【正文】 ................................................................................................... 25 軟件調試 ............................................................................................................................... 25 仿真軟件調試 ........................................................................................................................ 26 硬件調試 ............................................................................................................................... 29 V 調試故障及原因分析 .............................................................................................................. 29 本章小結 ............................................................................................................................... 30 總 結 ........................................................................................................................................... 31 參考文獻 ......................................................................................................................................... 32 致 謝 ........................................................................................................................................... 33 附 錄 ............................................................................................................................................. 34 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 ...................................................................................................................... 34 附錄 B 系統(tǒng)實物圖 ...................................................................................................................... 35 附錄 C 部分程序 ......................................................................................................................... 36 1 第一章 前言 課題選擇的背景 直流電機是最常見的一種電機，它已經廣泛應用于交通 、化工、航空、機械等領域中。I 學校代碼 ： 11059 學 號： 0905074010 Hefei University 畢業(yè)論文（設計） BACHELOR DISSERTATION 論文題目： 基于單片機的直流電機 PWM 調速系統(tǒng) 學位類別： 工 學 學 士 學科專業(yè)： 自 動 化 作者姓名： 馬 明 全 導師姓名： 臺 德 藝 完成時間： 20xx 年 5 月 25 日 II 單片機控制的 PWM 直流電機調速系統(tǒng)設計 中 文 摘 要 脈寬調制（ PWM）具有調速精度高 ，響應速度快，調速范圍寬和損耗低的特點，逐漸成為直流電機控制的主流技術， 并 獲得了廣泛應用。 STC89C52。電機調速性能對提高產品質量，提高勞動生產率和節(jié)省電能有著決定性的影響。 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 控制直流電機調速 大致 有下面幾種方法：第一，最初的直流調速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電機供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調速。 目 前我國的晶閘管直流調速系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用，已廣泛應用于我國的各個部門。變頻裝置的數(shù)字化技術是從 20 世紀 80 年代中期開始逐步發(fā)展到 16 位、 32 位微處理器，目前普遍采用 DSP[2]。 本章小結 本章節(jié)主要分析了直流電機 PWM 調速系統(tǒng)研究的背景和研究的目的及意義；并且介紹了直流電機控制 系統(tǒng) 的國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況； PWM 變頻調速的發(fā)展前景；以及本課題的 主要研究內容及預期目標做了簡要說明。單片機 不僅具有很好 算術運算 能力 ， 而且 編程 時 靈活、自由度大。 方案三：采用紅外光電耦合器測速，發(fā)射管發(fā)射信號，接收管接受到信號時輸出脈沖。 1)/S 60N/S 60=60（轉 /分），誤差計算公式表明，增大記數(shù)時間可以提高測量精度，但這樣做卻增大了速度采樣周期，會降低系統(tǒng)控制靈敏度。 由于單極性工作制 相較于雙極性工作制具有電流最大波動小和 電壓波 中的交流成分小 的優(yōu)點 ， 所以我們 本系統(tǒng)采用 單極性工作制 [3]。因此可以依據(jù)設計需要實現(xiàn)對按鍵的靈活編碼 。 驅動模塊的 分析 與選擇 本設計的核心部分就是對小型直流電動機進行可逆的 PWM 調速控制。 驅動模塊：采用 H 橋式驅動來驅動電機及實現(xiàn)電機的正反轉。 在本章最后完成了基于單片機 PWM直流電機調速系統(tǒng)的硬件組成框圖設計。 下面介紹單片機的設計部分分析： （ 1）單片機 STC89C52 STC89C52 單片機是 MSC51系列產品的升級版，有世界著名半導體公司 ATMEL在購買 MSC51 設計結構后 ， 利用自身優(yōu)勢技術 —— 閃存生產技術對舊技術進行改進和擴展，同時使用新的半導體生產工藝，最終得到成型產品。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種 封裝，本次設計根據(jù)最小系統(tǒng)有時需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插 DIP40的封裝。 本 系統(tǒng) 選取 無源晶振接入 XTAL1 和 XTAL2 引腳 ， 并聯(lián) 2個 20pF 陶瓷電容幫助起振。根據(jù)不同三極管對電流的導通情況，電流會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。如圖 所示，在電機轉輪 上安裝一個旋轉擋板 ，這樣， 電機 每轉一圈，三級管（紅外接收頭） 透光導通兩 次， OUT 端輸出一個上脈沖，然后用單片機來計數(shù)單位時間上升沿的個數(shù)，這樣就完成了直流電機轉 速的測量 [9]。 根據(jù)這個時序圖， 就可以 把 寫數(shù)據(jù)或者寫命令 寫 到 LCD12864 液 晶的子程序 。本章將對單片機控制的 PWM 直流電機調速系統(tǒng)的程序做具體分析。雖然這種抖動只是毫秒級，但是計算機的處理速度是微秒級的，所以這種抖動 現(xiàn)象 對計算機來說影響還是很大的。處理完以后再繼續(xù)執(zhí)行主程序。用軟件實現(xiàn) PWM 信號，常用兩 種方法：一種是用定時器控制 PWM輸出，此種方法 的 死區(qū)時間最少占 5 個指令周期，分辨率比較低。實現(xiàn)測速功能的程序流程圖見圖 。 T0 中斷的作用就是給定一個時間間隔 T，在 T 內應用 INT0 中斷對外部脈沖進行計數(shù)，時間到就送出 R0 的數(shù)值，并對其 進行清零。 25 第五章 系統(tǒng)調試與分析 軟件調試 軟件的調試是 是采用 Keil C51 軟件來調試程序的 ， Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。 (2) 用 C 語言或匯編語言創(chuàng)建源程序。 加速時： 圖 電機加速仿真圖 從上面仿真圖可以看出當加速鍵按下時， 電機轉速 增大， 同時 LCD 液晶顯示屏上 顯示的轉速也相應增大。 步驟是先焊接各個模塊，每個模塊焊接結束以后，再進行模塊的單獨測試，以確保在整個系統(tǒng)能正常的工作。 （ 2） 電機低速轉動時 有明顯跳動現(xiàn)象 30 當電機低速轉動時，電機運行很不平滑，經過查找資料發(fā)現(xiàn) 脈沖頻率對電動機轉速有影響， 脈沖頻率 低連續(xù)性差， 電動機 轉動 時會 有明顯跳動現(xiàn)象 ； 脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶負載能力差脈沖頻率低則反之。本設計采用紅外光電耦合器來實現(xiàn)測速目的。 在這次畢業(yè)設計中，遇到過很多問題，例如在寫畢業(yè)設計論文時，雖然在畢業(yè)設計的過程中學習了很多知識，但是不知 如何 把這些知識進行整合，然后寫到論 文里。 馬明全 20xx年 5月于合肥學院 34 附 錄 附錄 A 系統(tǒng) 原理圖 Y4Y4P 1 . 0X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4CN8N7N6N5N4N3N2N1P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 3P 2 . 4P2.1P2.2P2.0P2.3P 1 . 0P 1 . 1C P 1 . 1Y1Y1Y3Y2X4X3X2X1X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 11 2 36548 9=7+CON0ABCD1 2 43+ 8 8 . 8CE7RD6C/D8VSS2VDD3CON4WR5D010FS118FG1D111D212D313D414D515D616D717RST9L C D 1P G 1 2 8 6 4 F23456781R P 1RE S P A C K 750%R P 11kC13 0 p fC23 0 p fX1CR Y S