【正文】 中必不 可少。所以，單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機(jī)最大的特征。 世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到 32 位，應(yīng)有盡有，有與主流 C51 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。當(dāng)前能夠用于計(jì)算機(jī)仿真學(xué)習(xí)單片機(jī)的軟件也已日趨成熟，比如 Keil都出了 以上版本， Proteus 也出了 以上版本，而各種集成開發(fā)環(huán)境更是層出不窮，極大地方便了學(xué)生通過計(jì)算機(jī)仿真學(xué)習(xí)單片機(jī)。 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 4 第二章 PWM 調(diào)速技術(shù) PWM 的基本原理 PWM 信號簡介 脈寬調(diào)制 (PWM:Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中 [1]。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。讓信號保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。在接收端，通過適當(dāng)?shù)?RC 或 LC 網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號還原為模擬形式。 由于 PWM 可以同時實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。 在 70 年代開始至 80 年代初，由于當(dāng)時大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般最高不超過 5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振動引起人們的關(guān)注。 PWM 調(diào)速原理 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控 制要求的一種電壓調(diào)整方法。也正因?yàn)槿绱耍?PWM又被稱為 “開關(guān)驅(qū)動裝置 ”。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想 PWM 調(diào)速系統(tǒng)按有無反饋可以分成開環(huán) PWM 調(diào)速系統(tǒng)系統(tǒng)和閉環(huán) PWM 調(diào)速系統(tǒng)的系統(tǒng) [8]，閉環(huán)系統(tǒng)有著良好 的速度性能，使控制信號與電機(jī)速度基本保持同步，但是需要器件多，成本較高，而且硬件和軟件設(shè)計(jì)相對開環(huán)系統(tǒng)而言要困難。晶振片 (CRYSTAL)用于產(chǎn)生時鐘頻率，該晶振能產(chǎn)生 12MHz 的頻率。單片機(jī) 引腳接 單刀雙擲開關(guān)至 L293D 的 IN1 或 IN2 引腳， 接 單刀雙擲開關(guān)至湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 8 L293D 的 IN1 或 IN2 引腳，而電機(jī)接在 L293D 的 OUT1 和 OUT2 引腳兩端。 AT89C51 單片機(jī)簡介 AT89C51 是 一種與 8051 兼容的 帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM： Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 GND：接地。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ALE/PROG：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地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外 部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 功率放大驅(qū)動芯片介紹 在直流電動機(jī)的驅(qū)動中 , 對大功率的電動機(jī)常采用 IGBT 作為主開關(guān)元件 。其引腳排列如下圖 所示， L293D 可驅(qū)動 2 個電機(jī)， OUTl、 OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2個電動機(jī)。 第 16 腳：接邏輯控制的 +5V電源。 第 8 腳：接電機(jī)驅(qū)動電源，最高可達(dá) 50V。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) C 語言程序設(shè)計(jì) /* 名稱：獨(dú)立按鍵 控制直流電機(jī)調(diào)速 */ 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 13 include //包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義 define KeyPort P1 define DataPort P0 //定義數(shù)據(jù)端口 程序中遇到 DataPort 則用 P0 替換 sbit DCOUT = P3^1。 //ms 級延時 unsigned char KeyScan(void)。 Init_Timer0()。 } } } /* uS 延時函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t，無返回值 unsigned char 是定義無符號字符變量，其值的范圍是 0~255 這里使用晶振 12M，精確延時請使用匯編 ,大致延時 長 度如下 T=tx2+5 uS */ void DelayUs2x(unsigned char t) { while(t)。 //使用模式 1， 16 位定時器，使用 |符號可以在使用多個定時器時不受影響 //TH0=0x00。 //定時器中斷打開 TR0=1。 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 16 if (count==PWM_ON) { DCOUT = 0。 } } /* 按鍵掃描函數(shù)，返回掃描鍵值 */ unsigned char KeyScan(void) { unsigned char keyvalue。 switch(keyvalue) { 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 17 case 0xfe:return 1。 case 0xfb:return 3。 case 0xef:return 5。 case 0xbf:return 7。 default:return 0。仿真時，在 AT89C51 上加載 Hex 文件，即可實(shí)現(xiàn)仿真。 它能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的效能 ，為 簡易速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。很多問題經(jīng)過老師們和同學(xué)們的幫助，才最終解決。 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 23 附錄 A Proteus 的介紹與使用 Proteus 的介紹 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 (3)Proteus 軟件所提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。出現(xiàn)如 圖 。再依次輸入 CAP， CAPELEC， CRYSTAL， L293D， MOTORDC， RES，依次 OK。 圖 元件屬性編輯器 湖南人文科技學(xué)院課程設(shè)計(jì) 26 如上圖所示，填好目標(biāo) HEX 文件，和時鐘頻率。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 2. Keil C51 單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或tScope51 使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中 [14]。編譯成功后，在相應(yīng)文件夾下找到后綴為 HEX 的文件相應(yīng)文件導(dǎo)入到 Proteus 的 工