【正文】 control fields. It is also clear that the control is the most important.This article described the DC speed control system, and this always depended on Micro controller. A kind of speed regulation system of Pulse Width Modulation (PWM) for DC motor posed of microcontroller AT89C52 and L298 was designed. Firstly, this article describes the progress of the DC motor and research purposes. Secondly, designed kinds of modules and based on 89C52 control system, then designed the circuit diagram. Thirdly, design using software Keil51 corresponding speed, protection, display, and the speed control of PWM, then give out flow chart. Finally, through the designing and the testing, to plete the DC motor for starting, stopping, rotating, braking and speed control. Meet the design requirements. KEY WORDS: SCM system,DC Motor Speed Control , PWM signal 目 錄第一章 緒論 1 課題研究的背景 1 1 2 3 第二章 設(shè)計方案的選擇 5 5 5 PWM調(diào)寬方式 5 PWM 調(diào)速工作方式 6 顯示模塊的選擇 6 鍵盤方案的選擇 6 7 第三章 直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 8 89C52單片機(jī)的簡介 8 89C52 單片機(jī)的基本組成 8 CPU及8個部件的作用功能介紹如下 9 對系統(tǒng)功能的要求 10 系統(tǒng)的整體框圖 11 直流電動機(jī)的簡介 11 直流調(diào)速系統(tǒng)的概述 12 (脈寬調(diào)制)調(diào)速工作原理 13 第四章 主體設(shè)計 16 詳細(xì)設(shè)計 16 16 顯示模塊 16 17 17 AD轉(zhuǎn)換電路 18 19 第五章 軟件設(shè)計 20 主程序的設(shè)計 20 電機(jī)驅(qū)動程序 22 PWM波程序的設(shè)計 22 按鍵子程序的設(shè)計 24 LCD1602的顯示程序 24 測速程序的設(shè)計 25 中斷程度的設(shè)計 25 第六章 系統(tǒng)功能調(diào)試 26 調(diào)試軟件的介紹 26 Keil c51 軟件的簡介 26 Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 27 Keil C51的開發(fā)過程 27 28 電機(jī)速度的測量并顯示功能仿真 28 29 第七章 個人總結(jié) 31 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 附 錄 一 35 附錄二 44 第一章 緒論 課題研究的背景 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)過程中，電力傳動裝置的使用十分廣泛，隨著社會的發(fā)展和各種技術(shù)的更新，以及生產(chǎn)質(zhì)量和工藝的不斷增長和改善，自動調(diào)速已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中并且對其要求也越來越高。論文題目：基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計專 業(yè)：電氣工程及其自動化本 科 生： (簽名)＿＿＿＿指導(dǎo)教師： (簽名)＿＿＿＿摘 要直流電動機(jī)是一種新型，機(jī)電一體化電機(jī)，具有調(diào)速性能好，啟動容易，能夠重載啟動等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。對調(diào)速系統(tǒng)的控制，可分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。另外，以單片機(jī)為核心的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)還有維修簡單、柔性強(qiáng)等優(yōu)點。該方法是針對雙閉環(huán)控制所產(chǎn)生的一種，能夠取代PI調(diào)節(jié)器解決超調(diào)問題的一種內(nèi)模控制算法。國內(nèi)研究直流電機(jī)調(diào)速已經(jīng)從最初的簡單控制電機(jī)的運(yùn)動上升到開辟新的算法和高速可靠的去控制電機(jī)，使直流電機(jī)更快更有效地發(fā)展。大型直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)一般采用晶閘管整流來實現(xiàn)，為了提高調(diào)速系統(tǒng)的性能，研究工作者對晶閘管觸發(fā)脈沖的控制算法作了大量的研究，提出了內(nèi)?？刂扑惴?、IP控制器取代PI調(diào)節(jié)器的方法、自適應(yīng)和模糊PID算法等等，其實在這些方面國外和國內(nèi)都做了很高程度的研究。一種節(jié)約了人力資源和降低系統(tǒng)成本的控制系統(tǒng)隨著采用單片機(jī)構(gòu)成了新的較簡單的控制系統(tǒng)，有效的提高了系統(tǒng)的工作效率。 第二章 設(shè)計方案的選擇變壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)中的最主要的方法，而調(diào)節(jié)直流電樞供電電壓所需的可控制電源通常有3種：旋轉(zhuǎn)交流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。 通過對比以上三種方案的優(yōu)缺點并且以及我們常用的經(jīng)驗熟悉度，本次設(shè)計在根據(jù)脈寬調(diào)速要求，采用直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。在這里我們選用了定頻調(diào)寬的方式，這種方式使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較穩(wěn)定；并且在用單片機(jī)產(chǎn)生PWM時用軟件方法產(chǎn)生相對比較簡單且易實現(xiàn)。單極性工作制是指單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號，經(jīng)過兩口輸出的切換和對PWM占空比調(diào)節(jié)，改變端口的高低電平來控制正反轉(zhuǎn)，PWM的占空比的調(diào)節(jié)來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （2）使用獨(dú)立鍵盤，即每一位I/O口可對應(yīng)連接成一個鍵，這種方法比較簡單，又因為本次設(shè)計只需要五個按鍵，所以選擇這種不占用多余的I/O口。 （2）完成以89C52的直流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。 并行I/O口：芯片內(nèi)部有4個8位的I/O口（P0,P1,P2,P3),以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 P1口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸 出4個TTL 門電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 REST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。本系統(tǒng)通過L298驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，獨(dú)立式按鍵控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)使其分別出現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加速，減速，急停。 直流電動機(jī)的特點:直流電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩大，效率高，無勵磁損耗，調(diào)速性能好。 調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)速：從公式可見，減少勵磁電流時，氣隙磁通量將減少，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。從機(jī)械特性上看，就是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或加工電壓等方法來改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變電動機(jī)機(jī)械特性和工作特性的交點，使電動機(jī)的速度穩(wěn)定的發(fā)生變化。對于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，PWM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式，加在電機(jī)兩端的電壓就在高電壓和低電壓之間不停的跳變，對應(yīng)的電機(jī)電壓波形如圖34 所示 圖34 PWM的波形圖 如圖所示此時加在電機(jī)兩端的平均電壓可以通過調(diào)整PWM的占空比來改變Th和Tl的比值。沖量指窄脈沖的面積。 分辨率: 占空比最小能達(dá)到的值。 36 用PWM 波代替正弦半波在本次設(shè)計的過程中采用了軟件方法產(chǎn)生的PWM波形。測速模塊是通過在電機(jī)附近安裝測速元件測出電機(jī)的變化從而計算出的電機(jī)的轉(zhuǎn)速。然后進(jìn)行測忙，若不忙碌則寫入指令，進(jìn)而分別寫入字符如（“v：+”）,然后在寫入數(shù)據(jù)。目前通常采用的測速方法有光電編碼盤測速法、紅外對管測速法、霍爾元件測速法。圖44 AD0809 仿真電路圖AD0809的工作過程：（1） 首先，輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中；（2）此地址經(jīng)譯碼器選通8路模擬輸入到比較器；（3）START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動A/D裝換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。如果負(fù)載的生產(chǎn)工藝對運(yùn)行時的靜差率要求不高，這樣的開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)就能實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，可以找到一些用途，若調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械對靜差率有一定的要求，則需要用閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。單片機(jī)的編程語言不僅有匯編語言，還有一些高級語言。 主程序的設(shè)計 在主程序中 ，主要完成對各個可編程芯片進(jìn)行初始化和鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計采用程序的模塊化，用if語句掃描判斷單片機(jī)的P1口的五狀態(tài)，每次若有按鍵按下經(jīng)過延時消抖后分別調(diào)用相關(guān)的子程序。 電機(jī)驅(qū)動程序 L298N控制電機(jī)的驅(qū)動電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時有兩張方案：（1）利用控制端子IN3和IN4高低電平來控制電機(jī)的加減速，當(dāng)這兩個端子的電平不同時分別使電機(jī)加速或減速；用ENB端口輸出PWM波驅(qū)動電機(jī)的加減速，當(dāng)IN3和IN4兩端電平相同時電機(jī)急停。 PWM波程序的設(shè)計 在PWM波形產(chǎn)生的過程中主要依靠兩個定時作用，其中為了使整個波形的頻率不變，采用T0控制高電平持續(xù)的時間，T1控制低電平的持續(xù)時間。當(dāng)T0的計數(shù)初值增加時，則高電平的占空比減少，則轉(zhuǎn)速減少。因此，用input、displaychar 和displaydata 三個函數(shù)分別實現(xiàn)LCD寫指令、LCD寫字符和LCD寫數(shù)據(jù)的功能，用延時程序來判斷LCD忙碌狀態(tài)。本次設(shè)計中選用從L298N的senseB管腳經(jīng)電阻來采樣電流，將采集的模擬量經(jīng)AD0809轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并且傳送給液晶顯示來顯示具體電流數(shù)值的大小。Proteus實現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真的完美結(jié)合。Keil uVision4 是美國Keil Software公司出品的51系列單片機(jī)C語言集成開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比，C語言在功能上，結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用并且容易掌握。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。若未加入項目的程序文件，執(zhí)行File/Open菜單指令，加載程序編輯窗口，進(jìn)行編輯與修改。同時從顯示數(shù)字的穩(wěn)定程度也可以判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，若顯示數(shù)字幾乎不變，則說明電機(jī)工作十分穩(wěn)定；反之，顯示數(shù)字不停的變化，則說明電機(jī)工作非常不穩(wěn)定。若產(chǎn)生錯誤，再對錯誤的程序進(jìn)行單步調(diào)試，以確定錯誤所在。對于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)而言，大多數(shù)程序模塊的運(yùn)行都依賴于硬件，沒有相應(yīng)的硬件支持，軟件也將無法實現(xiàn)其功能。unsigned int LowCount = 0xFA00。void Inittimer(void) //定時器初始化{ TMOD = 0X11。 //停定時器0 ENB = 1。 START = 1。 TR1 = 1。 delay(1)。 0x10。 ID = ID7|ID6|ID5|ID4|ID3|ID2|ID1|ID0。 OE = 0。 } if(P1_3==0) { delay(500)。extern LowCount。 displaychar(SPEED(Z): )。}void STOP(void) //急停{ IN3 = 1。 //input(0x80+0x40)。 input(0x80)。 LowCount = 0xFA00。 FLAG_DIS = 0。 FLAG_DIS = 1。 }}1602顯示清單：include unsigned int data wei[4]={0}。j10。 //P3_5 = 1。 delay(20)。 //使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用 5,7 的字符 input(0x80)。 P2_2 = 1。 if(wei[0]==0) { wei[0] = 0xF0。 inputdata(wei[0]+0x30)。 NI=NI*2。 } } } input(0x80+0x48)。 input(0x80+0x43+2)。 input(0x80+0x43+3)。i4。 wei[1] = NI/100%10。 inputdata(wei[1]+0x30)。 if(wei[2]==0) { wei[2] = 0xF0。}void displaydata_SP(void) //顯示數(shù)據(jù){ int i。 P2_1=0。 P2_2=0。 P0 = 0XFF。 }void input(int ) //寫指令{ P2_1 = 0。//unsigned int Y,Z。 } else { HigCount = HigCount10。 displaychar(SPEE