【正文】 。本設(shè)計(jì)完成了按鍵的掃描、速度的反饋測(cè)量和處理、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生等功能。我們采用的是基于 Keil軟件的 C 語(yǔ)言編程，這便于結(jié)構(gòu)的理解，同時(shí)也便于我們的修改。而在這次設(shè)計(jì)程序的過程中，我一開始時(shí)走了很多彎路，這也是自己的知識(shí)不夠扎實(shí)的原因。 sbit BCD2 = P1^1。delay0。 BCD_PORT = BCD[2]。 BCD_PORT = BCD[temp / 10 %10]。 BCD_PORT = 0x00。 BCD_PORT = BCD[month % 10]。 BCD_PORT = BCD[day / 10]。 BCD_PORT = 0x00。 BCD_PO。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 29 mDelay(10)。 mDelay(10)。 mDelay(10)。 mDelay(10)。 mDelay(10)。 mDelay(10)。i0。 define BCD_PORT P0 /**********************************************************************************************/ codeuchar BCD[]= {0x3f,0x06,0x5b, 0x4f,0x66,0x6d, 0x7d,0x07,0x7f, 0x6f,0xbf,0x86, 0xdb, 0xcf, 0xe6, 0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef,0x40}。 通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以看出用MCS51 單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)是十分可靠的，設(shè)計(jì)中應(yīng)用到了較多的知識(shí)，采用了保護(hù)電路模塊，復(fù)位電路模塊等保護(hù)措施，應(yīng)用了許多較新的元器件，電路圖中有顯示模塊電路、復(fù)位模塊電路、按鍵模塊電路、驅(qū)動(dòng)器端子輸入模塊電路等電路設(shè)計(jì)，很好的 實(shí)現(xiàn)了用單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、急停等功能。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間 通過與同學(xué) 們之間的 交流 和老師的指導(dǎo) ，使自己學(xué)到了 不少 知識(shí)。這里我們采用的是輸出占空比可調(diào)，周期固定的脈沖，因?yàn)槊總€(gè)周期的高低電平數(shù)固定，所以輸出電平我們是通過定時(shí)器設(shè)置。 不僅 可以 有效的 實(shí)現(xiàn)各種 電路模型的仿真，比如模擬電路和 數(shù)字電路 的仿真 、 各種系列 單片機(jī)系統(tǒng) 的仿真等，而且， Proteus 仿真軟件 還配備 搭載 了 目前常用的各種虛擬儀器于一體，例如 多通道示波器 觀察模塊 、 函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器 模塊 、 數(shù)字 邏輯分析儀 模塊等 等。由于是匯編語(yǔ)言程序，注意把項(xiàng)目中自動(dòng)添加的 文件刪除，否則 編譯時(shí)會(huì)出錯(cuò)。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 用 Keil 軟件進(jìn)行編譯、連接 美國(guó) Keil Software 公司 開發(fā)的 Keil uVision2 IDE 用于 51 系列單片機(jī) C 語(yǔ)言集成開發(fā)系統(tǒng) ,使用的開發(fā)語(yǔ)言是傳統(tǒng)的 C 語(yǔ)言 ,容易學(xué)習(xí)使用 ,極大地提高工作效率和減少了項(xiàng)目開發(fā)周期 ,它還可以嵌入到組裝 ,可以嵌入在關(guān)鍵的位置 ,使程序達(dá)到非常高工作效率。有些驅(qū)動(dòng)是采用集成芯片，而這里我們是使用的三極管電路，通過兩個(gè)對(duì)稱的三極管電路，完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制，其原理類似與差模信號(hào)。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)，往往是先并不知道應(yīng)顯示什么內(nèi)容，這樣也就無從選擇顯示字符的顯示段碼。 LED 數(shù)碼共有兩種連接方式： (1) 共陽(yáng)極接法：將發(fā)光二極管的正極都接一塊，形成一個(gè)公共端，這個(gè)公共端在實(shí)際使用時(shí)接電源的正極，而數(shù)碼管的負(fù)極是接電源的負(fù)極，但是因?yàn)槎O管的導(dǎo)通電阻很低，如果直接接電源的話會(huì)把二極管燒壞，所以我們?cè)跀?shù)碼管的負(fù)極接一個(gè)電阻，作為限流。工作原理和光電傳感器和相似，但是它其實(shí)是一個(gè)集成電路，集成了光電傳感器、電子電路等于一體，我們只需要用聯(lián)軸器把傳感器和電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接就可以完成多路信號(hào)的輸出。 系統(tǒng)功能說明 本系統(tǒng)是采用單片機(jī)的控制系統(tǒng)，完成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)控制，按照一定的控制算法完成了帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的控制，采用矩陣式的鍵盤完成了多個(gè)按鍵的功能，通過程序可以很容易的修改各個(gè)按鍵的作用，也可以通過無線設(shè)備完成遠(yuǎn)程控制；采用液晶顯示器完成傳動(dòng)臺(tái)的工作狀態(tài)顯示，可以很 好的完成轉(zhuǎn)矩，速度、效率、位置等的顯示；檢測(cè)裝置主要是完成兩個(gè)輪子速度的檢測(cè)，然后獲得轉(zhuǎn)矩，通過一定的設(shè)備送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)然對(duì)于電機(jī)調(diào)速，中間還需要一個(gè)變頻器，完成電機(jī)的調(diào)速信號(hào)控制。如果溫度發(fā)生變化，兩個(gè)橋臂的補(bǔ)償能量是差不多的，這就完成了補(bǔ)償功能。 ccV ：正常運(yùn)行時(shí)的電源，接 +5V。 P2 口： ～ P2 口 8 位雙向口線對(duì)應(yīng)引腳的 21～ 28 號(hào)，內(nèi)部也自帶上拉電阻的，用于擴(kuò)展時(shí)，是地址的高 8 位，如果不擴(kuò)展，就可當(dāng)做常用的輸入輸出口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS型 TTL 負(fù)載。 （ 3） 中斷系統(tǒng) 單片機(jī)包含 5 個(gè)中斷級(jí)別系統(tǒng)，包括 2 個(gè)可編程改寫的中斷系統(tǒng)，可以用于外部中斷請(qǐng)求，串行通信中的中斷設(shè)置和定時(shí) /中斷請(qǐng)求。 程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 6 （ 3） 調(diào)節(jié) 電樞回路電阻 。 圖 21 帶傳動(dòng)試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu) 阻力矩測(cè)試方法與主動(dòng)輪相同， 可由式 得到： 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 5 對(duì)應(yīng)關(guān)系為： )2(sin2W ?? ??? A （ ） 式中： W—— 吊重 δ —— 初應(yīng)力，一般帶傳動(dòng)為 ~ A—— 帶 的橫斷面積 α —— 帶輪角 從動(dòng)和主動(dòng)輪都可以在光電傳感器的情況下獲得轉(zhuǎn)速。 (2)依 據(jù)測(cè) 出 的主動(dòng)輪 、 從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩 和 轉(zhuǎn)速 ,計(jì)算輸入、輸出功率 和 傳動(dòng) 的 效率 。在這方面 國(guó)內(nèi) 的研究 雖然 也 得到 了一些 效果 ，但 是 相比發(fā)達(dá)國(guó)家還有 較大距離 。最 先 用于小功率、不可逆驅(qū)動(dòng)，如自動(dòng)記錄儀表、自動(dòng)跟蹤天文望遠(yuǎn)鏡等 。其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，例如：火炮瞄準(zhǔn)、宇航和軍事方面的雷達(dá)天線、慣性導(dǎo)航等的控制；工業(yè)方面有機(jī)械印刷、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備控制上；計(jì)算機(jī)外部設(shè)備及辦公設(shè)備中的打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀等的控制；音像設(shè)備和家用電器 中的錄音機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、洗衣機(jī)、空調(diào)等的控制。例如，在一些大型的剪切機(jī)，因?yàn)榇嬖诒容^大的沖擊量，所以動(dòng)力系統(tǒng)是采用帶傳動(dòng)；在一些汽車的變速箱和發(fā)動(dòng)機(jī)中也是采用帶傳動(dòng)完成動(dòng)力的傳遞。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們完成了單片機(jī)的對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速控制，可以很好的控制直流無刷電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、停止、加速、加速等，而且可以在一些反饋量下計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)行功率。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者完全了解學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó) 家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交設(shè)計(jì)（論文）的復(fù)印件和電子版，允許設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。 本課題研究 了帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)，詳細(xì)研究了單片微機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制主板和接口電路，研究了 8 位單片機(jī)的使用特點(diǎn)和技巧，設(shè)計(jì)了最小系統(tǒng)板和電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，定性分析了變頻器的工作原理。帶傳動(dòng)有比較多的優(yōu)勢(shì)， 物理結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，所以設(shè)計(jì)方便；對(duì)一些干擾的抗擊性較好，不容易出問題；在工作的時(shí)候不會(huì)有噪音；如果帶超大的負(fù)荷的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)而且傳動(dòng)的方式可以有好多中，包括交叉?zhèn)鲃?dòng)、開口傳動(dòng)等等，鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，所以帶傳動(dòng)在好多行業(yè)都有很好的應(yīng)用?，F(xiàn)在電動(dòng)機(jī)的控制從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜，并逐漸成熟成為主流。 基于 直流電機(jī) 的 PWM 調(diào)速系統(tǒng)于 70 年代中期產(chǎn)生。 我國(guó)在電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的研究速度很快 ，交流調(diào)速 的研究速度 也相當(dāng) 驚人 ， 磁通 控制 和直接轉(zhuǎn)矩控制等理論已 在 實(shí)際 中使用 ，它的 控制精度 也 可 和 直流傳動(dòng) 比較 ， 而且 在 能源利用 等方面 獲得 了 較好 的 成效 。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 3 課題主要任務(wù) 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī) AT89S51 開發(fā)了一種帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)，硬件由單片機(jī)主控板、鍵盤接口、 LED 數(shù)碼顯示接口、測(cè)力應(yīng)變片和測(cè)轉(zhuǎn)速光電傳感器等接口電路組成 ,其主要完成的工作有 :檢測(cè)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號(hào) ,對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理 ,利用 PID 算法進(jìn)行閉環(huán)控制 ,調(diào)整交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁力制動(dòng)器的勵(lì)磁 ,可實(shí)現(xiàn)如下實(shí)驗(yàn)： (1)依 據(jù)不同的轉(zhuǎn)速條件 ,控制主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速恒定 ,調(diào)節(jié)負(fù)載大小 ,分別測(cè)定從動(dòng)輪和主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩 和 轉(zhuǎn)速 。從動(dòng)輪是一個(gè)制動(dòng)器，線圈中在直 流電下又一個(gè)磁場(chǎng)，而圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)切割磁力線，有楞次定律可以知道會(huì)有一個(gè)反向的力矩，我們只需要改變直流電的大小就可以改變磁場(chǎng)，進(jìn)而改變力矩達(dá)到輸出功率的變化。變化時(shí)間 的時(shí)間常數(shù)比 變化的相要大得多，所需電源容量，小但響應(yīng)速度較慢。 （ 2） 全雙工運(yùn)行的 I/O 接口 雙工串口運(yùn)行有四種工作方式，它是為了完成單片機(jī)和華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 7 其它工控機(jī)的相互通信，構(gòu)成一個(gè)只能系統(tǒng)。 程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 8 圖 23 直插式芯片圖 P1 口： ～ P1 口 8 位雙向口線對(duì)應(yīng)引腳的 1～ 8 號(hào)，它的內(nèi)部自帶上拉電阻，是一個(gè)單一功能的 I/O 端口，可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 （ 4）電源引腳 電源引腳是單片機(jī)的 20 和 40 引腳，分別對(duì)應(yīng)地和 VCC。如圖 25 所示： 恒 流 源U0A CDBIR1R2R3R4RB 圖 25 直流電橋結(jié)構(gòu) 電阻 RB 是一個(gè)敏感柵，它是是由同符號(hào)電阻溫度系數(shù)的兩種合金串接而成：而且柵的兩部分電阻 R1 和 R2 分別接入電橋的相鄰兩臂上：工作柵 R1 盡接入電橋工作背，補(bǔ)償柵 R2 串接電阻 RB (不敏感溫度影響）后接入電橋補(bǔ)償臂；另兩臂照例接入平衡電阻 R3和 R4。綜合以上原因，這里我們采用數(shù)字控制的方式。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中，單片機(jī)的所有 I/O 口全部用于系統(tǒng)的工作，單片機(jī)最小系統(tǒng)的外部接線如圖32 所示： 復(fù)位電路 單片機(jī) 時(shí)鐘電路 輸入電路 驅(qū) 動(dòng) 電 路 程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 12 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 測(cè)速系統(tǒng) 光電編碼器介紹 光電編碼器主要是完成編碼測(cè)速。采用 8 個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行一定位置的組合，構(gòu)成一個(gè)數(shù)碼管，其中一個(gè)是小數(shù)點(diǎn)，七個(gè)是字符顯示，所以我們也取名為 7 段數(shù)碼管。但是由于人眼的視覺殘留效果，我們就可以快速的改變數(shù)據(jù)和控制位，讓我們?nèi)搜鄯謩e不出數(shù)據(jù)的改變，達(dá)到虛假的靜態(tài)效果，這就是動(dòng)態(tài)掃描方式，是逐個(gè)點(diǎn)亮數(shù)碼管，每一個(gè)大約顯示 5ms 的時(shí)間，讓人一種錯(cuò)覺效應(yīng)。 電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)模塊 P 2 . 6P 2 . 710 圖 38 電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)模塊的電路 電機(jī)控制作為全自動(dòng)洗衣機(jī)的一個(gè)核心，需要完成正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加減速等的動(dòng)作。 其結(jié)構(gòu)框圖如下： 電機(jī) 圖 39 速度反饋 硬件連接圖 速度給定 速度反饋信號(hào) + 單片機(jī)（ PID） 變頻調(diào)速系統(tǒng) 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 17 硬件 PCB 主控板 PCB 如下，大小為 90x96mm： 圖 313 主控板 PCB 本章小結(jié) 本章主要是設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件部分，首先是單片機(jī)的最小系統(tǒng)，然后敘述了控制電路的硬件設(shè)計(jì)，包括轉(zhuǎn)速測(cè)量的各種方式，鍵盤和顯示等控制面板，程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 18 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)模塊，還介紹了閉環(huán) PID 控制原理，最后在 AD 軟件下設(shè)計(jì)了主電路的 PCB。然后將 asm程序文件添加到建立的項(xiàng)目中。 PROTEUS 具有以下特點(diǎn)： 將 各種系列的單片機(jī)仿真模式與日常常用的 另外一種 SPICE 電路仿真 模式有機(jī)的結(jié) 結(jié)合在一起。 對(duì)于電機(jī)的調(diào)速，我們需要產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，這個(gè)是通過軟件定時(shí)控制單片的輸出 I/O口， 這個(gè) PWM 的占空比即可固定也可以調(diào)節(jié)。 過程采樣 控制量輸入 PID 控制運(yùn)算 控制值輸出 程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 24 5 總結(jié) 通過這次的 畢業(yè)設(shè)計(jì) ，讓我受益匪淺。不過經(jīng)過自己幾天的努力，最后還是做了出來。 sbit BCD1 = P1^0。delay) { for(i=123。 BCD5 = 0。 BCD3 = 0。 BCD1 = 0。 BCD5 = 0。 BCD3 = 0。 BCD1 =