【正文】 22 部分主要程序功能說明 ......................................................................................... 23 6 產(chǎn)品調(diào)試和使用方法 ................................................................................................... 26 程序?qū)?AT89S52 單片機(jī) .................................................................................... 26 keil 的簡(jiǎn)單使用 ............................................................................................... 26 Easy51 軟件及下載器的使用 ............................................................................ 27 調(diào)試過程 .............................................................................................................. 28 調(diào)速器使用方法 ................................................................................................... 29 結(jié) 論 ........................................................................................................................ 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 33 致 謝 ........................................................................................................................ 34 聲 明 ........................................................................................................................ 35 附 錄 ........................................................................................................................ 36 第 1頁 共 44頁 1 引言 課題背景及意義 直流電機(jī)由于具有優(yōu)良的調(diào)速性能，因此在很多需要用到變速的場(chǎng)合有很多的應(yīng)用。在數(shù)碼管上顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速和設(shè)置 的 轉(zhuǎn)速，將當(dāng)前轉(zhuǎn)速作為反饋信號(hào)與設(shè)置轉(zhuǎn)速比較，以確定加速還是減速，直到兩者相等后 保持這個(gè)速度穩(wěn)定運(yùn)行。為了 實(shí)現(xiàn) 對(duì)轉(zhuǎn)速的靈活控制和高效節(jié)能， PWM 控制方式 配合L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)小功率直流電機(jī) 進(jìn)行 驅(qū)動(dòng) 和調(diào)速 是 較好 的 調(diào)速系統(tǒng) 解決方案。 關(guān)鍵 詞 ： 單片機(jī) ； PWM；閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)；直流斬波 LowPower DC Motor Speed Control System Design Based on the PWM Technology Abstract The design is about lowpower DC motor speed regulation based on PWM technology. The MCS51 series singlechip microcontroller, as the core ponent, is designated to take charge of the speed adjustment, setting, measurement and display which is necessary for a closed loop system. An excellent solution has been worked out by using PWM technology bined with L298N motor driver IC as a lowpower DC motor driver, in order to achieve the flexible speed control and improve energy efficiency. Therein, DC chopper consist of the L298N which contains two Hbridge circuits, PWM signals and DC motors. The PWM signal’s Duty cycle is adjusted by the singlechip Microcontroller. The motor’s speed is measured by an infrared tube and an infrared receiver, and then the result of measurement is pared with the setting value. In this case, the speed can be increased or reduced according to the parison until the two speeds above e to the same value. In this project, programming is very important to achieve these functions such as the speed regulation, measurement, display, and keyboard input. Bugs and logic faults are corrected when the development of system is finished. Based on the studying above, this system has been proved to be convenient to maintain and easy to operate with a few ponents and excellent adaptability. Key words: MCS51。作為現(xiàn)代應(yīng)用調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，節(jié)能是不可忽視的重點(diǎn)。 本課題研究方法和目標(biāo) 直流斬波調(diào)速器研究的主要思路： 硬件部分： (1)首先確定電機(jī)驅(qū)動(dòng)主電路，或采用專用驅(qū)動(dòng)模塊 ，以及設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路的控制方式 。 2 調(diào)速系統(tǒng)原理 直流電機(jī)工作特性及調(diào)速原理 根據(jù)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)分析可得到等效的模型，包括電樞繞組及其等效的電阻等。開關(guān)器件的通斷周期 T 保持不變，只改變器件每次導(dǎo)通的時(shí)間，也就是脈沖周期不變，只改變脈沖的寬度，即定頻調(diào)寬?，F(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多微型化的斬波器，專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，內(nèi)部集成了斬波電路，效率高，具有很好的穩(wěn)定性。 (5)PWM 系統(tǒng)很容易實(shí)現(xiàn)智能控制，如在 MCS51 單片機(jī)或 PLC 等控制器 的控制下可實(shí)現(xiàn)精確的調(diào)節(jié)可預(yù)置參數(shù)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的 “ 占空比 ” 來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 單片機(jī)外硬件生成 PWM 信號(hào) PWM信號(hào)可以通過鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波信號(hào)與可控的調(diào)制信號(hào)經(jīng)比較器比較后可以得到相 應(yīng)占空比的 PWM 信號(hào)。因此，從上圖中可以看出，比較器輸出一列下降沿調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制波。 顯示芯片采用 74595 驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管工作， 8 位顯示兩個(gè)芯片負(fù)責(zé)段選，一個(gè)負(fù)責(zé) 8 位位選剛好夠， DS， OE， SH 三個(gè)控制端僅使用單片機(jī) 3 個(gè) IO 口，節(jié)約資源。 4 腳VS 接電源電壓， VS 電壓范圍為＋ ～ 46 V。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。其主要特性如下： (1)集成了全部的脈寬調(diào)制電路。功率輸出管 Q1和 Q2受控于或非門。帶有上電復(fù)位功能，即把DAC 寄存器復(fù)位至全零 [5]。由此要想串行輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)必須滿足兩個(gè)條件：第一 是 時(shí)鐘 SCLK 的有效跳變；第二 是 片選 CS 為低電平。 LM358的封裝形式有塑封 8引線雙列直插式和貼片式。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。根據(jù) PWM 信號(hào)產(chǎn)生原理，鋸齒波和另一調(diào)制信號(hào)經(jīng)過比較可以得到一個(gè) PWM 信號(hào)。分相電路由觸發(fā)器及兩個(gè) “與 ”門組成，觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)應(yīng)于鋸齒波的下降沿。隨著光照的增強(qiáng)，光敏二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，其反向電阻減小，反向電流 (光電流 )增大，其光電流與照度之間呈線性關(guān)系。 第 19頁 共 44頁 圖 顯示電路 電源電路設(shè)計(jì) 圖 電源電路 本設(shè)計(jì)電源采用 177。由于條件的限制學(xué)校大多能做單面板，因此要在布線時(shí)選擇單面布線，最好選擇手動(dòng)布線。 0x0200)。 for (i=0。////提高移位時(shí)鐘 delay_us(1)。 TR0=1。dely++)。 kv4%=10。 } else if(key2==0) { for(dely=0。dely++)。 if(DacData350)DacData=600。delay60000。 MotorSpeed++。 SpeedCurLast=SpeedCur。//調(diào)整 DacData 使不溢出 else if(DacData800)DacData=800。 調(diào)速的速度范圍判斷采用按經(jīng)驗(yàn)判斷的方式，對(duì)當(dāng)前測(cè)量轉(zhuǎn)速和預(yù)置轉(zhuǎn)速比較，如果大于預(yù)置轉(zhuǎn)速則減小 PWM 的占空比，如果小于預(yù)置轉(zhuǎn)速則增加 PWM信號(hào)占空比 [11]，直到相等的時(shí)候，按這個(gè)速度穩(wěn)定運(yùn)行。 調(diào)試過程 調(diào)試過程很簡(jiǎn)單，就是上邊的步驟反復(fù)進(jìn)行，包括對(duì)程序的修正，和對(duì) 單片機(jī)的重新擦寫數(shù)據(jù)，操作方法和上邊是一樣的。在按下相應(yīng)位按鍵設(shè)置轉(zhuǎn)速，然后再按確認(rèn)鍵，電機(jī)開始加速直到設(shè)定的轉(zhuǎn)速后開始在一個(gè)較小的波動(dòng)范圍內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行 (有較小的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，由于調(diào)速的原理需要不停的采樣然后進(jìn)行比 較調(diào)節(jié)，有一定的超調(diào)量，引起轉(zhuǎn)速波動(dòng)，但是在一個(gè)較小的范圍內(nèi)是能滿足要求的 )。 硬件實(shí)物 使用 時(shí) 效果良好，在鍵盤上設(shè)計(jì) 3000r/min， 按下確認(rèn)鍵后在 35s 內(nèi)達(dá)到 3000177。本身 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的效率就很高， 本設(shè)計(jì)還可以采用太陽能電池板供電，多塊電池板串并聯(lián)在一起然后做一個(gè) DCDC 變換電路，變成 177。在此感謝伍瑾斐 老師及崔雪梅 老師的細(xì)心指導(dǎo)和熱心幫助，聯(lián)系實(shí)驗(yàn)室和提出指導(dǎo)意見。 (3)學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈(zèng)送和交換學(xué)位論文。 sbit DAC_DI = P0^3。 sbit key3= P2^2。 sbit DAC_CS = P0^5。 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)的說明： 本人完全了解成都信息工程學(xué)院有關(guān)保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括： (1)學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。可見本設(shè)計(jì) 具有較好的實(shí)用性。解決波動(dòng)大的問題可以修改源程序的調(diào)節(jié)梯度，每次調(diào)節(jié)的占空比設(shè)置的小些，就可以改善轉(zhuǎn)速波動(dòng)的問題。 圖 示波器測(cè)試鋸齒波照片 圖 實(shí)測(cè) PWM 波形 1 圖 實(shí)測(cè) PWM 波形 2 第 31頁 共 44頁 圖 實(shí)測(cè) PWM 波形 3 圖 實(shí)測(cè) PWM 波形 4 以上的圖 到圖 為不同占空比的 PWM 信號(hào)實(shí)測(cè)照片，可見鍵盤上輸入的不同轉(zhuǎn)速所 產(chǎn)生的 PWM 波形是不同的，其轉(zhuǎn)速和占空比大小成正比。 第 29頁 共 44頁 調(diào)速器使用方法 圖 實(shí)物運(yùn)行時(shí)的照片 固定好硬件后，接上 177。 Easy51 軟件及下載器的使用 圖 easy51 設(shè)置截圖 本設(shè)計(jì)使用的下載器 是串口轉(zhuǎn) USB 接口的，所以先安裝 USB 驅(qū)動(dòng)然后找到 第 28頁 共 44頁 相應(yīng)的 口，打開 easy51 軟件，點(diǎn)擊設(shè)置菜單，進(jìn)入圖 的設(shè)置頁面，選擇波特率為 28800，設(shè)置好后關(guān)閉，再重啟軟件，即可檢測(cè)到芯片。 MotorSpeed=0。 else。 TR0=1。 } 軟件設(shè)計(jì)的主程序，主要是按鍵處理，分別代表轉(zhuǎn)速的千、百、十、個(gè)位和一個(gè)確定按鍵，前四個(gè)數(shù)位設(shè)置按一下加一， 09 循環(huán)，按下確定鍵設(shè)置預(yù)定轉(zhuǎn)速，