【正文】 其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，特別是在直流電機 調(diào)速 技術(shù)的相關(guān)信息方面，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計。 讓我了解到單片機技術(shù)對當(dāng)今人們生活的重要性。同時，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設(shè)計中的 各種遇到的 難題。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 26 圖 53 LED 數(shù)碼管顯示 PWM 占空比流程圖 獨立式鍵盤控制流程圖 獨立式鍵盤控制描述：本系統(tǒng)中五個獨立式按鍵， K K K K K5 分別 調(diào)節(jié) 著系統(tǒng)的， 正反轉(zhuǎn)、 加速、減速、急停和復(fù)位。這樣按一個 不變 的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù) 我們的 需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的 大小 。 其流程圖如下所示。 獨立式鍵盤主要用于按鍵較少的 時候 ,矩陣式鍵盤主要 采用 按鍵較多的場合， 被叫做 行列式鍵盤 。圖“ c”為引腳圖，從 ag 引腳輸入 各種 的 16 位二進制編碼， 能出現(xiàn)各種 數(shù)字或 符號 。而光的顏色 由光的波長控制 ，是由形成 PN結(jié)的 材質(zhì)影響的 。 基于 L298 的直流 電動機 PW M 調(diào)速器 ， 通過 A T89C52 單片機的 I／ O 口輸出 PW M 信號，直接用 1T L 電平 調(diào)節(jié)開啟 芯片 L298，對電動機 速度進行改變 。電動機的 轉(zhuǎn)動快慢 由單片機調(diào)節(jié) PW M 信號的占 空比來 進行控制 。 這個時候 ，電路中除了 晶體 管有負載， 所以 電路上的電流就可能達到最大值（該電流僅受電源性能 控制 ）， 甚至燒壞 晶體 管。 圖 44 H 橋驅(qū)動電路 要 使電動機工作時 ,必須使對角線上的一對三極管傳導(dǎo)。本系統(tǒng)中選用與 M CS 一 51 系列完全 可以共用的 的 AT89C52 單片機，它是一種功 率損 耗 小 、高性能、 C M OS 八位微處理器。它的驅(qū) 動電壓可達 48V ，直流電流總和可達 2A 。例如，下面的間接尋址 模式 中， R0 內(nèi)容為 0A0H，訪問的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2口（它的地址也是 0A0H）。 針對 89S52,如果 EA 接 VCC,從第一個內(nèi)部存儲程序讀寫 (地址是 0000 h ~ 1 FFFH),然后從外部 尋址 ,尋址 地址是 :2021 h ~ FFFFH。 IE還包括一個中斷允許 EA的完全控制 ,它可以禁止所有中斷 。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 ,這兩個有效的 / PSEN 信號不會 在 出現(xiàn)。因此可以用來對付外部輸出脈沖或時間的目的。 ： T1，計時計數(shù)器 1輸入。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也有內(nèi)部改善的兩個 I / O 端口電路 ,輸出緩沖區(qū)可以推動 八個 LS TTL負載 ,如端口 1 的輸出設(shè)置為高水平 ,而得到的 是輸入數(shù)據(jù)端口。 AT89S52 可以 利用 PSEN 及 RD引腳 對應(yīng)開啟放置在 外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以 綜合 在一起而共用 64K 的定址范圍。因此在 8031 及 8033中， EA 引腳 一定要與 低電平 相連 ，基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 12 因為 它的內(nèi)部中沒有 程序存儲器空間。在單芯片上，具有小巧簡便 的 4 位 CPU 和在系統(tǒng) 使用到的可以使用的 Flash，使得 AT89S52 為 較少 嵌入式 約束 應(yīng)用系統(tǒng)提供靈活 性強 、 方法有效 的解決方 法 。一個周期 內(nèi)通過電機兩端的電壓為脈沖高電壓 和 占空比 的乘積 。故采用方案 二 。 根據(jù)圖 1, 如果電機始終接通電源時 , 電機轉(zhuǎn) 動 最 快時的速度 為 Vm ax,占空比為 D = t1*T,則電機的平均 轉(zhuǎn)動 速度為 : VD= Vmax/ D,顯而 改變占空比 D大小 ,就可以得到 各種需要 的電機速度 , 從而 實現(xiàn)改變速度的結(jié)果 , 非常 嚴(yán)格地說 , 平均速度與占空比 D 它們之間 并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系 , 在一般的 生產(chǎn)生活應(yīng)用中 , 我們可以把 其近似 當(dāng)成是 線性關(guān)系。磁場控制法控制磁通 , 它的 控制功率雖然較小 , 但低速 運行 時受到磁極飽和的 控制 , 高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的 控制 ,而且 因為 勵磁線 圈電感較 小 , 動態(tài)響應(yīng)較 慢 , 一次 在工業(yè)生產(chǎn)過程中 通常使用 的是電樞控制法。 PWM 可以應(yīng)用 于 許多 的 方面， 譬如 ：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等 [7]。 系統(tǒng)框架設(shè)計 方案 簡介 ：直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng) 主要 以 AT89S52 單片機為控制 的 核心，由命令輸入模塊、 LED 顯示模塊及電機驅(qū)動模塊組成。 設(shè)計思路 直流電機 PWM 控制系統(tǒng)的功能 主要有以下幾種， 包括實現(xiàn)對直流電機的加 、減速以及電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和 停止 轉(zhuǎn)動 ，并且可以調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，能夠 簡便快捷 的實現(xiàn) 直流 電機的智能 化 控制。 由于有了 微處理器 的 控制，可使電機的性能有很大的提高。 因此使得 全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、 穩(wěn)定 性和 可靠 性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng) 有 了 很大 提 升 。直流電動機的 啟 動和調(diào)速性能、過載能力強等特點顯得 格外 重要，為了能夠適應(yīng) 社會 發(fā)展的要求，單基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 3 閉環(huán)直流電動機的調(diào)速控制系統(tǒng)得到了 較 大的發(fā)展 和 運 用 。 由 左手定則可知，當(dāng)流過線圈中 的 電流改變方向時，線圈的方向也將 隨之 發(fā)生 改變，因此通過改變線圈電路的方向 可以 實現(xiàn)改變電機 轉(zhuǎn)動 的方向。 傳統(tǒng)的改變端電壓的方法是通過調(diào)節(jié)電阻 大小 來實現(xiàn)的，但這種調(diào)壓方法效率低。由于單片機的體積小、重量輕、功能強 大 、抗干擾能力強、控制靈活、應(yīng)用方便、價格低廉等 優(yōu) 點，計算機性能的不斷提 升 ，單片機的應(yīng)用也更加廣泛 使用 特別是在各種領(lǐng)域 中 的控制、自動化等方面。特別是 到 計算機進入控制領(lǐng)域 和 高開關(guān)頻率 、全控型第二代電力半導(dǎo)體器件 (GTR 、 GTO 、 M O SFET 、IG BT 等 )的發(fā)展 ，脈寬調(diào)制 (PW M )的直流調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速控制中得到越來越普遍的應(yīng) 用 。 隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，微控制器在社會的各 鐘 領(lǐng)域 中 得到了廣泛的應(yīng)用，由于數(shù)字系統(tǒng)有著模擬系統(tǒng)沒有的優(yōu)勢， 例如 抗干擾性強，便于 與 電腦連接，系統(tǒng)容易維護升級。從 20 世紀(jì) 90 年代后期起 , 世界各大電氣公司都在競相開發(fā)數(shù)字式調(diào)速 轉(zhuǎn) 動裝置 , 經(jīng)過 30 幾年的發(fā)展 , 當(dāng)前直流 電機 調(diào)速已發(fā)展 成 一個很高的技術(shù)水平 : 功率元件采用 了 可控硅、 表面安裝技術(shù) 應(yīng)用于控制板 、控制方式采用 了 電源換相 、相位控制。而 以前 直流電動機的控制只是簡單的控制， 不容易進行調(diào) 節(jié)轉(zhuǎn) 速，不能實現(xiàn)智能化。直流電機轉(zhuǎn) 動 速 度 的控制方法可分為兩 種 ：勵磁控制閥與電樞電壓控制法。 直流電機 可以根據(jù) 其結(jié)構(gòu)、工作原理等進行分類，根據(jù)直流電機的用途可分為直流電動機（電能轉(zhuǎn)化為機械能）、直流測速發(fā)電機（機械信號轉(zhuǎn) 化為電信號） 、直流伺服電動機（將控制信號轉(zhuǎn) 化 為機械信號） 等幾種。 額定電壓 Ue： 正常 運行的最 大 電壓。 很早之前 直流傳動的控制系統(tǒng) 由 模擬分離器件組成， 因為 模擬器件有其 它本身自 有的缺陷 ，如存在溫漂、零漂電壓， 組 成系統(tǒng)的器件 很 多， 導(dǎo)致 模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性 很 差 。 對于簡單的微處理器控制電機，只需 利 用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元器件， 對 電路 進行 開通或斷 開操作 就可實現(xiàn)對電機的控制。直流 電機 它具有調(diào)速特性 良好 ,調(diào)速平滑、方便快捷 ,調(diào)速范圍 寬 廣 。直流電機PWM 控制實現(xiàn)部分主要由一些二極管、 直流 電機和 L298 直流電機驅(qū)動模塊 構(gòu) 成。 另外， 利 用傳統(tǒng)的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的模擬電路容易隨 著 時間 進行飄移， 因而 會產(chǎn)生一些不必要的熱 能 損耗，以及對噪聲敏感等 缺點 。 通過上面的公式可以知道 ，當(dāng)我們 把 占空比 D=t1/T 改變 時，就可以得到 各種 電機平均速度 Va,從而 實現(xiàn)了 我們需要的 調(diào)速目的。 脈 寬調(diào)制 ( PWM )調(diào)壓等 方法 。 前 兩種方法在 改變速度時使 控制脈沖的周期 (或頻率 )發(fā)生了變化 ，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率 值一樣 時，將會 產(chǎn)生 振蕩， 所以一般通過 定頻調(diào)寬法來改變占空比 來實現(xiàn) 改變直流電動機電樞電壓 大小 。 定時計數(shù)器若干時間（ 1us） 停止 一次， 就會讓 低 電平 或者高電平。 AT89S52 的簡介 AT89S52 主要性能 AT89S52 是一種 功率損耗大，性能不好的 CMOS8 位 微控制器， 擁有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲 裝置 。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端， 通常 在 設(shè)計時 只要在 XTAL2 和 XTAL1 上 裝上 一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以 完成我們的需要 了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 個 30PF 的小電容，可以 讓 系統(tǒng)更穩(wěn)定 運行 ，避免噪聲干擾而 引起機器停止運行 。通常 在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出單位時間次數(shù)約是系統(tǒng)工作單位時間次數(shù) 的 1/12，所以可以依靠驅(qū)動其他附近晶片的時基輸入。設(shè)計師們發(fā)送端口 0 加鎖螺栓鎖為 A0的地址 ~ A7,加上發(fā)送端口 2 的 A8 ~ A15 合成一個 16 位地址總線 ,和解決 64 k 的外部存儲空間。 ： INT0，外部 斷開 0輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部內(nèi)存地址鎖存器允許的狀態(tài)輸出電平是用來鎖地址字節(jié)。如果在外部微處理器執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止 ,設(shè) 置是無效的。 XTAL2： 通過 反向振蕩器的輸出。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 14 存儲器結(jié)構(gòu)： 針對 MCS 51 設(shè)備有一個單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。 L298N 可直接對電機進行 調(diào)節(jié) ， 沒有 分隔 電路，可以驅(qū)動雙電機 。L 邏輯電平 ，用來 調(diào)節(jié) H 橋的 斷開和接通 ，第 5，11 腳則為使能控制端。如圖所示， H橋式電機驅(qū)動電路 由 4個三極管和一個電機 組 成 。當(dāng)三極管 Q1和 Q4 接通時，電流將從右至左經(jīng)過 電機，從而 使直流 電機 向 另一方向 進行 轉(zhuǎn)動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。 在對直流電機電壓的控制和驅(qū)動中，半導(dǎo)體功率器件（ L298）在使用上可以分為 三 種方式 : 線性放大器驅(qū)動模式和開關(guān)驅(qū)動模式 ,驅(qū)動模式、線性放大方法 是一種 半導(dǎo)體功率器件工作在線性區(qū)，優(yōu)點是控制原理 比較簡 便 ，輸出 跳動 比較寬 ，線性好，對鄰近電路干擾小，缺點為 電力設(shè)備 運行 在線性 階段 ， 低功耗 和散熱問題嚴(yán)重。軟件延基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 18 時 理論上使用比較便利 ，但 占用系統(tǒng)內(nèi)存較大 ， 所以 使用 起來 并不 簡單 。半導(dǎo)體晶片由兩 方面 組成，一 方面 是 P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占 中心的位置 ， N型 半導(dǎo)體 是它的另一方面 ，在這邊 大部分 是電子。圖（ b）為共陽極結(jié)構(gòu)， 8 端發(fā)光二極管的 正 極端 與之相連 ，陰極端分開 進行調(diào)節(jié) ，使用時公共端接電源。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 21 圖 410 LED 顯示流程圖 本系統(tǒng)中單片機與 LED的連接 本設(shè)計 有 四個數(shù)碼管 構(gòu)成 ，從右至左依次顯示脈寬的各位、十位、百位和直流電機的正反轉(zhuǎn) 等數(shù)據(jù) ， LED 與單片機的 之間的關(guān)系 見圖 411。因此，通過檢測 I/O口線的電平 運行情況 ，即可判斷鍵盤上哪個鍵被 執(zhí)行 ，獨立鍵盤見圖 412。 圖 51 主程序流程圖 定時器中斷程序流程圖 定時中斷描述 :首 先啟動定時 /計數(shù)器的工作方式為 1，開啟 TI 開啟 ，設(shè)置定時時間為 20us?！?W%10”為脈寬的個位數(shù)值，“ W/10”脈寬 百 位數(shù)字，“ W/10%10”為脈寬的 十 位，“ A”則表示 直流電機的 轉(zhuǎn)動方向 。在本次課程設(shè)計過程中，我學(xué)會了在網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計的各硬件的資源，其中包括：直流電機 PWM 調(diào)速、AT89S52 單片機、 L289 引腳圖及其引腳功能等， LED 數(shù)碼管顯示，為本次畢業(yè)設(shè)計提供了一定的資料?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫? 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我不但對單片機有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等有了一定的認(rèn)識。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 耿 老師仍然細心地糾正設(shè)計內(nèi)容中的錯誤。 參考文獻 [1] 林志琦 .基于 Proteus 的單片機可視化軟硬件仿真 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , [2] 周潤景 ,張麗娜 .基于 PROTEUS 的電路及單片機。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師 耿 老師。也鍛煉了我的 protel 畫圖能力，以前學(xué)的時候元器件都是給定的只要到庫里面找出名字就可以，只要連線就可以，而這次是根據(jù)自己的設(shè)計需要去畫，感覺不同。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 27 圖 54 獨立式鍵盤控制流程圖 6 實際設(shè)計成果 電機正轉(zhuǎn) 結(jié)論 通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識 ,也使我深刻體會到單片機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 25 圖 52 定時器中斷程序流程圖