【正文】 3端可調(diào)節(jié)（電壓可選：， V， V， V， V，及5 V）；。如圖31 (a)雙路穩(wěn)壓電源，31 (b)單片機(jī)電源。此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O接口線有確定的高電平。CS3020圖27 CS3020的外形 鍵盤的選擇鍵盤是計算機(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，使實現(xiàn)人機(jī)對話的紐帶，借助鍵盤可以向計算機(jī)系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生是由于運動電荷受磁場中的洛倫茲力作用的結(jié)果。A B C D E F G HAFEDCBG圖26 LED的共陽極、共陰極接法相比而言，動態(tài)顯示方式更節(jié)省硬件資源和I/O口，一般系統(tǒng)都會選擇該種顯示方式。在動態(tài)顯示方式中，各位數(shù)碼管的各個端并聯(lián)在一起，與單片機(jī)系統(tǒng)的一個I/O相連，從該I/O口輸出顯示代碼。常用的LED顯示器由7段和“米”字段之分。它可以外接電阻，把變化量反饋給控制電路。光電耦合器的主要優(yōu)點是單向傳輸信號，輸入端與輸出端完全實現(xiàn)了電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，使用壽命強(qiáng)，傳輸效率高。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。、分別作為LED的選通腳。XT2IN 晶體振蕩器XT2的輸入端口，連接8KHZ晶體。3) P1和P2口的中斷功能位可以單獨設(shè)置。外圍模塊經(jīng)MAB、MDB、中斷服務(wù)以及請求線與CPU相連，可以用軟件訪問和控制，與外圍模塊相關(guān)的控制寄存器和狀態(tài)寄存器被安排在0000H~01FFH范圍的RAM中。XT2OUT XT2的輸出端口?！胀〝?shù)字I/O引腳/TimerA,時鐘信號TACLK輸入。故選用MSP430F14x。7) 強(qiáng)大的中斷能力。 MSP430的特點MSP430 系列單片機(jī)的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，主要取決于以下的特點。它內(nèi)部由于有很多的數(shù)字模塊和模擬模塊，使得在設(shè)計系統(tǒng)時可以使用較少的外部器件，既降低了成本又提高了系統(tǒng)的性能。因此研究直流電機(jī)的速度控制，有著非常重要的意義。 關(guān)鍵詞：MSP430 PWM調(diào)速 直流電機(jī)AbstractThis design introduces a MSP430 Microcontroller based singleloop DC motor speed control system, as Chinese industrial development, more and more production machinery required to achieve automatic speed control. MSP430 family of microcontrollers have the processing capacity, fast speed, high integration, the external device rich, ultralow power consumption, design introduces a MSP430 Microcontroller based singleloop DC motor speed control system uses the MSP430 microcontroller TimerA mode PWM wave generated by changing the duty cycle of PWM wave to control motor speed, and highlights the PWM speed control principle. One method of using opto isolation between SCM and electrical isolation between the external circuit, PWM wave amplification through the power driver chip controls the DC motor armature voltage for smooth speed detected by the Hall element constitutes the speed of DC motor speed feedback. Set of four independent keyboard control motor, respectively, reversing, acceleration and deceleration. Finally, dynamic LED display DC motor speed. MSP430 MCU control with the speed of DC motor instead of a conventional analog control, the control of high precision, and easy system upgrades and improvements, greater flexibility and adaptability.Keywords: MSP430 PWM speed control DC motor目錄第一章 緒論 8 課題研究的目的意義 8 設(shè)計目的 8 設(shè)計的意義 8 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 8 主要內(nèi)容及方法手段 8 主要內(nèi)容 8 方法手段 8 預(yù)期達(dá)到的結(jié)果 8第二章 器件的選用 8 單片機(jī)MSP430 8 MSP430的特點 8 MSP430型號的選擇 8 MSP430F149 8 電氣隔離 8 光耦的選擇 8 TLP521簡介 8 驅(qū)動模塊 8 驅(qū)動芯片的選擇 8 L298的介紹 8 L298的引腳功能 8 顯示方式 8 測速模塊 8 測速元件的選擇 8 霍爾效應(yīng)及其原理 8 CS3020的特征及應(yīng)用 8 CS3020的引腳說明 8 鍵盤的選擇 8第三章 硬件電路設(shè)計 8 系統(tǒng)設(shè)計原理 8 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 8 電源 8 復(fù)位電路 8 晶體 8 PWM波調(diào)速 8 直流電機(jī)PWM的調(diào)速原理 8 TimerA實現(xiàn)PWM 8 鍵盤調(diào)速 8 電機(jī)驅(qū)動電路 8 電氣隔離電路 8 驅(qū)動電路 8 LED顯示 8 測速電路 8第四章 結(jié)論與展望 8 結(jié)論 8 展望 8參考文獻(xiàn) 8致謝 8附錄A 8附錄B 8第一章 緒論 課題研究的目的意義 設(shè)計目的隨著我國工業(yè)的發(fā)展，電動機(jī)作為電能轉(zhuǎn)換的傳動裝置被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油化學(xué)、國防等工業(yè)部門中，隨著對生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和產(chǎn)量的增長，越來越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實現(xiàn)自動調(diào)速。該系統(tǒng)利用MSP430單片機(jī)實現(xiàn)直流電機(jī)的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，通過單片機(jī)的片內(nèi)設(shè)計和外圍模塊完成整個電路設(shè)計。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)1.《MSP430系列超低功耗16位單片機(jī)》 胡大可編著, 北京航空航天大學(xué)出版社2.《MSP430系列超低功耗單片機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計》李智奇,白小平編著，西安電子科技大學(xué)出版社3.《MSP430單片機(jī)基礎(chǔ)與實踐》 謝興紅編著，北京航空航天大學(xué)出版社4.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例》 張萌主編, 清華大學(xué)出版社5.《現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》 趙良炳主編， 清華大學(xué)出版社五、進(jìn)度計劃3月1日——3月31日 搜集資料，學(xué)習(xí)相關(guān)知識；4月1日——4月20日 初步了解諧波的一些分析方法，學(xué)習(xí)FFT算法的原理；4月21日——5月20日 對結(jié)果進(jìn)行誤差分析、校正，做出論文初稿；5月21日——6月10日 外文資料的翻譯，對論文修正、排版、打印。掌握資料的收集和整理方法。二、基本要求熟練掌握MSP430器件的工作原理、典型應(yīng)用方法，設(shè)計出硬件電路。4. 應(yīng)用PROTEL繪制原理圖。 根據(jù)當(dāng)前單片機(jī)發(fā)展的趨勢，國外的微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也得到廣泛的應(yīng)用，使調(diào)速裝置向集成化、小型化和智能化方向發(fā)展，隨著MSP430單片機(jī)的推廣此單片機(jī)的產(chǎn)品已經(jīng)遍布電子產(chǎn)品的每一個領(lǐng)域，尤其使MSP430單片機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)的綜合設(shè)計能力得到迅速提升，產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。采用MSP430單片機(jī)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速取代了以往的模擬控制，使控制精度高，而且方便系統(tǒng)的升級和改進(jìn)，靈活性和適應(yīng)性更強(qiáng)。由于它具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動機(jī)的最優(yōu)選擇。MSP430是一款超低功耗的單片機(jī)同時也是一款高性能的單片機(jī)。第二章 器件的選用 單片機(jī)MSP430MSP430是美國 德州儀器公司TI生產(chǎn)的一種16位的超低功耗高性能的微處理器，它介紹了超低功耗單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計、超低功耗外圍電路設(shè)計、人機(jī)交互界面設(shè)計、嵌入式軟件工程基礎(chǔ)等基礎(chǔ)知識和實踐經(jīng)驗，MSP430的16位定時器中斷可用于時間計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等。6) 具有串行在線編程能力。MSP430F1xx系列又可具體分為以下幾個子系列：MSP430F11x，MSP430F12x，MSP430F13x，MSP430F14x相比之下MSP430F14x的功耗最低，,高速晶振為8MHZ，具有12位200kb/s的A/D轉(zhuǎn)換器，自帶采樣保持，多種轉(zhuǎn)換方式，多達(dá)60KB FLASH ROM 和2KB RAM。圖21 MSP430F149的引腳圖因為MSP430F149的引腳較多所以在此只將用到的引腳做以下說明。,比較：OUT2輸出。XT2IN 晶體振蕩器XT2的輸入端口，只能連接標(biāo)準(zhǔn)晶體。數(shù)據(jù)存儲器一般用于堆棧和數(shù)據(jù)的保存，如存放運算中間結(jié)果，用于緩存和數(shù)據(jù)暫存，同時也是數(shù)據(jù)運算的場所。2) 輸入、輸出可以任意結(jié)合使用。XOUT 晶體振蕩器XT1的輸出端口, 連接32KHZ晶體。、。光電耦合器亦稱光電隔離器，簡稱光耦。TLP5212引腳：引腳3Anode 陽極 引腳2 、4Cathode陰極 引腳7Emitter發(fā)射級 引腳8Collector集電極當(dāng)輸入端引腳3加電信號時發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線后就產(chǎn)生光電流，從輸出端引腳8流出，從而實現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。具有兩個使能控制端口，分別控制兩個電機(jī)的啟動和制動。控制不同組合的二級管導(dǎo)通時就能顯示出各種字符。LED數(shù)碼管顯示器有二種工作方式，即動態(tài)顯示方式和靜態(tài)顯示方式。其特點為：各數(shù)碼管同時點亮，數(shù)碼管中的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示字符改變?yōu)橹埂? 霍爾效應(yīng)及其原理霍爾效應(yīng)：在一塊半導(dǎo)體薄片上，其長度為1，寬度為b，厚度為d，當(dāng)它被置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場中，如果在它相對的兩邊通以控制電流I，且磁場方向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩邊將產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B乘積成正比的電勢，該電勢稱為霍爾電勢，半導(dǎo)體薄片就是霍爾元件。有字面的對向自己，三根引腳從左向右分別是Vcc,地，輸出。故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。 電源，電機(jī)采用12V供電，又考慮到硬件系統(tǒng)要求電源具有穩(wěn)壓功能和紋波小的特點，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗等特點，因此該硬件系統(tǒng)的電源先用LM7805穩(wěn)壓為5V給外圍模塊電路供電，用LM7812穩(wěn)壓為12V給電機(jī)供電。而直流穩(wěn)壓電路輸出端的電容C3和C4是用作改善穩(wěn)壓電源電路的瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)特性。也可以選用一個更大的輸出電容值（100uF）以增長負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。手動復(fù)位，其輸入為低電平有效。 晶體單片機(jī)內(nèi)部有時鐘模塊只需要外接震蕩元件即可工作。圖33為高速晶體和低速晶體的連接圖。設(shè)定輸入電壓Ud不變，越大，電機(jī)電樞端的平均電壓Ud越大，反之也成立。6) 沒有自動重載時間常數(shù)功能，但產(chǎn)生的定時脈沖或PWM信號沒有軟件帶來的誤差。(3)輸出單元輸出單元用于產(chǎn)生用戶所需要的輸出信號。連續(xù)計數(shù)模式：當(dāng)MC1=1,MC1=0時定時器工作在連續(xù)計數(shù)模式?？梢酝ㄟ^CCMx1和CCMx0選擇捕獲的條件。輸出控制模塊的3個輸入信號經(jīng)模式控制位運算后再輸出到D觸發(fā)器。輸出模式3：置位/復(fù)位模式。輸出模式7：復(fù)位/置位模式。這樣TimerA就可以產(chǎn)生任意占空比的PWM波形，如下圖35所示。當(dāng)按下KEY1時占空比增大電機(jī)加速，當(dāng)按下KEY2時占空比減小電機(jī)減速，當(dāng)然在某種特定的環(huán)境下，還需要改變電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)時可以按下KEY3和KEY4以達(dá)到所期望的電機(jī)狀態(tài)，當(dāng)按下 KEY3或 KEY4時單片機(jī)將信息傳遞到驅(qū)動芯片的ININ2，從而實現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。其中V1和V4為一組，V2和V3為一組，兩種狀態(tài)互補(bǔ)，一組導(dǎo)通則另一組必須關(guān)斷。本文設(shè)計只用其中一個模塊。當(dāng)ENA為低電平時芯片禁止使用，無論 ININ2為任何輸入狀態(tài)，電機(jī)都會自由停止。(1)LT: 試燈輸入，是為了檢查數(shù)碼管各段是否能正常發(fā)光而設(shè)置的。圖312 LED與單片機(jī)接口的硬件圖由圖312可以看出，、分別與74LS47的A、B、C和D引腳相接。圖313 測速電路如圖313所示，將CD40106的輸入引腳1與CS3020的輸出端相連，對脈沖進(jìn)行計數(shù)，引腳14接電源，引腳7接地。CD40106由六個施密特觸發(fā)器電路組成，每個電路均為在兩個輸入端具有施密特觸發(fā)的反相器。其中硬件部件有MSP430單片機(jī)、固定式三端穩(wěn)壓器LM7805，LM781SPX111復(fù)位芯片SP