【正文】 化、高可靠性及低成本。近年來，一些 先進國家陸續(xù)推出并大量使用以微機為控制核心的直流電氣傳動裝置，如西門子公司的 SIMOREG K 6RA2ABB 公司的 PAD/PSD 等等。電動機控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，永磁材料技術(shù)，微機應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。其中，脈寬調(diào)制（ PWM）方法，變頻技術(shù)在直流調(diào)速和交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。 在那些對電動機控制系統(tǒng)的性能要求較高的場合（如數(shù)控機床，工業(yè)縫紉機，磁盤驅(qū)動器，打印機，傳真機等設(shè)備中，要求電動機實現(xiàn)精確定位，適應(yīng)劇烈負載變化），傳統(tǒng)的控制算法已難以滿足系統(tǒng)要求。 微機，出現(xiàn)于 20 世紀 70 年代，隨著大規(guī)模及超大規(guī) 模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微機的性能越來越高，價格越來越便宜。在各種機床設(shè)備及生產(chǎn)流水線中，現(xiàn)在已普遍采用微機的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電機的動作。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了 學(xué)科之間的界限，結(jié)合 現(xiàn)代控制理論 思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振波開關(guān)技術(shù)將會成為 PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。在電壓型 PWM 整流器控制技術(shù)方面，滯環(huán)電流控制、瞬時值比較法電流控制、固定開關(guān)頻率的 PWM 控制、預(yù)測電流解耦控制、非線性系統(tǒng)反饋解耦控制、單周期控制、無電流傳感器的三相PWM 整流器控制策略均得到研究。如上所述，電機可完成正傳、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止、在顯示器顯示轉(zhuǎn)速。設(shè)計輸入部分：這一模塊主要是利用帶中斷的獨立式鍵盤來實現(xiàn)。 LED 數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。其間，還包括直流電機的直接清零、啟動（置數(shù)）、暫停、連續(xù)功能。設(shè)計顯示部分：包括液晶顯示部分和 LED 數(shù)碼顯示部分。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。很多公司都有 51 系列的兼容機型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。下面是單片機的主要發(fā)展趨勢。 低功耗化 單片機的功耗已從 Ma 級 ，甚至 1uA 以下；使用電壓在 3~6V 之間，完全適應(yīng)電池工作。低電壓供電的單片機電源下限已可達 1~2V。但在需要復(fù)雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。采用精簡指令集（ RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運行速度。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種外圍功能器件集成在片內(nèi)。特別是 IC、 SPI 等串行總線的引入，可以使單片機的引腳設(shè)計得更少，單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。 （ 3）控制功能強 單片機指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。 ⒈ 電源 : ⑴ VCC 芯片電源，接 +5V； ⑵ VSS 接地端； 注：用萬用表測試單片機引腳電流一般為 0v或者 5v，這是標準的 TTL 電平，但有時候在單片機程序正在工作時候測試結(jié)果并不是這個值而是介于 0v5v 之間，其實這之是萬用表反映沒這么快而已，在某一個瞬間單片機引腳電流還是保持在 0v或者5v 的。 ⑶ RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 總體設(shè)計框圖 系統(tǒng)組成：直流電機 PWM 調(diào)速方案如圖 22 所示： 方案說明：直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)以 AT89C2051 單片機為控制核心，由命令輸入模塊、 LCD 顯示模塊及電機驅(qū)動模塊組成。 方案 2：采用 1602 液晶顯示，硬件電路簡單，編程容易。 綜上所述，數(shù)碼管顯示電路不能滿足本設(shè)計的要求； 1602 液晶顯示可以顯示數(shù)字、英文、漢字、圖片等能滿足本設(shè)計要求。 方案 2：矩陣式鍵盤 ，矩陣式鍵盤硬件電路也比較簡單，編程較為復(fù)雜。 （ 3）測速電路的選擇與比較 一般要考慮傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝以及測速范圍與環(huán)境條件等方面的適用性 。 方案 1：霍爾傳感器測量方案 霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)進行工作的，其核心元件是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的霍爾元件。 在繞組的中心線上粘有霍爾片 HA 和 HB ,轉(zhuǎn) 子為永久磁鋼霍爾元件 HA 和 HB 的激勵電機分別與繞組 A 和 B 相連它們的霍爾電極 串聯(lián)后作為傳感器的輸出。光電 頭采用低功耗高亮度 LED ,光源為高可靠性可見紅光 ,無論黑夜還是白天 ,或是背景光強有大范圍改變都不影響接收效果。 由于材料方面的原因，我們所采用的是霍爾傳感器。 最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機主要擅長系統(tǒng)控制，而不適合做復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，在設(shè)計單片機最小系統(tǒng)時我們選用 AT89C52 單片機作為 MCU，一個典型的單片機最小系統(tǒng)一般由時鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤電路、顯示電路等部分組成 最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 31 單片機最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)晶振電路 單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機復(fù)位。在上電或復(fù)位過程中，控制 CPU 的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓 CPU 保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行 錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 AT89C51 的上電復(fù)位電路只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序，所以需上電復(fù)位電路。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在此畢業(yè)設(shè)計中選用的是 1602液晶顯示 引腳分布和接口信號說明 (1)引腳分布 1602 液晶顯示共有 16 個引腳，其引腳分布如圖 35 所示 。 直流電機結(jié)構(gòu) 直流電機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。 直流電機主要技術(shù)參數(shù) 直流電機的主要額定值有： 額定功率 Pn：在額定電流和電壓下，電機的負載能力。以 r/min 為單位。 由此可得到直流電機的轉(zhuǎn)速公式為： n =UaIR/CeΦ…………………………………………… 式 式 中， Ce 為電動勢常數(shù)， Φ是磁通量。若施加到電樞兩端的脈動電壓占空比為 D=t1/T，則電樞的平均電壓為： U 平 =U 圖 311 占空比與電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系 由圖看出轉(zhuǎn)速與占空比 D 并不是完全速的線性關(guān)系（圖中實線），原因是電樞本身有電阻，不過一般直流電機的內(nèi)阻較小，可以近視為線性關(guān)系?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。表 32 是 L298N功能邏輯圖。 由 L298 芯片組裝的驅(qū)動模塊如圖 313 所示。當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時，單片機可通過檢測脈沖信號測出傳感器的狀態(tài)，從而能方便地測出轉(zhuǎn)盤的運轉(zhuǎn)速度 .。 圖 314 圖 315 總電路圖 直流電機 PWM 調(diào)制控制系統(tǒng)具有加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能。 圖 316 總電路圖 D1 D0D2D3D4D5D6D7 E RW RS VEE VDD VSS1234567891011121314RSRWE75%1234567829303119189XTAL1XTAL2RSTPSENALEEA101112131415161728272625242322213233343536373839123456789R4R5R6571012611115823131449U2D1 D3D2D41N40 0 3 1N40 0 31N40 0 3 1N40 0 3加速減速正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止AND_5U ?RSRWEU1R1R2VCCC1C2Y1 4 軟件設(shè)計 驅(qū)動電路程序設(shè)計流程圖 41 驅(qū)動電路程序設(shè)計流程圖 直流電機的中斷鍵盤控制 外部中斷設(shè)置 （ 1）外部中斷允許設(shè)置 中斷控制寄存器 IE 的 EX0 對應(yīng) INT0， EX1 對應(yīng) INT1， EA 為中斷的總開關(guān)，若要開放外部中斷，只要將 IE 對應(yīng)的位和總開關(guān) EA 置 1 即可。 在使用外部中斷時，如果不進行設(shè)置，則為電平觸發(fā)方式。在老師的精心講解下，并通過自己的努力也了解了單片機內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，以及接外部電路的情況，但也知識皮毛而已。上位機控制單片機系統(tǒng)，可以用于對多個單片機應(yīng)用系統(tǒng)進行實時控制，也可通過調(diào)制 /解調(diào)器對遠程控制系統(tǒng)進行實時控制。 致 謝 經(jīng)過長期的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已基本完成，作為一個還沒畢業(yè)的本科生，由于缺乏經(jīng)驗，導(dǎo)致許多方面考慮不周全，幸好得到了指導(dǎo)老師的督促和同學(xué)們的幫忙，才能夠順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計。 在這里，我要對在校期間幫助過我的所有人說聲謝謝！ 參考文獻 [1] 張毅剛彭喜元 .單片機原理與應(yīng)用設(shè)計 [M]. 北京：北京市海淀區(qū)四季青印刷廠，20xx. 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