【正文】 .............................................................................................. 25 延時(shí)程序 ......................................................................................................... 26 LCD 顯示程序 ................................................................................................ 26 PWM 程序 ...................................................................................................... 30 電動(dòng)機(jī)調(diào)速程序 ............................................................................................. 32 主程序 ............................................................................................................. 35 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 1 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概 述 研究現(xiàn)狀綜述 20世紀(jì) 70 年代以來，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的技術(shù)、裝備變革。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。磁場(chǎng)控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制 [4]，而電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差 [5]。脈寬調(diào)速利用一個(gè)固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此， PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。（圖 12） B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t 不變，只改變 t1 ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變 [7]。 系統(tǒng)總體方案論證 系統(tǒng)方案比較與選擇 方案一： 采用專用 PWM集成芯片、 IR2110 功率驅(qū)動(dòng)芯片構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的核心，現(xiàn)在市場(chǎng)上已經(jīng)有很多種型號(hào)，如 Tl公司的 TL494芯片，東芝公司的 ZSK313I芯片等。 STC12C5A60S2具有兩個(gè)定時(shí)器 T0和 T1[9]。 圖 31 控制電路框圖 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 、 低功耗 和 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代 碼完全兼容傳統(tǒng) 8051， 但速度快 812 倍。為了避免驅(qū)動(dòng)電路短路 , 信號(hào)處理電路要對(duì)輸出時(shí)序有互鎖保護(hù)功能 , 功率驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的功能。1DirPWM 驅(qū)動(dòng)電路方案 及參數(shù)描述 功率驅(qū)動(dòng)部分采用 2片 IR2110驅(qū)動(dòng) 4片 IRF3205構(gòu)成 H橋控制電路 (如圖 32所示 )。 由于VB高于 VS電壓的最大值為 20V，為了避免 VB過電壓，電路中增加了 10V穩(wěn)壓二極管D D3控制 VB端電壓在 12V左右防止 VB過壓。如果電路的負(fù)載為感性負(fù)載，則在功率管開關(guān)瞬間、電源短路以及過電流關(guān)斷時(shí)， di/dt將比較大，功率管就會(huì)產(chǎn)生過沖電壓，從而使 VS端電壓低于 COM端。用于故障（過電壓、過電流）保護(hù)電路。在 VM1關(guān)斷， VM2開通期間， S1柵電荷經(jīng)Rg1和 VM2快速釋放。 根據(jù)自舉原理 , 上橋 Q2的導(dǎo)通必須要以下橋 Q4的導(dǎo)通為前提 , 給自舉電容充電。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 R1390R25kVCC_5VVCC_5VGND GNDPCA32148U3ALM358R410kR510kVCC_5VGNDVCC_5VU4光電開關(guān)a 圖 35 光電測(cè)速模塊原理圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序?yàn)橐粋€(gè)主程序（包括若干功能模塊），中斷子程序，以及若干個(gè)子程序，共計(jì)三大部分構(gòu)成。 //初始化方向 設(shè) IR=1 正 DIR=0 反 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 13 PWM_DIS。 if( key2_t == 5 ) { KEY2_F = 1。 } void Key_symbol_process(void) { static unsigned char key4_flag。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 15 key4_flag++。設(shè)計(jì)時(shí)，可將模塊 0 連接到 (CEX0／ PCA0／ PWM0)，模塊 1 連接到 (CEX1／ PCA1／ PWM1)。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的，與使用的捕獲寄存器{EPCnL， CCAPnL}有關(guān)。然后在中斷中把 {CCAP1H,CCAP1L}的值存放到自定義的數(shù)據(jù)單元 {UP_DATAH， UP_DATAL}中，并在中斷中把 PCA1 工作模式設(shè)置為下降沿捕獲工鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 17 作模式，從而在 腳采樣到下降沿跳變時(shí)， PCA1 模塊硬件就可將 PCA 計(jì)數(shù)器陣列寄存器 {CH， CL)的值裝載到模塊的捕獲寄存器中 {CCAP1H,CCAP1L}。 //PCA 設(shè)置到 P4口， PCA 模塊 0做 PWM 輸出用 CCAP0H = CCAP0L =127。 CR = 1。 f = 。 //清零中斷標(biāo)志位； current_capture_value = CCAP1H*256+CCAP1L。后來經(jīng)過一點(diǎn)一點(diǎn)的調(diào)試，并認(rèn)真總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了問題其實(shí)在編寫中斷處理程序時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，修改后即可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速的目的。 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 參考文獻(xiàn) [1]張友德等，單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M]，復(fù)旦大學(xué)出版社 1992. [2]張毅剛，彭喜源，譚曉鈞，曲春波 .MCS－ 51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . [3]宋慶環(huán)，才衛(wèi)國(guó)，高志， 89C51 單片機(jī)在 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 [M]。 最后，我要感謝給于我提供設(shè)計(jì)調(diào)試器材、場(chǎng)地的電氣實(shí)驗(yàn)室，感謝幫我打下四年專業(yè)知識(shí)的老師，四年的專業(yè)知識(shí)的積累，是我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)最重要的部電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 分。//計(jì)時(shí) 200ms標(biāo)志位 unsigned char JS1MIN_F。 TR1 = 0。 if( t%100 == 0 ) JS100MS_F = 1。 _nop_()。//使能信號(hào) /***********測(cè)試 LCD忙碌狀態(tài) ********************/ B busy(void) { B t。 return t。 ep=0。 ep=0。//設(shè)定輸入方式 Write_(0x0f)。j++)。 hzkdis0(0x80+0x40,0,SPEED: r/min)。 //顯示設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù) // Write_dat(0x30+rpm_qian)。 Write_(0x80+0x20)。 // 6分頻產(chǎn)生的 PWM信號(hào)頻率為 OSC/4/256 AUXR1 |= 0X40。 CCAPM1 = 0x21。 //打開 CCAPM0寄存器的 PWM0 和 ECOM0 CCAP1L = 0。 CH = 0。 Write_dat(0x30+ duty_cycle%100/10)。 Write_dat(0x30+rpm%10 )。 Write_(0x80)。i++) for(j=0。 //關(guān)顯示 Write_(0x01)。 ep=1。 ep=1。0x80)。//數(shù)據(jù) /命令選擇 sbit rw=P2^1。 } void Delay5ms() { unsigned char i, j。 if( t%10 == 0 ) JS10MS_F = 1。//允許中斷 TH1 = 255CLOCK/TIMER1_PER_SEC/12/256。//計(jì)時(shí) 100ms標(biāo)志位 unsigned char JS500MS_F。 其次，我一起合作過兩年的電氣專業(yè)的許海軍、魏乃榮，在我 13 周的畢業(yè)設(shè)計(jì)期間遇到過很多我沒有學(xué)過的知識(shí)，如電機(jī)工作原理、強(qiáng)電知識(shí)等等，他們都給予我無私的幫助，有時(shí)候甚至花一整天的時(shí)間和我一起解決遇到的問題，他們的幫助是我畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成的關(guān)鍵。使用高性能的微機(jī)解決電機(jī)控制器不斷增加的計(jì)算量和速度要求，使其功能強(qiáng)大、維修方便、適用范圍廣又非常經(jīng)濟(jì)。 } } 及運(yùn)行 在程序編寫的過程中，出現(xiàn)了很多問題，包括鍵盤掃描處理、 PWM 信號(hào)發(fā)生電路的控制、以及單片機(jī)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向等問題，雖然問題不是很大，但是也讓我研究了 好長(zhǎng)時(shí)間，在解決這些問題的時(shí)候，我不斷向老師和同學(xué)請(qǐng)教，希望能通過大家一塊的努力把軟件編寫的更完整，讓系統(tǒng)的功能更完備。 //清零中斷標(biāo)志位 current_pca++。 //總溢出中斷次數(shù) if( m == ||START_F==0 ) rpm = 0。 CCAP1H = 0。 CH = 0。用 PCA1 ()模塊來識(shí)別接收的 PWM 調(diào)制信號(hào)時(shí)，應(yīng)使 PCA1 工作在上升／下降沿捕獲工作模式，并打開 PCA 中斷。其輸出頻率取決于 PCA定時(shí)器的時(shí)鐘源。 } } } PWM 調(diào)速與測(cè)速程序設(shè)計(jì) PCA 捕獲模式 STC12C5A60S2D 系列單片機(jī)中的 PCA 可編程計(jì)數(shù)器陣列含有一個(gè)特殊的 16位定時(shí)器 ，它可與 2 個(gè) 16位捕獲／比較模塊相連。 DIR=~DIR。 if( key4_t == 5 ) { KEY4_F = 1。 } } else key1_t= 0。 //按鍵標(biāo)志位 unsigned char START_F = 0。 圖中 LM358和電阻 R R5組成電壓比較器，起濾波整形的作用 。 在設(shè)計(jì)時(shí)首先考慮到使用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成芯片 LM780和 LM7905。綜合考慮在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)采用 1uf的電容為 IR2110的自舉電容。當(dāng) S1在關(guān)斷期間， C1已經(jīng)充滿電，即 VCC=VC1。當(dāng)該引腳 為高電平時(shí)， IR2110的輸出被封鎖，輸出端 HO（ 7腳）、 LC（ 1腳）恒為低電平。負(fù)過沖電壓將引起自舉電容過充電。并聯(lián)高頻小電容可吸收高頻毛刺干擾電壓。1DirPWM 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 7 HIN2=PWM1當(dāng) PCA模塊用于捕獲時(shí)，其保存各個(gè)模塊的 16位捕捉計(jì)數(shù)值，用于電機(jī)測(cè)速，捕捉電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電信號(hào)頻率；當(dāng) PCA模塊用于 PWM模式時(shí)，可以控制輸出的占空比，從而對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。同時(shí) 將 STC12C5A60S2產(chǎn)生的 PWM信號(hào) 經(jīng)過邏輯延遲電路后加載到以IR2110為驅(qū)動(dòng)核心， IGBT構(gòu)成的 H橋主干 驅(qū)動(dòng) 電路上實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的控制和調(diào)速。該方案總體上是具有可行性，但是 L298的驅(qū)動(dòng)電壓和電流較小，不利于工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中大電壓、大電流的直流電機(jī)調(diào)速。數(shù)字化直流調(diào)速裝置作為目前最新電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 控制水平的傳動(dòng)方式顯示了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。 基于單片機(jī)類由軟件來實(shí)現(xiàn) PWM：在 PWM 調(diào)速系統(tǒng)中占空比 D是一個(gè)重要參數(shù)在電源電壓 Ud不變的情況下，電 樞端電壓的平均值取決于占空比 D的大小，改變 D的值可以改變電樞端電壓的平均值從而達(dá)到調(diào)速的目的。調(diào)壓調(diào)速法具有平滑 度高，能耗少，精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式： TCCRCUn crc ?? 內(nèi)?? 其中： U— 電壓； R內(nèi) — 勵(lì)磁繞組本身的電阻； f— 每極磁通 (Wb)； Cc— 電勢(shì)常數(shù)； Cr— 轉(zhuǎn)矩常量 [3]。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于直流傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn) [1]。直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的 階段。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。 圖 12 電樞電壓占空比和平均電壓的關(guān)系圖 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 20xx） 3 根據(jù)圖 12，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電