【正文】 .............................................................................................. 8 AVR 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................................................................. 8 ATmega16 單片機(jī)的特點(diǎn) ............................................................... 8 ATmega16 單片機(jī)的引腳配置 ..................................................... 10 ATmega16 單片 機(jī)的中央處理器 ................................................. 11 CH447L 讀寫控制芯片 ................................................................. 13 硬件模塊的設(shè)計(jì) ...................................................................................... 14 AVR 單片機(jī)系統(tǒng)模塊 .................................................................. 14 讀寫顯示模塊 ............................................................................... 15 繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路模塊 ........................................................... 20 報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì) ....................................................................... 23 串行通信接口電路設(shè)計(jì) ............................................................... 24 電源電路設(shè)計(jì) ............................................................................... 24 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 第 4 章 電機(jī)智能啟動(dòng)器的軟件設(shè)計(jì) ................................................................... 26 軟件設(shè)計(jì)方案 .......................................................................................... 26 程序設(shè)計(jì) .................................................................................................. 26 主程序及初始化設(shè)計(jì) ................................................................... 26 數(shù)字濾波模塊 ............................................................................... 28 顯示模塊 ....................................................................................... 30 按鍵處理模塊 ............................................................................... 33 繼電器控制源程序 ....................................................................... 34 報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ....................................................................... 34 中斷處理源程序 ........................................................................... 35 電動(dòng)機(jī)控制程序 ........................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 41 致 謝 ....................................................................................................................... 42 附 錄 Ⅰ ................................................................................................................... 43 附 錄Ⅱ 元器件清單 ............................................................................................. 52 附 錄Ⅲ 電路圖 ..................................................................................................... 55 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒 論 電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史 電動(dòng)機(jī)也稱為 “ 馬達(dá) ” ， 是 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)器。 如電網(wǎng)的波動(dòng)性 ， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能配套等 ， 都要求越來(lái)越嚴(yán)格 。智能控制技術(shù)的應(yīng)用 ，給 我們提出了很多要求 。s have made new and higher requirements to the control system. Because of the increasing scale of practical engineering systems, and also its plexity is getting higher and higher, conventional control theory and technology projects have been unable to meet the level of automation to improve and expand the scope of the requirements of , the progress of science and technology has promoted establishment and development of intelligent control technology. That gives us a lot of requirements. Such as the volatility property of power line, smart matching of executing agency are increasingly stringent requirements. The majority of technical personnel pay attention to motor39。最先制成電動(dòng)機(jī)的人，據(jù)說(shuō)是德國(guó)的雅可比。效率也不斷提高。由于沒(méi)有短路 環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。 直接啟動(dòng) （全壓?jiǎn)?dòng)） 每臺(tái)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)都按照它的結(jié)構(gòu)參數(shù)具有它自己的轉(zhuǎn)矩 /速度機(jī)械特性和電流 /速度特性。 這種啟動(dòng)方法的缺點(diǎn)是： ，它只是用于空載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。 設(shè) 1U 電源線電壓， STYI 及 ?STI 為定子繞組分別接成 Y形及 Δ 形的啟動(dòng)電流，Z為電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)每相繞 組的等效阻抗，則有 ZUISTY 31? 13 UIST ?? 所以 3?? STSTY II ,即定子接成 Y形時(shí)的啟動(dòng)電流等于接成 Δ 形時(shí)的啟動(dòng)電流的 1/3,而接成 Y 形時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 21UIST?? ,所以 3?? STSTY II 。 智能啟動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn) 第一：有效降低了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流、可減少配電容量，避免增容投資。 如果存在危險(xiǎn)，由繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路 進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)將控制信號(hào)傳入 CH447L 來(lái)驅(qū)動(dòng)LED 顯示故障；如果沒(méi)有危險(xiǎn)，繼電器不運(yùn)作 。繼電器 驅(qū)動(dòng)電路模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器的開通和關(guān)斷。在此過(guò)程中啟動(dòng)器同時(shí)要對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。 單 片 機(jī) ATmega16 整流濾波 繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路 電機(jī) 報(bào)警電路 顯示電 路 三相模擬信號(hào) 鍵盤電路 讀寫控制芯片 CH447L 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 3章 電機(jī)智能啟動(dòng)器的硬件設(shè)計(jì) 芯片選擇 硬件部分采用的高速的 AVR ATmega16 單片機(jī)進(jìn)行全局控制；人機(jī)界面則運(yùn)用了 CH447L 讀寫顯示芯片專門用于控制數(shù)碼管的驅(qū) 動(dòng)和鍵盤的掃描，真正實(shí)現(xiàn)了模塊化控制； 單片機(jī)與上位計(jì)算機(jī)之間以標(biāo)準(zhǔn) RS232C 接口進(jìn)行異步串行數(shù)據(jù)通信，用 MAX232 來(lái)進(jìn)行單片機(jī) TTL 電平和標(biāo)準(zhǔn) RS232電平的轉(zhuǎn)換。 131 條指令 512 字節(jié)的 EEPROM，擦寫壽命 : 100,000 次 8 路 10位 ADC， 8個(gè)單端通道， 2 個(gè)具有可編程增益（ 1x, 10x, 或 200x）的差分通道 片內(nèi) /片外中斷源 掉電模式 : 1 μA 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 ATmega16 單 片機(jī)的引腳配置 ATmega16 單片機(jī)有 40 引腳 PDIP 封裝 , 44 引腳 TQFP 封裝 , 與 44 引腳 MLF封裝 。運(yùn)算完成之后狀態(tài)寄存器的內(nèi)容得到更新以反映操作結(jié)果 。 指令寄存器 指令譯碼器 控制線 控制寄存器 中斷單元 SPI 單元 串行 UART 8 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 16 位帶PWM 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 看門狗定時(shí)器 模擬比較器 32 根 I/O 線 32 8 通用寄存器 1K 8 數(shù)據(jù) SRAM 462 8EEPROM 8 位數(shù)據(jù)總線 直接尋址 間接尋址 圖 32 AVR增強(qiáng) RISC結(jié)構(gòu) 狀態(tài)和測(cè)試 程序寄存器 16K 8 程序存儲(chǔ)器 ALU 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 CH447L 讀寫控制芯片 在 本設(shè)計(jì) 中采用 的 CH447L 讀寫芯片 用于數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制，并且內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，可 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 8位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD譯碼、閃爍、移位等功能； 還可以進(jìn)行 64 鍵的鍵盤掃描； CH447L 通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的 4 線串行接口或者 2線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；可以對(duì)單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。 RST—— 上電復(fù)位輸出，低電平有效。 圖 34 是 ATmega16 系統(tǒng)模塊 圖 。當(dāng)保持 CKOPT 為未編程狀態(tài)時(shí)，振蕩器的輸出信號(hào)幅度比較小。 CH447L 不支持組合鍵，即 同一時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下；如果多個(gè)鍵同時(shí)按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。 電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中， 如果存在危險(xiǎn)，由繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路 進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)將控制信號(hào)傳入 CH447L 來(lái)驅(qū)動(dòng) LED 顯 示故障； 循環(huán)顯示當(dāng)前的電壓和電流。 CH447L 的串行接口是由硬件實(shí)現(xiàn)的，單片機(jī)可以頻繁地進(jìn)行高速操作，而絕對(duì)不會(huì)降低 CH447L 的工作效率。如果數(shù)碼管不足 8 個(gè)，那么可以優(yōu)先去掉左邊的 N N N3 等數(shù)碼管，并設(shè)置相應(yīng)的掃描極限以獲得更大的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流提高顯示亮度。 CH447L 采用四線串行傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)單片機(jī)與 CH447L 距離較遠(yuǎn)時(shí)，可以采 用光電耦合器傳送數(shù)據(jù)，這將大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力。由于它的低驅(qū)動(dòng)電壓和小驅(qū)動(dòng)電流能控制大負(fù)載，所以在自動(dòng)化控制方面有著極為廣泛的應(yīng)用。 繼電器線圈是電感性質(zhì) ，電感 的 特性，流經(jīng)電感線圈的電流不能突變，如果突然切斷電感線圈的電流 ， 電感本身就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的電動(dòng)勢(shì)，來(lái)試圖維持電流不變，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)往往非常強(qiáng)，它會(huì)擊穿試圖阻斷電流開關(guān)， 如果是空氣開關(guān)， 會(huì) 擊穿空氣，造成不能斷電，如果是半導(dǎo)體開關(guān)，就會(huì)燒毀這個(gè)開關(guān)