【正文】 10 倍 。 5 該法只適用在一些小功率且調速范圍要求不大的場合。 由式 1 可以看出，式中 aU aR?三個參量都可以成為變量，只要改變其中一個參量，就可以改變電動機轉速，所以直流電動機有三種調速方法： （ 1）改變電樞回路總電阻 aR （ 2）改變電 樞供電電壓 aU （ 3） 改變勵磁磁通?。 調速原理如圖 1 所示。 本設計采用直流極式控制的橋式 PWM 變換器。已完全取代了 VM 系統(tǒng)。和轉矩常數(shù) Mk 。速度單位是 rpm。 圖 直流電機多速控制器系統(tǒng)結構 圖 系統(tǒng)以 PIC單片機為控制核心，通過鍵盤設置各段運行參數(shù)，也可通過電腦 設置下載到單片機。 IR2111 內置自舉工作單元，柵極驅動電壓范圍寬，單通道施密斯邏輯輸入，輸入與 TTL 和 CMOS 電平兼容，高端輸出與輸入相同，低端輸出經(jīng)死區(qū)時間調整后與輸入反向，可同時驅動同一橋臂上的兩只功 MOSFET。外圍配置簡單、明晰、提高了整機的可靠性 。 (2)指令單字節(jié)化 因為數(shù)據(jù)總線和指令總線是分離的，并且采用了不同的寬度，所以程序器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲器 RAM 的尋址 空間 (即地址編碼空間 )是互相獨立的，而且存儲器度也不同。其指令線結構見圖 。對于像MCS 一 51 這樣的單片機，大約只能存放 600條指令，而與幾種典型的單片機相 比， PIC 系列單片機是一種最節(jié)省程序存儲器空間的單片機。帶有預分頻器的 16位定時器 /計數(shù)器 TMR1，并且在休眠期間外部晶振 /時鐘可以工作 。增強型CCP 模塊具有標準型 CCP 模塊的所有特性，但它在先進的電機控制時還有如下特性： 1， 2，4路的 PWM 輸出；可選擇 PWM 的極性；可編程的 PWM 死區(qū)時間。其高級產品一 16 位指令字系列的 PIC17CXXX 和 PIC18CXXX。依據(jù)系統(tǒng)技術要求和方案對直流電機、放大器、光電數(shù)字編碼器、PIC 單片機等進行了選型。 (3)靈活的功能擴展。開關 1Q 與 4Q 由控制邏輯來同步工作，在開關 1Q 與 4Q 閉合期間，控制邏輯使另一對開關 2Q 與 3Q 處于斷開狀態(tài)。 H 橋器件選擇 本系統(tǒng)中，選擇功率 MOSFET 作為開關器件。此頻率在超聲波頻段范圍內，可以消除電機在工作過程中的噪音。 19 圖 所需電源 復位和時鐘電路 為了預防系統(tǒng)在突然情況下出現(xiàn)死機等問題，特設計 復位電路進行對程序計數(shù)器的 PC重新賦值并重新開始工作，根據(jù) PIC18F458 系列單片機的特點，采用典型的復位電路接法，不僅可以在上電時自動復位，還可以在程序運行中手動復位，手動復位只需要按下復位電路中的按鍵即可。 引腳好 引腳符號 名稱 功 能 1 GND 電源地 接 5V電 源地端 2 VDD 電源正端 接 5V電 源正端 3 VEE 液晶驅動電壓端 電壓可調，一端接地， 一端接可調電阻 4 RS 寄存器選擇段 RS=1為數(shù)據(jù)寄存器， RS=0為指令寄存器 5 RW 讀 /寫選擇端 RW=1為讀數(shù)據(jù)， RW=0為寫數(shù)據(jù) 6 EN 讀 /寫使能端 寫時，下降沿觸發(fā)； 讀時，高電平有效 7至 14 DB0— DB7 8位數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù) 總線 TS1620 與 PIC18F 單片機接口 TS1620 模塊與單片機的接口簡單， PIC18F 單片機的連接圖如總圖所示。 光電傳感器 光電傳感器原理是有一個發(fā)光二極管和一個由光信號控制放大的三極管組成。在光電傳感器的 1引腳上接一個限流電阻 R，限制流過發(fā)光二極管的電流FI=10mA 左右。本系統(tǒng)的軟件采用模塊化設計，將系統(tǒng)分為若干個模塊，分別實現(xiàn)各項功能，這樣在系統(tǒng)軟件的調試過程中，各個模塊的獨立調試有助于問題的發(fā)現(xiàn)和解決，在一定程度上節(jié)約了程序的調試時間。 該系統(tǒng)的整個軟件設計全部采用模塊化程序設計思想，由系統(tǒng)初始化模塊、案件識別模塊、 LCD 模塊、高優(yōu)先級和低優(yōu)先級中斷服務程序四大模塊組成。//IRCF2..0=111， 選擇內部 8MHz 的主振蕩器 OSCTUNE=0x40。RD6 為輸出引腳 =0。//選擇內部 CLKO 時鐘源作為定時 =0。具體的設置如下： =1。 =1。具體的初始化過程如下： CCP1CON=0x0F。在這 4個中斷源中，將 INT0 和 TMR0 作為高優(yōu)先中斷放在高優(yōu)先級中斷服務程序中執(zhí)行， TMR1 和 TMR3 放在低優(yōu)先中斷服務程序中執(zhí)行，因此就有中斷優(yōu)先級初始化。//TMR1 溢出中斷允許 =0。//CPU 第二梯隊中斷使能允許 電機運行控制模塊 電機運行控制模塊包括電機的方向控制和電機的速度控制，他們由 MotorDirection和 MotorPWMData 兩量變來控制 PIC 單片機的 ECCP 模塊產生不同的 PWM 信號送到 L298 電機驅動器。 CCPR1L=0。 ? 是真的按下，則執(zhí)行按鍵處理程序。 （ 2） 定義一個軟計數(shù)器加 1的整型變量 KeyCounter。 （ 7） 開始進行按鍵對應功能的處理過程。 31 啟動、停止鍵功能處理框圖 電機正反轉控制鍵功能處理 改變電機正反轉實際上 是改變驅動電機的兩路 PWM 信號的輸出，假如電機正轉則 RC1輸出 PWM 信號， RC2 只輸出低電平；反之 RC2 輸出 PWM 信號， RC1 只輸出低電平就能使電機反轉。 LCD 初始化函數(shù) LCD 模塊在系統(tǒng)上點必須進行初始化 ，主要包括對接口數(shù)據(jù)的總線長度、顯示行數(shù)、 32 字體類型和光標的模式控制等。設置 PIC 單片機內的定時器 /計數(shù)器 TMRI 模塊工作于計數(shù)器模式 。說明 各模塊的功能 。合理選擇良好的電源和地線連接方式是電路可靠工作的重要保證，許多干擾源都是通過電源和地線產生的，其中地線引起的噪聲干擾最大。 本章小結 本章討論了系統(tǒng)的干擾現(xiàn)象進了分析，并從軟硬件兩方面討論了解決系統(tǒng)干擾的方法 。王 老師治學嚴謹、孜孜以求、一絲不茍、兢兢業(yè)業(yè)，嚴以律己、寬以待人，這對我 養(yǎng)成認真踏實的工作作風和虛心鉆研的學習態(tài)度尤為有益。 感謝所有在學校 期間給我 關心和幫助的老師、同學和朋友們。 (3)對 PICI8F458A系列單片機的軟件設計和實現(xiàn)方法以及部分關鍵技術進行了探索研究，給出了以 PIC 單片機作為整 個控制系統(tǒng)為核心的整體軟件設計思路，并在 MPLAB 一 IDE軟件集成開發(fā)環(huán)境下，完成了整個軟件系統(tǒng)的模塊化結構設計 。 (3)合理設計地線。 本系統(tǒng)電路的干擾來源主要來自系統(tǒng)內部，即電 源電路干擾、地線干擾、數(shù)字電路對模擬電路造成的干擾。單片機程序用 C語言編寫 。當轉速較高時使用 M 法，當轉速低時使用 T法，所以在很寬的測速范圍內精度都較高。 LCD 顯示模塊 LCD 顯示驅動單獨做成一個源程序文件和頭文件，可以方便以后其他模塊或其他應用程序的調用。 電機啟動、停止控制鍵（ RUNSTOPKEY） 功能處理 如果系統(tǒng)上電時電機處于停止狀態(tài)即（ MotorRunStatus=1） ；如果電機處于運行狀態(tài)，按下 RUNSTOPKEY 后，電機就會停下來，電機的的運行與停止狀態(tài)在這個按鍵的作用下進行就可以控制電機的啟動與停止操作。 （ 5） 若 KeyCounter 計到一定數(shù)值上，則判斷按鍵是否真的按下。 為了考慮提高 CPU 的效率和充分利用 CPU 的資源等因素，可將第 2步和第 5步的延時和等待過程用其他方式來代替。 ? 延時去除按鍵抖動。 CCPR1L=Speed。//允許中斷優(yōu)先級位 =1。//低優(yōu)先級 =0。//PWM1 的占空比為 0 CCPR2L=0。此時，必須將 ECCP 模塊初始化在 PWM 模式下，并且采用周期相同。初始化的結果如下： =1。//再寫低字節(jié) =1。//TMR0 停止工作 =0。//RD 端口置輸出方向 TRISE=0x00。若為了提高 CPU 的運算速度，則采用 PIC18 單片機的內部 PLL 的 4 倍頻以使 CPU 主時鐘達到 32MHz，只需要對 OSCTUNE寄存器進行設置。系統(tǒng)的軟件設計是用 PIC 的匯編語言在 MPLAB 集成環(huán)境下運行、調試、完成的運行。 4 系統(tǒng)軟件設計 引言 隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展， 利用軟件代替和簡化硬件，利用基本的硬件電路和軟件技術達到系統(tǒng)多功能集成和容易修改的要求。 安裝時將光柵盤圓面鉗到溝槽中，光電傳感器的發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線通過 3mm 氣隙照射到光柵盤，光通過光柵盤面上透光的光柵氣隙可以使得光傳感器的三極管導通，從C 極會輸出一個低電平，被光柵擋住的光不能透過去，使得光電傳感器的 C 極會輸出一個高電平。本系統(tǒng)中采用了一個圓面上刻有 60 個均勻光柵格的光柵盤。下圖為外觀機構。 PIC 單片機、數(shù)碼管驅動、顯示電源需要 +5V。如果頻率選擇過低，輸出到電機兩端電壓的低頻紋波較大，會對電機的平穩(wěn) 運行造成影響，而且低頻的 PWM 信號會使直流電機在運行的過程中產生很大的噪聲，極大影響轉臺操作人員的工作環(huán)境；如果頻率選擇過高，由于光耦、 IR211 MOSFET 等器件的開關特性的限制，不可能輸出較為理想的方波，這會使輸出的 PWM 波形發(fā)生畸變，無法有效的控制直流電機的運轉。電樞兩端所加電壓為 U，此時，電樞電流方向不能立刻改變，必須通過二極管 2VD 與 3VD 續(xù)流。 H 橋電路 PWM 控制電路 直流電機驅動中使用最廣泛的 H 型全橋驅動電路，如圖 橋工作原理 當開關 1Q 與 4Q 閉合時，負載電流從電源由 A 流向 B。 (2)可靠性及抗干擾設計。依據(jù)系統(tǒng)技術要求進行了整體方案設計 。與一般的 C 語言版本如 Turbo C相比，作為單片機的開發(fā)語言， PICC 增加了針對 PIC單片機硬件本身的操作，如端口、引腳的輸入輸出、寄存器的位操作等。 DC40MHz 時鐘輸入， 410MHz 帶 PLL 鎖相環(huán)有源晶振 /時鐘輸入；帶優(yōu)先級的中斷和 8 8? 單周期硬件乘法器 。 128 字節(jié) RAM 以及 64K 的外部數(shù)據(jù)、程序存儲器空間，無 FLASH 程序存儲器。 PIC 系列單片機只有 4種尋址方式 (即寄存器間接尋址、立即數(shù)尋址、直接尋址和位尋址 )，容易掌握，而 MCS 一 51 單片機則有 7種尋址方式，68HC05 單片機有 6種尋址方式。而 MCS 一 51 系列單片機的 ROM 和寬度都是 8 位，指令長度從一個字節(jié) (8 位 )到 3 個字節(jié)長短不一。但是它們與 CPU之間傳遞信息必須共用同一條總線，仍然擺脫不了瓶頸效應的制約，于是影響到 CPU運行速度的進一步提高。下面對 PIC 單片機作較詳細介紹。單片機主要完成參數(shù)設置、轉速測量、參數(shù)顯示和控 制輸出等功能。它相當于速度一轉矩曲線在特性曲線上平移，如圖 所示。這里轉矩單位是 。余下的轉化為機械能幾 mechP ，如圖 所示。 6） 直流電機采用不控整流時，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。只有按一定規(guī)律，改 變通電時間，即可實現(xiàn)對轉速的控制。脈寬調制并不是直接調整電機的速度，而是改變電機的功率或扭矩。電力電子技術中的 IGBT 等大功率器件的發(fā)展取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調速系統(tǒng)。直流電動機調速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動機供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調速。第四， 1957 年，世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調速系統(tǒng)立即顯示出強大的生命力。這種方法簡單易行，設備制造方便，價格低廉。 隨著微控制器尤其是脈寬調制 PWM 專門控制芯片的飛速發(fā)展 , 其對電機控制方面的應用起了很重要的作用 , 為設計性能更高的直流 控制系統(tǒng)提供 了基礎。電機調速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動機三大要素組成一個有機整體。軟件部分采用模塊化設計思想，編制了各個模塊的流程圖。 1 基于 PIC18F458 的直流電動機 PWM 調速控制系統(tǒng)設計 摘要： 當今，自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應用和發(fā)展，而直流驅動控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產中起著主要作用。硬件部分先作了整體設計，然后介紹了以 PIC16F458單片機為核心的硬件構成，對鍵盤電路 、測量電路、顯示電路等作了詳細闡述 。為了滿足運行、生產、工藝的要求往往需要對另一類設備如風機、水泵等進行控制 :為了減少運行損耗，節(jié)約電能也需要對電機進行調速。直流調速技術不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代。 直流電機調速系統(tǒng)的發(fā)展 直流電氣傳動系統(tǒng)中需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種 :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動機電樞供電，通過改變電樞 4 回路中的電阻來實現(xiàn)調速。但是汞弧變流器仍存在一些缺點 :維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對維護人員會造成一定的危害等。 直流電機基本調速方法 直流電動機分為有換向器和無換向器兩大類。特別是大規(guī)模集成電路技術以及計算機的飛速發(fā)展，使直流電動機調速系統(tǒng)的精度