【正文】 整脈沖的寬度而不是頻率。改變占空比的方法有 3 種： （ 1）定寬調(diào)頻法，這種方法是保持 1t 不變，只改變 2t ，這樣周期（即頻率）也改變； （ 2）調(diào)寬調(diào)頻法，保持 2t 不變，而改變 1t ，這樣也使周期（即頻率）改變； （ 3）定頻調(diào)寬法，這種方法是使周期（即頻率）不變，而同時(shí)改變 1t 和 2t 。 2） 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電極損耗及發(fā)熱都較小。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流截至負(fù)反饋。 indU 與速度是成正比的，公式如下 : indn Ukn ?? 轉(zhuǎn)矩常數(shù)所聯(lián)系的是機(jī)械轉(zhuǎn)矩 M 和電流 I 之間的關(guān)系，是指轉(zhuǎn)矩和有效電流之比。直流電機(jī)可以運(yùn)行在額定 范圍內(nèi)的任何電壓下，速度一轉(zhuǎn)矩曲線表述的是在一恒定電壓 U下電機(jī)的機(jī)械表現(xiàn)，該曲線可由兩點(diǎn)法給出 :空載轉(zhuǎn)速 n。 放大器根據(jù)輸入的模擬電壓而輸出對(duì) 應(yīng)的電壓來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 IR2111 內(nèi)置的自舉工作工作單元本質(zhì)上是電荷泵電路，電荷泵電路的簡單自舉原理介紹如下： 圖 4 自舉原理 如圖４所示，電容Ｃ的 a端通過二極管Ｄ接 ccV ，電容 C的 b端接幅值 inV 的 方波。 (l)哈佛總線結(jié)構(gòu) PIC 系列單片機(jī)在架構(gòu)上采用了與眾不同的設(shè)計(jì)手法， PIC 系列單片機(jī)不僅采用了哈佛體系結(jié)構(gòu) (也就是兩種存儲(chǔ)器位于不同的邏輯空間里，這種架構(gòu)的 微控制器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或者微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，稱為哈佛體系結(jié)構(gòu) )，而且還采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)。在此所說的字節(jié)，特指 PIC 單片機(jī)的指令字節(jié)，是常說的 8 位字節(jié)。 PIC 系列單片機(jī)不僅全部指令均為單字節(jié)指令，而且絕大多數(shù)指令為單周期指令，以利于提高執(zhí)行速度。而 MC68HC05 和 MC68HCn單片機(jī)的尋址空間只有一個(gè)，編程時(shí)需要用戶對(duì)程序區(qū)、堆棧區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和 1/0 端口所占用的地址空間作精心安排，這樣給開發(fā)人員在設(shè)計(jì)上帶來很大的麻煩。而 MCS 一 51只有兩個(gè)16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。 (4)功耗低 PIC18F458 單片機(jī)的功率消耗極低，是目前世界上低的單片機(jī)之一。再加上 PIC17CXXX 還具有豐富的 I/0 控制功能，并可以外接擴(kuò)展 EPROM 和 RAM，使它成為目前 8 位單片機(jī)中性能最高的品種之一，可被廣泛的應(yīng)用于高中檔的電子設(shè)備中。一些由硬件實(shí)現(xiàn)的功能可用軟件來實(shí)現(xiàn)，反過來一些由軟件實(shí)現(xiàn)的功能也可用硬件來完成。功能擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)不需要很大改變的情況下，修改軟件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。通過調(diào)節(jié) PWM 信號(hào)的占空比就可以改變電機(jī)電樞兩端的平均 17 電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速或方向。此處，選取 N溝道的功率 MOSFET IRF530 作為開關(guān)器件。單片機(jī)輸出的 PWM 信號(hào)經(jīng)光耦ＰＣ８１７后，輸出至IR2111 輸入端，此處的光耦對(duì) PWM 信號(hào)起到隔離、電平轉(zhuǎn)換和功率放大的作用。 圖 復(fù)位和時(shí)鐘電路 顯示電路 LCD介紹 液晶顯示模塊（ LCM）由于其具有功耗低、無電磁輻射、壽命長、價(jià)格低、接口方便等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用與各種儀表儀器、測量顯示裝置、計(jì)算機(jī)顯示終端等方面。 轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計(jì) 一個(gè)完善的閉環(huán)系 統(tǒng)，其定位精度和測量精度主要由測量元件決定，因此，高精度的測量轉(zhuǎn)速對(duì)測量元件的質(zhì)量要求相當(dāng)高。其特征如下： ? 氣隙是 3mm。計(jì)算出， ????? 3 9 FCCF 22 光電傳感器設(shè)計(jì)圖 本章小結(jié) 本章討論了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)的原則 。 MPLAB 是一個(gè)完整的 PIC單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，也是目前最優(yōu)秀、最流行的 PIC 單片機(jī)開發(fā)軟件，大部分的PIC 系列的單片機(jī)都可以采用該軟件工具進(jìn)行開發(fā)。整個(gè)軟件的主程 序和中斷服務(wù)程序框圖如圖 至 。由于 RB端口接有 3 個(gè)按鍵 K1..3 和 INT0 外部中斷信號(hào)輸入，因此需要將RB 端口配置成帶有上拉功能的輸入端口，可以啟用 RB 內(nèi)部弱上拉。 P1A 為輸出引腳 =0。//預(yù)分頻比為 1:256 =1。//選擇外部時(shí)鐘源 ,TMR1 用作外部計(jì)數(shù) TMR1H=0。//選擇內(nèi)部時(shí)鐘源 ,TMR3 用作內(nèi)部計(jì)數(shù) TMR3H=0。//CCP2 設(shè)置為 PWM 模式 T2CON=0x03。//TMR0 溢出標(biāo)志位清 0 =1。//清 INT0 中斷標(biāo)志位 //=1。MotorPWMData 是 PWM 模塊占空比的具體內(nèi)容，由于 PWM 的周期是 250，所以 MotorPWMData的變量變化是 0— 250 之間。 } } 按鍵識(shí)別模塊 主程序中要實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、停止鍵識(shí) 別、電機(jī)方向切換鍵識(shí)別和電機(jī)速度調(diào)節(jié)鍵識(shí)別。 在第 2步中一般在軟件上調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序來完成，實(shí)際也是一個(gè) For 循環(huán)語句；在第 5步中一般在軟件上是用一個(gè) While 循環(huán)語句判斷等待按鍵發(fā)生變化而退出該循環(huán)。 按鍵識(shí)別過程的方法步驟如下： （ 1） 判斷按鍵是否按下 。 （ 9） 若按鍵釋放，則清 KeyFlag 為 0，同時(shí)清 KeyCounter 軟計(jì)數(shù)器為 0。功能處理框圖如圖 所示。 圖 LCD 初始化框圖 LCD 字符串顯示字符 TS1620 可以顯示兩行 16 列 ASCII 碼，其對(duì)應(yīng)的第一行的首行地址是 80H；第二行的首地址是 C0H,送字符串到 LCD上顯示，需要定位將字符串顯示在第 X 行和第 Y 列上，顯示的字符串不能超過該行的最大列。 在系統(tǒng) 整個(gè)測速過程中，由 TMR1 的外部脈沖計(jì)數(shù)過程，由 TMR0 定時(shí) 1s，當(dāng) TMR0 定 33 時(shí) 1s 時(shí)間到，則 TMR1 停止外部計(jì)數(shù)，讀取 TMR1L 和 TMR1H 單元的內(nèi)容存儲(chǔ)到 MyTMR1 結(jié)構(gòu)體中，并分析該 TMR1 計(jì)數(shù)頻率是否超過設(shè)置的閥值，則直接以 TMR1 計(jì)數(shù)的脈沖為電機(jī)速度；若未超過閥值，則轉(zhuǎn)到測周算法來測量電機(jī)速度。 5 系統(tǒng) 抗干擾 引言 電子電路的抗干擾技術(shù)在電路設(shè)計(jì)中占有重要的地位，對(duì)系統(tǒng)是否正常工作有著決定作用。而數(shù)字電 路的輸入輸出波形邊沿很陡，含有極豐富的頻率分量，這對(duì)模擬電路來說，無疑是一個(gè)高頻干擾源。 6 結(jié)論 工作總結(jié) 論文對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn) 速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)做了大 量的工作，從開始的方案、軟硬件的設(shè)計(jì)到組裝調(diào)試以及最后的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)基本上是我獨(dú)立完成。本論文的撰寫正是在他們的悉心指導(dǎo)和關(guān)心下完成的，從開始整體方案的選擇、方案的制定、工作實(shí)施到論文的修改無不滲透著他們的心血。他們對(duì)我的教誨、關(guān)心和培養(yǎng)使我對(duì)以后的工作充滿信心。完成各類芯片的合理選型 。 (l)合理布置電源濾波、退藕電容。不同電路其干擾源千差萬別，干擾傳播途徑也多種多樣，干擾現(xiàn)象也各不相同，但它們?nèi)杂泄残?。?dāng) INT0 捕獲到脈沖的兩個(gè)上升邊沿時(shí)就進(jìn)行速度計(jì)算。 轉(zhuǎn)速測量子程序 常用的光柵測速方法有三種 :測頻法 (M法 )、測周法 (T 法 )和測頻測周法 (M/T 法 ) M/T 法測速是將 M 法和 T 法測速結(jié)合起來的一種測速方法。將該變量參數(shù)傳給Motor_Control（）即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制。在整個(gè)過程中沒有出現(xiàn)循環(huán)語句，從而使得主程序運(yùn)行模塊的效率得提高，保證了 CPU 的實(shí)時(shí)性。 （ 3） 若 KeyFlag 標(biāo)志為 0，則 KeyCounter 軟計(jì)數(shù)器加 1。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的情況不建議使用這種方法解決按鍵問題 。 按鍵識(shí)別方法 。 具體函數(shù)過程如下： void Motor_Control(unsigned char Direction, unsigned char Speed) { If(0==Direction) { CCPR1L=0。//允許內(nèi)部弱上拉 28 =1。//TMR1 溢出標(biāo)志位清 0 =1。//TMR2 開始工作 PR2=249。 =1。 ON=1。 TMR0H=(6553631250)/256。由于 TMR0 可以采用 16 位的方式計(jì)數(shù)，在對(duì) TMR1L 和 TMRH 載入初值時(shí)， 26 在 16 位的工作模式下，要先載入 TMR1H 內(nèi)容，在再載入 TMR1L 內(nèi)容。具體的初始化結(jié)果如下： ADCON1=0x0F。 CPU 系統(tǒng)始終初始化 PIC18 單片機(jī)內(nèi)部集成了經(jīng)過校正的 8MHz 主時(shí)鐘源，系統(tǒng)上電默認(rèn)主時(shí)鐘為 1MHz。集成代碼生成工具，包括匯編器、連接器等等。說明各模塊電路的連接方法 。 ? 大電流傳輸比 10030IIFC ?。 21 光柵盤是在圓盤邊刻有很多光柵。TS1620 字符液晶顯示模塊以 ST7066 和 ST7065 為控制器，其接口信號(hào)功能和操作指令與HD44780 控制器具有兼容性。 18 圖 IR2111 驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 鍵盤輸入電路 本系統(tǒng)采用鍵盤，如圖 所示。其中， 2R 要用阻值在千歐級(jí)、功率在 5W的水泥電阻，阻值的具體大小要在不同的電路應(yīng)用中調(diào)整確定。 與功率開關(guān)并聯(lián)的二極管為快會(huì)恢復(fù)二極管，作為續(xù)流二極管使用。根據(jù)系統(tǒng)要求及上面幾個(gè)硬件設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)以單片機(jī) PIC18F458 為中央處理單元，由鍵盤輸入電路， LCD 顯示，放大器連接電路等組成。但是用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結(jié)構(gòu)，提高硬件電路的可靠性，還可降低成本。 正因?yàn)槿绱吮菊n題選用 PIC18F458 單片機(jī)，為以后產(chǎn)品升級(jí)及個(gè)人能力的進(jìn)一步提高都將帶來便利。 (5)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng) I/0 端口驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng)，每個(gè) I/O引腳吸人和輸出電流的最大值可分別達(dá)到 2mA和 20mA，能夠直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管 LED、光電禍合器或者微型繼電器等。而 MCS 一 51系列單片機(jī)沒有。 (8)存儲(chǔ)器容量大 PIC18F458 系列單片機(jī)具有多達(dá) 1536 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，多達(dá) 256 的 EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另外還有多達(dá) SKxl4 字節(jié)的可多次重復(fù)寫入的閃速 FLASH 程序存儲(chǔ)器。而 MCS一 51單片機(jī)的指令系統(tǒng)共有 In條指令， MC68HCOS 單片機(jī)的指令系統(tǒng)共有 89條指令。PIC18FXXX 系列的字 節(jié)為 16 位。便于實(shí)現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化，從而有利于提高 CPU執(zhí)行指令的速度。 單片機(jī)選型 由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測控制，其中一個(gè)首要的工作就是選擇合適的單片機(jī)。不斷比較設(shè)定值和實(shí)際值，根據(jù)比較獲得的誤差調(diào)節(jié)放大器的輸出電壓。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 :它是電機(jī)在堵轉(zhuǎn)條件下的轉(zhuǎn)矩值，也叫起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 )，如圖所示。和轉(zhuǎn)矩常數(shù) Mk 有如下關(guān)系 : ?30000kk Mn ?? 如果用轉(zhuǎn)矩 M 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) Mk 來表示電流，可得如下關(guān)系： 2MRMn30000kMU ?????????????MkM? 考 慮到 nk 。和轉(zhuǎn)矩 M)。 4） 若是與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加。即供電電壓是寬度可調(diào)的脈沖電壓，當(dāng)脈 6 沖最寬時(shí)，相當(dāng)于直流電， 功率最大，轉(zhuǎn)速最高。近年來，隨著電力電子的迅速發(fā)展，有晶閘管變流器供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以取代了發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展可 以使復(fù)雜的控制規(guī)律較方便的實(shí)現(xiàn)，以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制技 術(shù)成為自控領(lǐng) 域的主流，也給直流電氣傳動(dòng)的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動(dòng)進(jìn)入了更新的 發(fā)展階段。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī) — 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。通過實(shí)時(shí)測試，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，此調(diào)速系統(tǒng)可獲得快速、精確的調(diào)速效果。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 PICMCU， Speeds Control 3 1 緒論 引言 當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流調(diào)速控制作為電氣傳動(dòng)的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用 ，無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、 交通運(yùn)輸、國防、航天航空、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備、還是在日常生活中的家用電器都大量使用著各式各樣的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，其中許多系統(tǒng)有調(diào)速的要求 :如車輛、電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械等等。論文根據(jù)系統(tǒng)的要求完成了整體方案設(shè)計(jì)和系統(tǒng)選型，針對(duì)所設(shè)計(jì)的控制方案對(duì)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)論述。長期以來，直流電動(dòng)機(jī)因其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比較靈活，方法簡單，易于大范圍平滑調(diào)速，控制性能好等特點(diǎn)，一直在傳動(dòng)領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位。論述了軟件的設(shè)計(jì)思想和方法 。各部分之間的不同組合，可構(gòu)成多種多樣的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。本文對(duì)基于 PIC單片機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的研究，從直流調(diào)速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了單閉環(huán)直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。但缺點(diǎn)是效率低、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示