【正文】 鍵設(shè)定出電機(jī)的轉(zhuǎn)速與方向，控制單元將當(dāng)前速度與設(shè)定速度相比較，然后輸出相應(yīng)的 PWM脈沖到由 L298 組成的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與速度的控制。 STC1205A60S2 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。即使人的動(dòng)作很快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 7805 的主要特點(diǎn)： 輸出電流可達(dá)： 1A 輸出電壓： 5V 過熱保護(hù) 短路保護(hù) 13 輸出晶體管 SOA 保護(hù) 極限值（ T=25℃） 輸入電壓（ 5~18V） ?? 最高可達(dá) 35V 熱阻（接到殼） ?? 5℃ /W 熱阻（接到空氣） ?? 65℃ /W 工作溫度范圍 ?? 0~125℃ 貯存溫度范圍 ?? 65~150℃ J 6C O N 3123L M 7 8 0 5I C 3L M 7 8 0 5C 61 0 4C 81 0 4C 7C DJ 8C O N 2+ 5+ 1 2 圖 電源電路 電源的抗干擾設(shè)計(jì)，由于系統(tǒng)包含數(shù)字器件、模擬器件以及高頻器件。 14 本系統(tǒng)選用 YBDAA024CN02 作為系統(tǒng)的顯示液晶。 6個(gè)按鍵與 I/O 口對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（ 常閉觸點(diǎn) ）釋放。過流保護(hù)電路如圖 所示。這種電路由于管子工作只在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高，H型電路使實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡(jiǎn)單化，并且電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。這樣，在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各階段都集成在一個(gè)環(huán)境里，先用編譯器寫程序，接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的重復(fù)過程，因而可以有效地縮短開發(fā)周期。按鍵子程序被主程序循環(huán)調(diào)用，這樣用戶便可以隨時(shí)設(shè)定轉(zhuǎn)速。在單片機(jī)工作時(shí)對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) +5V 中有明顯的交流成分。 繼電器的測(cè)試 用萬能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為 0；測(cè)得常開觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值為無窮大。但由于開發(fā)調(diào)試環(huán)境與應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境不盡相同，也會(huì)出現(xiàn)脫機(jī)后不能正常工作運(yùn)行的情況。 在聯(lián)調(diào)中，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)前速度與設(shè)置速度顯示位置放反，更改顯示程序后恢復(fù)正常。驅(qū)動(dòng)電路具有繼電器構(gòu)成的保護(hù)電路。 感謝 三 年以來眾多同學(xué)和朋友的幫助，大家在緊張的學(xué)習(xí)之余一起度過了許多愉快而美好的時(shí)光。總之，通過本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本設(shè)計(jì)為數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 檢驗(yàn)：按鍵每按下一次，轉(zhuǎn)速增加或者減少一位，達(dá)到了要求的效果。本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和單片機(jī) 控制系統(tǒng)在同一塊電路板上，所以在進(jìn)行模塊調(diào)試的時(shí)候首先要進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試過程如下： 在單片機(jī)中寫入程序： 通電后，用示波器觀察單片機(jī)的 I/O 口是否有方波輸出，經(jīng)觀察有方波出現(xiàn)證明單片機(jī)控制系統(tǒng)工作正常，在觀察的同時(shí)按下復(fù)位鍵，觀察到方波變?yōu)楦唠?24 平，證明單片機(jī)的復(fù)位電路正常，可以進(jìn)行下一步的調(diào)試。在單片機(jī)工作時(shí)，檢測(cè)到交流型號(hào)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和硬件組裝后，便可進(jìn)入應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試階段。通過 控制 L298 的 ENA，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 PWM 信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)電路如圖 所示。在被測(cè)轉(zhuǎn)速的電機(jī)上固定一個(gè)圓盤，在圓盤上相對(duì)稱的位置打兩個(gè)孔（如果精度要求高，可以在圓盤上多打孔），紅外發(fā)射管與紅外接收管分別固定在圓盤的兩邊，紅外接收管必須正對(duì)紅外發(fā)射管，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)射管的光能夠穿過圓盤上的圓孔。通過比較器 LM358 將 L298 的第 15 腳與 第 1腳的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。 繼電器是一種電 子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 、 、 、 、 分別控制液晶的WR、 RD、 CS、 RS、 RESET5 個(gè)控制端。 R 70 0 0 圖 數(shù)字地與模擬地布線隔離 顯示電路 顯示電路顯示電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速， 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示，為使用者提供了更為直觀的界面。帶散熱片時(shí)輸出電流可達(dá) 1A。 12 STC12C5A60S2 單片機(jī)的復(fù) 位是由外部的手動(dòng)復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。具體電路如圖 所示。本系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、液晶顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、速度檢測(cè)與按鍵控制各部分。相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)時(shí)間的測(cè)量是采用對(duì)已知高頻脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖速度和序列 ,測(cè)量轉(zhuǎn)速和判別其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。獨(dú)立式按鍵的鍵盤掃描程序非常簡(jiǎn)單，只需檢測(cè)每根 I/O 線的“ 0”、“ 1”狀態(tài)。 編碼鍵盤本身除了按鍵之外，還包括產(chǎn)生按 鍵的硬件電路。 液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或者一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。 B. 可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。 要使電機(jī)運(yùn)行，就必須同時(shí)導(dǎo)通對(duì)角線上的兩個(gè)三極管。 由此 ,數(shù)字化將在未來的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用。為了提高性能，在先進(jìn)的伺服系統(tǒng)中，已采用高速數(shù)字信號(hào)處理器（ DIGITAL SIGNAL PROCESSOR,簡(jiǎn)稱 DSP），其指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒數(shù)百兆以上，非常適合用于數(shù)字濾波的構(gòu)建和快速傅里葉變換等通用的數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算。此外，電力電子的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。 以單片機(jī)為控制核心的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用了數(shù)字化的速度給定與測(cè)速，擴(kuò)大了調(diào)速范圍，提高了速度控制精度。 本設(shè)計(jì)是以單片機(jī) STC12C5A60S2 和 L298 控制的直流電機(jī)脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷揚(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。通過微機(jī)控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。國外一些電氣公司都有成系列的與模擬調(diào)整系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的全數(shù)字交、直流調(diào)速裝置產(chǎn)品可供選用 ,新開發(fā)的調(diào)速系統(tǒng)幾乎全是數(shù)字式的。如圖 所示。當(dāng)三極管 Q2 與 Q4同時(shí)導(dǎo)通，電流從電源正極通過 Q4 和 Q2回到電源的負(fù)極。即使使用單極控制方式，使部分器件處于常通或者常斷狀態(tài)，以減少開關(guān)次數(shù)和開關(guān)損耗以及提高可靠性，但是系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能也會(huì)受到降低。 在實(shí)際電路中，由于可逆 PWM 變換器的特殊性，要求四個(gè)三極管的性能基本一致，在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)，而且用分離元件構(gòu)建橋式可 逆 PWM變換器比較復(fù)雜。 (4) 功率消耗?。阂壕э@示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC上，因此耗電量比其它顯示器要小得多。非編碼鍵盤幾乎不需要什么附加的硬件電路，目前，在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中獲得較普遍的采用。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 80C51 單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上 [2]。 由于 STC12C5A60S2 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 無法解密，采用宏晶 最新第六代加密技術(shù) 2. 超強(qiáng)抗干擾，整機(jī)輕松通過 2萬伏經(jīng)典測(cè)試 3. 速度快、 1 個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低 EMI 4. 超低功耗 5. 輸入 /輸出口多，做多有 44 個(gè) I/O口， A/D 做按鍵掃描還可以節(jié)省很多I/O 6. 在系統(tǒng)可編程，無需編程器，無需仿真器，可遠(yuǎn)程升級(jí) 7. 內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，外部復(fù)位電路可徹底省掉，當(dāng)然也可以繼續(xù)用外部復(fù)位電路。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)速較高或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈發(fā)出的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)較大時(shí) ,才有較高的測(cè)量精度 ,因此 M 法適合于高速測(cè)量。 由于本系統(tǒng)對(duì)測(cè)速精度要求較高，且 M/T發(fā)測(cè)速在高速和低速都具有較高的測(cè)速精度。電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度與設(shè)定速度通過液晶屏顯示出來。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。 復(fù)位電路的作用 在上電或復(fù)位過程中，控制 CPU 的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓 CPU 保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。 P 1 . 0 / A D C 01P 1 . 1 / A D C 12P 1 . 2 / R x D 23P 1 . 3 T x D 24P 1 . 4 / S S5P 1 . 5 / M O S I6P 1 . 6 / M I S O7P 1 . 7 / S C L K8R S T9R x D1 0T x D1 1I N T 01 2I N T 11 3T 01 4T 11 5W R1 6R D1 7X T A L 11 8X T A L 21 9GND20P 2 . 02 1P 2 . 12 2P 2 . 22 3P 2