【正文】 PWM signal generation system, and the principle of the PWM signal generated by software programming methods and how to adjust the duty cycle of the PWM signal to control a detailed exposition of the input signal waveform etc. The software uses the modular design approach includes the main program design, T0 interrupt service (sampling timing control) program design and digital control algorithm program. Reasonable equipment selection, parameter settings and software design in order to achieve the control of motor speed. Keywords: Position servo system。 而對于直流電機的控制 方式 ，最 常用 的莫過于用可控硅 設備 向電動機供電，即 KZ— D拖動系統(tǒng)。它源于電力電子的橋式電路，通過單片機可進行單 一 的模擬，而將它們 聯(lián)合 起來，進行方向 的 控制 是通過 電力電子元件組橋，而由單片機 發(fā)出 PWM 波掌管 晶閘管的門極。 現在 ， 非常多采用 數字脈寬調制技術。但是早起 用 模擬元件 作 為 操控 裝置的系統(tǒng)， 因其 模擬元件 自身 的缺陷，讓其 功能簡單 ， 硬件復雜，誤差大，不靈活， 不能進行 精 準 的調速 [4]。讓直流調速慢慢從模擬化到數字化改變，讓直流調速步入一個更加智能和可靠的新階段。在這以后，這種半控型功率器件一直主宰著電機控制的市場。 常用的控制直流電機調速有以下幾種方法：第一，最初的直流調速系 統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電機電樞供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現調速。第三，自出現汞弧變流器代替上述發(fā)電機 電動機系統(tǒng)，是調速性能指標又進一步提高。由于它具有體積小、響應快、工作可靠、壽 命長、維修簡單等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直流調速系統(tǒng)經濟指標和可靠性有所提高，而且在技術上也能顯示出很大的優(yōu)越性 [6]。 隨著現代化步伐的加快，人們生活水平的不斷提高，對自動化的需求也越來越高，直流電機的應用領域也不斷擴大 。目前，晶閘管供電的直流調速系統(tǒng)在我國國民經濟各 部門得到廣泛應用。但由于進口設備價格昂貴，也給出了國產全數字控制直流調速裝置的發(fā)展空間，所以國內許多院校，科研單位和廠家都在開發(fā)全數字直流調速裝置。實現對直流電機的轉速的控制?？梢赞D動的裝置有環(huán)形鐵心以及環(huán)形鐵心上的繞組。兩個換向片必須要彼此絕緣，由換向片組成的裝置叫做換向器。當直流電機轉子旋轉到圖（ b） 所表達的地方時，電刷 B 與換向片 1 碰觸，電刷 A 與換向片 2 碰觸，從電刷 A 流進來直流電流，電流在線圈中的流動方向是 dcba，最后從電刷 B 流出 [13]。 實際應用中的直流電機轉子上的繞組不是由一個線圈組成，而是由多個線圈連接組成 ，用來減少電動機電磁轉矩的波動，以繞組形式同發(fā)電機。 改變電樞電壓 占空比 目前所普遍應用的也是主要的有旋轉變流機組、靜止變流裝置以及脈寬調制（ PWM）變換器三種辦法 [15]。選用晶閘管變流設備供電的直流調速系統(tǒng)簡稱為 VM 系統(tǒng)，通過調節(jié)電壓來改變晶閘管觸發(fā)控制角。 大部分直流電動機是使用 開關驅動方法啟動。 文章中采用單片機編程技術設計 PWM 信號的發(fā)生程序，接著用電機驅動電路。 圖 23第三章 系統(tǒng)方案論證 7 第三章 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)設計方案 按照論文系統(tǒng)設計的任務和要求，設計了 圖 31 系統(tǒng)方框圖。針對要求分別對電源，電機驅動部分，鍵盤部分以及測速顯示部分進行設計。 FPGA選用并列運行的輸入和輸出方式，系統(tǒng)操作速度縮短，能用于大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。相比FPGA，因為其芯片引腳不多，能在硬件很簡單完成。 在選用 51 單片機時，還考慮了以下因素， Atmel 公司的 51 單片機要求配備專門的編程器，這樣就提高了系統(tǒng)成本，但是 Atmel 公司單片機不但能夠同時完成 ISP 和 IAP 等大部分下載程序的方式，而且其工作也在寬電壓承載范圍內，產生的電壓波動對 系統(tǒng)影響并不大，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種單片機型的內部具有一個 8KB 的只讀程序的 FLASH 存儲器。綜上所述， AT89S51 型單片機的功能較強，靈活性比較好，而且成本較低，能夠用于多種方面 [19]。但是在后一種方式里，如果片內振蕩器不再運轉，那么整個時鐘就被停止了運作，其他功能也會停止運轉。以下是對最小系統(tǒng)的說明。 一：選用大功率晶體管組合電路組成驅動電路，這方式所用資金少、結構簡易 ，很容易就能達成，但因為驅動電路中使用了許多晶體管彼此連接，從而讓電路安全性降低、電路變得復雜很多、抵御干擾能力不強，但在現今的生產操作流程中最基本的方面就是安全性。 對兩種方法進行分析以及考慮現實狀況，選用第二種方法。 方案二：使用 1602LCD 液晶顯示器，其硬件電路較簡單、控制方法容易、所用功率不高、硬件電路不復雜、可顯示字符，但考慮到該液晶顯示器的屏幕小，不能顯示漢字，因此對于必須顯示大量參數的系統(tǒng)來講不宜采用。 鍵盤模塊設計方案 在電機轉速的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要對按鍵進行參數的輸入、工作方式的設置以及電機起停的控 制，所以鍵盤在整個系統(tǒng)中是不可或缺的一部分，有二種考慮方案： 方案一：選取獨立式鍵盤，它的硬件連接與軟件完成簡單，并且任意按鍵各不相關，任意一個按鍵都有一端接地，另一端連接到輸入線上。又因為把按鍵設置安放在行、列 線的交叉點上，根據這種矩陣結構只需 m 根行線以及 n 根列線就可構成 nm? 個按鍵的鍵盤，所以矩陣式鍵盤適用于按鍵數目較多的場合。 電源模塊設計方案 電源是任何系統(tǒng)可否運轉的能量來源，無論什么樣的電力系統(tǒng)電源模塊都是不能缺少的，對于該模塊有以下兩種考慮方案。 存儲模塊設計方案 一般的功能強大的系統(tǒng)都需要存儲電路的支出，在系統(tǒng)斷電后可以把斷電時的數據存儲在存儲其中，在下次上電后重新讀取數據，這樣可以保護 本次設計 我所設置的數據不被破壞。驅動電路選用了以 H 橋電路為功率放大電 路和 GTR可控開關元件所組成的電路結構。電路圖如圖 42。外接電容會影響振蕩器的頻率高低、穩(wěn)定性，晶振頻率越高即系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機的運行速度也越快。獨立式按鍵軟件操作容易，電路配置能自由變通。如果在簧片顫動時進行掃描便有很大機會得到錯誤的數據。 圖 45 控制輸入電路 本文選用查詢工作方式，即把鍵盤檢測子程序直接插入在主程序中，主程序每當執(zhí)行一次則鍵盤檢測子程序就被執(zhí)行一次，對鍵盤進行也檢測一次，若是把沒有鍵按下，則跳過鍵識別，直接執(zhí)行主程序；若是有鍵按下，則經過鍵盤掃描子程序識別按鍵，從而得到按鍵的編碼值，然后根據編碼值來進行相應的處理，等處理完后再重新回到主程序執(zhí)行。同一組中的兩只三極管一起導通，一起關斷，且兩組 三極管 之間能夠交替的導通和關斷。根據結果可知，當脈沖頻率超過 40Hz 的時候，電動機轉動平穩(wěn)，但是在加負載后，速度下降更明顯，低速時甚至會停止轉動；脈沖頻率低于 10Hz的 時候，電動機轉動有顯著跳動現 象。 利用孤立元件搭建的 H 橋電路一個缺點就是擊穿， 即 Q8 和 Q9 同時導通，或者 Q7和 Q10 同時導通。由于 AT89S52 系列彈片機片內沒有 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memo)，必須采用外部擴展方式。 其能由串行時鐘線 SCL 和 串行數據線 SDA 兩根線 同時 連在總線上的處理機進行通信， 完成上一步后還能 根據 不一樣 的地址來 辨別任意 相應的器件。 AT24C01A 主要存儲的內容是定時的數據 和 系統(tǒng)時 間參數等，在系統(tǒng)恢復供電時取出定時時間與實時時鐘數據進行 對比 ， 實現 定時控制和時鐘顯示的功能。日常使用的顯示器有1602 液晶顯示器和數碼管顯示等。 平時實驗時在顯示選擇的方法：動態(tài)顯示以及靜態(tài)顯示。 動態(tài)顯示工作原理是：先將全部有位數碼管的 8 位發(fā)光二極 管信號線都并在一起，讓第四章 系統(tǒng)硬件電路設計 17 其中一個特殊有位選線來操控那一位數碼管來顯示。從而實現數 碼顯示。通過所編程序讓單片機控制三極管連通和中斷來使數碼管顯示。 圖 51 主程序流程圖 初始化后，除了一開始數據以外，然后將定時器 T0 設定為工作方式 1， F0 作為電機轉向的標志位， CT0， CT1 作為速度檔位的記號，應用于后來的加速減速控制。 在 當 60ms 定時 時間到來瞬間 ，定時器 動作然后就應該馬上 響應該定時中斷處理程序， 最后 完成對定時器的再次賦值。 count++。 num=TH0*256+TL0。 led1=0。 } else if(model==3) { ctrl1=1。 else ctrl2=1。ctrl2=1。使用這個軟件可以方便的實現度不同型號單片機程序的編寫和調試工作。 首先，進行第一步操作，打開 keil 軟件，新建 本次論文 需要的一個單片機工程，在彈出的對話框中選擇 本次論文設計 使用的單片機的型號 AT89S51。 Proteus 軟件是一款電路設計與仿真軟件，是一個硬件仿真平臺，包括 ISIS、 ARES 等軟件模塊， ARES 模塊主要來完成 PCB 設計，而 ISIS 模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。 ISIS 界面如下： 圖 62ISIS 界面 綜合調試 經過前面的電路的硬件的調試和軟件程序的調試，在通過了之后為了驗證硬件和軟件是否可以合理而且可靠的滿足本次設計的要求， 本次設計 要進行硬件和軟件的整體的調試也就是系統(tǒng)的綜合調試，在進行總體調試之前要準備好相關的設別，筆記本電腦、 keil 程序軟件、電源、制作的電路板。一是程序中是否有筆誤的地方；二是運行軟件是否正常。 ，第一位顯示“三”，其他三位為所給定轉速，見圖 63 第六章 系統(tǒng)調試 25 圖 63 ，第一位顯示“ F”，其他三位為所給定轉速 ，見圖 64 圖 64 ，轉速為 200r/min，占空比為 0.,4，波形圖和電路圖見圖 65， 66 華南理工 大 學廣州學院本科畢業(yè)設計（論文）說明書 26 圖 65 圖 66 ，轉速從 200r/min降到 100r/min，占空比為 ，波形圖和電路圖見圖 67,68 圖 67 第六章 系統(tǒng)調試 27 圖 68 ，轉速從 200r/min 升到 400r/min，占空比為 ，波形圖和電路圖見圖 69 圖 69 結論 28 結論 本設計是實現直流電機的 PWM 控制，控制程序用 C 語言編寫，在仿真軟件 Proteus上實現了 PWM 控制電路，并設計了基 于 PWM 方式的直流電機調速系統(tǒng)的控制電路。實現通過單片機對直流電機的控制，通過合理的設備選型、參數設置和軟件設計，提高了直流電機調速運行的可靠性。 因為時間和個人水平的限制，該設計仍然存在著不足，不是很完善，例如：電機選取的為小型電機不能和大型電機相比對于速度的變化范圍不廣，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度都還有待提高。 sbit wei4=P2^7。//電機控制端口 sbit ctrl2=P2^1。//第一個按鍵接口 sbit key2=P1^1。//定義速度，數字 uchar count2。 //正反轉模式標志 uchar code table[]={0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba,0x20,0x28,0x7f,0xff, //0123456789 0x80,0x9b,0x42,0x0a,0x19,0x0c,0x04,0x9a,0x00,0x08 //帶小數點的 09 }。i) for(j=110。} //顯示程序 void display(uchar a,b,c,d) { P0=table[a]。 //關閉顯示 P0=table[b]。 P0=table[c]。 P0=table[d]。 } //存儲程序 /****************************************************************************** AT24C01 存儲與讀取部分 ******************************************************************************/ void start1()//開始記錄 { sda=1。 sda=0。 scl=1。 } 附錄 32 void respons()//芯片相應 { uchar i。(i250))i++。 dela