【正文】 路是由 4個(gè)三極管組成 H的 4條垂直的腿，而電機(jī)則充當(dāng) H的橫梁。雖然結(jié)構(gòu)比較簡單但 卻是完成測速的關(guān)鍵元件。當(dāng)按下該鍵后，進(jìn)入設(shè)定模式，屏幕上顯示一個(gè)‘ H’圖標(biāo)，并且顯示數(shù)值變?yōu)殡姍C(jī)激勵(lì)電 壓占空比。文章中對于直流電機(jī)控速已經(jīng)有了一個(gè)相對詳細(xì)的介紹 ，但是由于本人在硬件以及軟件方面的知識有限，本文系統(tǒng)中一定還有很多值得改進(jìn)之處，相信在以后的學(xué)習(xí)及工作中隨著知識的逐步積累會(huì)有進(jìn)一步的提高。對于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的極大幫助和關(guān)心，在此 我致以衷心的感謝！ 最后，還要感謝同學(xué)四年來對我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求。//停止 sbit Key5=P3^7。//Cirle_Num,轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù) int G_Flag=0。//num 為顯示數(shù)字，num_w 為位置 void Timer0_Init(void)。 Key_Board()。//串口通信初始化 Show()。//檢測鍵盤輸入函數(shù) void delay(unsigned int t)。//當(dāng)前轉(zhuǎn)速， int Goal_Num=0。//減速 sbit Key3=P3^5。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。本文采用的是 C 語言來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)， C 語言語法簡單，且執(zhí)行效率較高是一般情況下是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的首選方式。相比于匯編語言需要軟件設(shè)計(jì)者對硬件具有較高的理解水平， C語言屏蔽了底層的硬件實(shí)現(xiàn)， 使軟件設(shè)計(jì)者能夠集中精力來完成設(shè)計(jì)，便于編輯較大型，且效率要求較高的軟件 。具體電路見附錄的電路圖 。 H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路 H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路因其外表像字符 ”H”而得名，是一種典型的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。傳統(tǒng)的 RS232C 接口 標(biāo)準(zhǔn) 有 22 根線，采用標(biāo)準(zhǔn) 25 芯 D 型插頭座（ DB25），后來使用簡化為 9 芯 D 型插座（ DB9），現(xiàn)在應(yīng)用中 25 芯插頭座已很少采用。 UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片，通常集成在 主板 上。而半雙工則相當(dāng)于一個(gè)通信方向可變的單工。 32/)1T(2 S M O D 溢出率波特率 ?? （ 32） 當(dāng)定時(shí)器 T1 用作波特率 發(fā)生器 時(shí)，通常選用定時(shí)初值自動(dòng)重裝的工作方式 2。中斷允許寄存器 IE 中的 ES 位 也用來作為串行 I/O 中斷允許位。 SMOD=0，波特率不變。 CPU 響應(yīng)中斷后，由軟件對 TI 清零。當(dāng)SM2=0 時(shí)，就不管第位數(shù)據(jù)是 0 還是 1，都將數(shù)據(jù)送入 SBUF，并置位 RI 發(fā)出中斷申請。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 串行口控制寄存器 SCON（見表 31）。 注意，由于 RS232 電平較高，在接通時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)電涌非常高，很有可能擊毀 max232，所以在使用中應(yīng)盡量避免熱插拔。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。試想如果我們想要構(gòu)建一個(gè)大的智能控制系統(tǒng)，只需要將本文系統(tǒng)與中央控制系統(tǒng)用一個(gè)串口線進(jìn)行連接，甚至無需改動(dòng)其他元件，就完成了新系統(tǒng)的構(gòu)建，由中央系統(tǒng)對多個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，更新子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在必要的時(shí)候甚至可以直接繞過子系統(tǒng)接管其對元件的控制權(quán)。 程序見附錄的 display 函數(shù) 。石英晶振起振后，應(yīng)能在 XTAL2線上輸出一個(gè) 3V 左右的正弦波，以便于 AT89C52 片內(nèi)的 OSC 電路按石英晶振相同頻率自激振蕩，電容 C C2 可以幫助起振，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) fOSC 的目的。它的第二功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高 8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但是并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。通常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指這前 128 個(gè)單元，簡稱內(nèi)部 RAM。 一般來說 ，平均速度Vaverge 與占空比 T 并非嚴(yán)格的線性關(guān)系 ，而且在帶動(dòng)負(fù)載的情況下事情將會(huì)更加復(fù)雜 ，但是 情況卻可以因?yàn)槲覀兊闹悄艹绦蚨邢喈?dāng)大的改善（假設(shè)電機(jī)確實(shí)能夠帶動(dòng)負(fù)載的情況下），在智能系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控之下，如果電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)不到希望的等級 ， 系統(tǒng)是不會(huì)死守最初的規(guī)則，其會(huì)根據(jù)情況適當(dāng)?shù)恼{(diào) 節(jié)占空比 T 的輸出，如果轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求系統(tǒng)會(huì)逐級加大占空比 T，直到達(dá)到要求或者電機(jī)負(fù)載上限。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合 現(xiàn)代控制理論 思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。 單片機(jī)：完成系統(tǒng)控制的核心模塊，本文系統(tǒng)在該元件的支持下完成其功能。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對電機(jī)速度的有效控制。 脈沖調(diào)速 是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率， 從而改變負(fù)載兩端的電壓，達(dá)到控制要求的一種調(diào) 速 方法。 本文就是利用這種控制方式來改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制 多以 模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)放、非線性集成電路 及 一定 的數(shù)字電路 混合構(gòu)成 ，控制系統(tǒng)的硬件部分 往往很復(fù)雜 ， 而且在 功能，系統(tǒng)靈活 性 、調(diào)試 等方面還十分不理想 ， 這些限制了 直流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展 以及 應(yīng)用。 目前 ， 在直流電動(dòng)機(jī) 控制 系統(tǒng)中已 普遍開始 采用可控硅 等 裝置 進(jìn)行 電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速控制 ， 進(jìn)而逐漸淘汰了 發(fā)電動(dòng)一電動(dòng)機(jī)的 F—D 系統(tǒng)，又伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī) 的廣泛使用 ，使直流電機(jī) 控速 設(shè)計(jì) 又 步入到了一個(gè)全新的高度，從此我們可以更加 智能化、 更加 可靠 的完成系統(tǒng)要求的控制，并且該過程還更加簡單化，只要需要甚至一個(gè)只有一點(diǎn)電路基礎(chǔ)的人在短時(shí)間內(nèi)也能學(xué)會(huì)這項(xiàng)控制技術(shù) 。并且為了適應(yīng)聯(lián)機(jī) 操作，本設(shè)計(jì) 電路還提供了一個(gè)串行接口提供給上位機(jī)發(fā)送命令以及接收數(shù)據(jù)使用。 PWM 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì) 80 年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用 的 模擬元件，雖在一定程度上 可以 滿足生產(chǎn)要求，但是因?yàn)樵?的 老化和外界干擾 的 影響， 以及 線路復(fù)雜、通用性差，控制 效果 易 受到元 件性能 ，天氣， 溫度等 方面 因素的影響， 所以 系統(tǒng)的可靠性 方面十分的不理想 ，甚至事故 頻出 。 本章小節(jié) 本章先分析了直流電機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可或缺的位置，在日常生活中扮演的重要角色，比較詳細(xì)的闡述了其 在各個(gè)方面的應(yīng)用。因此，PWM 又被稱為 “開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置 ”。而在轉(zhuǎn)速超過要求時(shí)系統(tǒng)又會(huì)逐級減小占空比，直到達(dá)到要求或占空比為零，甚至輸出反向轉(zhuǎn)動(dòng)信號，而完成對電機(jī)制動(dòng)。 電機(jī)：系統(tǒng)的控制目標(biāo)。 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的 調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi) “接通 ”和 “斷開 ”時(shí)間的長短。 PWM 的實(shí)現(xiàn) 圖 32 PWM 軟件實(shí)現(xiàn)邏輯框圖 初始化 達(dá)到占空比 等待 1ms N 停轉(zhuǎn) Y 達(dá)到 100ms 等待 1ms N Y 開始 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 脈沖發(fā)生器主要由單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器 0 實(shí)現(xiàn)，精確度達(dá)到了毫秒級，主要有軟件方式來實(shí)現(xiàn)占空比的控制。 中斷控制系統(tǒng)：該芯片 擁有比較豐富的中斷源， 共有 5 個(gè)， 其中 外部中斷 2個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)和串行中斷 1 個(gè)。 VCC 為 +5V 電源線， VSS 為接地線。總體結(jié)構(gòu)如圖 37 所示： 圖 37 顯示模塊工作原理 動(dòng)態(tài)刷新方式顯示數(shù)據(jù)的工作流程如下 1）打開顯示模塊 2）收到顯示器刷新請求。 當(dāng)使能端呈 高電平時(shí)，鎖存器中的內(nèi)容可以更新，而在返回低電平的瞬間實(shí)現(xiàn)鎖存。其總電路圖如圖 310 所示 ： 圖 310 串行接口邏輯圖 元件 MAX232 MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電 。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 11 引腳（ T1IN）、 10 引腳（ T2IN）輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 14 腳（ T1OUT）、 7 腳（ T2OUT）送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 13 引腳（ R1IN）、 8 引腳（ R2IN）輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 12 引腳 （ R1OUT）、 9 引腳（ R2OUT）輸出。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需一根傳輸線，可大大降低硬件成本，適合遠(yuǎn)距離通信。 表 32 串行口工作方式控制位 SM0 SM1 工作方式 功能 波特率 0 0 方式 0 同步移 位寄存器輸出方式 f/12 0 1 方式 1 10位異步通信方式 可變，取決于定時(shí)器 1溢出率 1 0 方式 2 11位異步通信方式 f/32 或 f/64 1 1 方式 3 11位異步通信方式 可變，取決于定時(shí)器 1溢出率 其中， fOSC 為單片機(jī)的時(shí)鐘頻率；波特率指串行口每秒鐘發(fā)送（或接收）的位數(shù)。 TB8 ：在方式 3 中， TB8 是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)。 CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件對 RI 清零。當(dāng) PD=1 時(shí)，進(jìn)入掉電方式。當(dāng) PS=1，設(shè)定為高優(yōu)先級；當(dāng) PS =0，設(shè)定為低優(yōu)先級。串行 接口 Serial Interface 是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線路簡單，只要一對 傳輸 線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于近距離通信，但傳送速度較慢。幾乎遍布了人類生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。串行接口按電氣 標(biāo)準(zhǔn) 及協(xié)議來分包括 RS232C、 RS42 RS485 等。 [4] 目前較為常用的 串口 有 9針串口（ DB9）和 25針串口（ DB25），通信距離較近時(shí) (12m)，可以用電纜線直接連接 標(biāo)準(zhǔn) RS232 端口 (RS422,RS485 較遠(yuǎn) )，若距離較遠(yuǎn)，需附加 調(diào)制解調(diào)器 （ MODEM）或其他相關(guān)設(shè)備。如圖 314所示 ： Q4Q2Q1+Q3++ 8 8 . 8 圖 314 H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路 通常為了使電機(jī)正常工作， 需要在兩端分別加上一個(gè)高低電壓，用以控制其電流的轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作原理如圖 316 所示： 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 圖 316 光電開關(guān)邏輯圖 硬件實(shí)現(xiàn) 由上文所述設(shè)計(jì)思路，實(shí)際電路如下，其中由于光電開關(guān)難以在 proteus 中進(jìn)行仿真，所以改由按鍵 K_Count 代替其作用，進(jìn)行仿真。 圖 43 按鍵 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 由于不能使用實(shí)際的光電開關(guān)進(jìn)行仿真，所以采用了一 個(gè)普通開關(guān)盡心模擬，在實(shí)際操作中只需要將該開關(guān)換成光電模塊即可，如圖 44 所示： 圖 44 光電對管 當(dāng)按下光電開關(guān)時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的光柵會(huì)通過遮擋光線進(jìn)而改變光柵開關(guān)的狀態(tài)，使其產(chǎn)生脈沖，再通過系統(tǒng)的處理生成相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速情況，如下圖，表示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速為 22 轉(zhuǎn) /s。也歡迎熟悉這方面的老師和同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)和修正。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。//設(shè)定模式 sbit K_count=P3^2。//正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位 /********************顯示專用變量 ********************************/ int Show_Num=0。//初始化計(jì)時(shí)器 0，產(chǎn)生 1ms 計(jì)數(shù)中斷 void Show(void)。 } } /********************************電機(jī)控制函數(shù) *********************************/ /***************************串口中斷 *****************************************/// void Serial_Communication(void)interrupt 4//設(shè)定串行口中斷 { RI=0。//計(jì)數(shù)初始化 Serial_Init()。//定義一個(gè)變量用于存儲(chǔ) SBUF /******************************************************************/ void Key_Board(void)。//設(shè)定模式開關(guān)標(biāo)志， 1 為開啟 int G_Num=0。//加速 sbit Key2=P3^4。老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。然后是對該系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體仿真結(jié)果如下 文所述 ： 系統(tǒng)軟件的編寫選擇了 C 語言，因?yàn)槠渚哂泻唵?，方便的特點(diǎn)，能夠高效的完成規(guī)定動(dòng)作。本文就是采用了它的一種改