(shè)計(jì)模擬電流閉環(huán)和速度閉環(huán)的設(shè)計(jì)，但是由于我們所采用的硬件設(shè)計(jì)L298功率較大，調(diào)試的過(guò)程中易發(fā)熱受損，且在驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)單片機(jī)也會(huì)因較長(zhǎng)時(shí)間驅(qū)動(dòng)易被燒壞，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)當(dāng)前速度到指定值，因此，我們只是在測(cè)速顯示時(shí)，使電機(jī)運(yùn)行在速度最大值時(shí)，會(huì)顯示“TOP SPEED”。常用的高級(jí)語(yǔ)言有C語(yǔ)言、PL/M語(yǔ)言、BASIC語(yǔ)言等。C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言具有豐富的庫(kù)函數(shù)，編程簡(jiǎn)單，能使開(kāi)發(fā)周期大大縮短，程序可讀性強(qiáng)，便于修改。主程序中有定時(shí)器初始化，兩個(gè)定時(shí)器中斷子程序，外部中斷服務(wù)程序，和采樣電流的處理子程序。其中兩個(gè)定時(shí)器中斷主要是來(lái)控制產(chǎn)生PWM脈沖，從而通過(guò)控制定時(shí)計(jì)數(shù)器的初值的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比的變化以達(dá)到要求。（2）利用IN3控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，IN4輸入PWM波驅(qū)動(dòng)電機(jī)的加減速，用ENB使能，高電平時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，低電平時(shí)電機(jī)停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)IN3=0，IN4=1 時(shí) 電機(jī)正轉(zhuǎn)； 當(dāng) IN3=1，IN4=0 時(shí) 電機(jī)反轉(zhuǎn) ； 當(dāng)ENB =1， 端口輸出的PWM波形發(fā)生變化時(shí)則分別high 和low 來(lái)控制電機(jī)的加減速。在本次設(shè)計(jì)中定時(shí)/計(jì)數(shù)器選用工作方式1,其中方式1是16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，加1計(jì)數(shù)器由TH0(TH1)的8位和TL0(TL1)的8位構(gòu)成。必須注意加法計(jì)數(shù)器溢出后，必須用程序重新對(duì)TH0(TH1)、TL0(TL1)設(shè)置初值，否則下一次加法計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。而T1的初值增加時(shí)，則低電平的占空比減少，則轉(zhuǎn)速增加。在按鍵程序中主要不斷的循環(huán)判斷按鍵的狀態(tài)，并對(duì)按鍵做好消抖工作即可。 圖54 LCD 1602 顯示流程圖本次設(shè)計(jì)采用LCD1602，在顯示中分別有顯示字符和顯示數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速+單位的顯示即（V:+ 20r/min),1602顯示主要依靠三個(gè)控制端分別為：RS—寄存器選擇輸入端；R/W—讀寫(xiě)信號(hào)輸入端；E—使能端。 測(cè)速程序的設(shè)計(jì) 在一周期內(nèi)通過(guò)霍爾數(shù)脈沖計(jì)數(shù)增加，然后將計(jì)數(shù)的值送給1602顯示。第六章 系統(tǒng)功能調(diào)試 調(diào)試軟件的介紹 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)。它提供了30個(gè)元器件庫(kù)，數(shù)千中元器件。 Proteus提供多種激勵(lì)源，豐富的虛擬儀器，生動(dòng)的仿真顯示，提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)體實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，主要還能支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，因此我們選用Proteus來(lái)仿真。此開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供了豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，另外重要的一點(diǎn)是它生成目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil uvision3是一套在windows環(huán)境下，8051單芯片整合開(kāi)發(fā)的借口軟件，它具備完善的項(xiàng)目管理系統(tǒng)，提供編輯器以編寫(xiě)程序及說(shuō)明文件，可以協(xié)助編寫(xiě)，翻譯，除錯(cuò)和測(cè)試嵌入式系統(tǒng)程序。項(xiàng)目?jī)?nèi)的程序文件來(lái)源有兩種方式，一種是將已經(jīng)存在的程序文件直接加入項(xiàng)目中；另一種是選擇File菜單中的New指令，建立一個(gè)新的新檔案。 （4）編譯與鏈接。也可以分別按下兩個(gè)轉(zhuǎn)向鍵使之分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)向的目的。 圖62 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的Proteus圖　調(diào)速前的正轉(zhuǎn)波形圖 圖63 電機(jī)正轉(zhuǎn)是的脈沖波形占空比圖調(diào)速后的波形圖 圖64電機(jī)減速后的脈沖波形占空比圖軟件設(shè)計(jì)完成后要進(jìn)行軟件調(diào)試。通過(guò)單步運(yùn)行可以準(zhǔn)確的觀察出程序中的每條指令執(zhí)行情況，從而確定是硬件錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤還是程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。單步調(diào)試完成后，就可以把多個(gè)模塊一起調(diào)試，可以準(zhǔn)確并快速的查找出錯(cuò)誤所在原因。當(dāng)各個(gè)程序模塊都調(diào)試成功后，再將所用模塊連接起來(lái)進(jìn)行聯(lián)調(diào)，以解決在程序模塊連接中可能出現(xiàn)的邏輯錯(cuò)誤。 第七章 個(gè)人總結(jié) 這是大學(xué)最后一次，也是我們這四年來(lái)對(duì)所學(xué)的知識(shí)和動(dòng)手能力共同積累的一個(gè)檢驗(yàn)，我們需要在大四充分的安排我們的時(shí)間來(lái)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，并且做好進(jìn)入社會(huì)的過(guò)渡。整個(gè)設(shè)計(jì)都是基于我們付出了一番努力，首先整理資料，然后開(kāi)始繪制簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路，進(jìn)而不斷地仿真調(diào)試，最終使電機(jī)能夠平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)其調(diào)速的功能。unsigned int SpeedCount = 0。int FLAG_DIS = 0。 //兩個(gè)定時(shí)器都是方式1 EA = 1。 TR1 = 0。 TH1 = HigCount/256。 //測(cè)速計(jì)數(shù)的變量 if(DisplayCount=0x1F4) { EX0 = 0。 START = 0。 SpeedCount = 0。 }} void time1_int(void) interrupt 3 using 3 //TIMER1_ISR { TR1=0。 TR0=1。 ID7 = P07 amp。 ID5 = P03 amp。 ID3 = P01 amp。 ID1 = P05 amp。 //將模數(shù)轉(zhuǎn)換出來(lái)的值變成一個(gè)8位數(shù) FI = ID * 。 displaydata_I()。 Inittimer()。 ZhengZ()。 SpeedUp()。 STOP()。 extern FLAG_DIS。 FLAG_DIS = 0。 }void FanZ(void) //反轉(zhuǎn)處理{ IN3 = 1。 init1602()。 IN4 = 1。 FLAG_DIS = 0。 HigCount = 0xFF00。 EX0 = 0。 displaychar(SPEED: r/M)。 input(0x80)。 } else { HigCount = HigCount+10。 TR1 = 1。 input(0x80)。 if(HigCount = 0xFA00) { init1602()。 HigCount = 0xFA00。 TL1 = HigCount%256。extern SpeedCount。 for(i=0。j++)。 //使能 P0 = 。 P2_2 = 0。 P2_2=1。 //P3_5 = 1。 //清屏 input(0x06)。 //顯示第一行首地址}void displaychar(char *dat) //顯示字符{ P2_0=1。 P2_2 = 0。 } P0 = 0XFF。 wei[1] = SpeedCount/100%10。 if(wei[1]==0) { wei[1] = 0xF0。i4。 input(0x84)。 input(0x86)。 wei[0] = NI/1000。 if(wei[0]==0) { wei[0] = 0xF0。 for(i=0。 inputdata(wei[0]+0x30)。 inputdata(wei[2]+0x30)