【正文】 上位機(jī)控制單片機(jī)系統(tǒng)，可以用于對多個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行實時控制，也可通過調(diào)制 /解調(diào)器對遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行實時控制。 圖 314 圖 315 總電路圖 直流電機(jī) PWM 調(diào)制控制系統(tǒng)具有加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能。 1 腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 由此可得到直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為： n =UaIR/CeΦ…………………………………………… 式 式 中， Ce 為電動勢常數(shù)， Φ是磁通量。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在此畢業(yè)設(shè)計中選用的是 1602液晶顯示 引腳分布和接口信號說明 (1)引腳分布 1602 液晶顯示共有 16 個引腳，其引腳分布如圖 35 所示 。在上電或復(fù)位過程中，控制 CPU 的復(fù)位狀態(tài)：這段時間內(nèi)讓 CPU 保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止 CPU 發(fā)出錯誤的指令、執(zhí)行 錯誤操作，也可以提高電磁兼容性能。光電 頭采用低功耗高亮度 LED ,光源為高可靠性可見紅光 ,無論黑夜還是白天 ,或是背景光強(qiáng)有大范圍改變都不影響接收效果。 方案 2：矩陣式鍵盤 ，矩陣式鍵盤硬件電路也比較簡單，編程較為復(fù)雜。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。特別是 IC、 SPI 等串行總線的引入，可以使單片機(jī)的引腳設(shè)計得更少，單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá) 1~2V。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。設(shè)計輸入部分：這一模塊主要是利用帶中斷的獨立式鍵盤來實現(xiàn)。在各種機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)流水線中，現(xiàn)在已普遍采用微機(jī)的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動作。電動機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，永磁材料技術(shù)，微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。早期直流傳動的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低，隨著計算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，直流傳動系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用微機(jī)，實現(xiàn)了全數(shù)字化控制。 結(jié)束語 ......................................................................................................................... 41 致謝 ............................................................................................................................. 42 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 43 1 概述 題目背景和意義 在現(xiàn)代工業(yè)和生活中，電動機(jī)作為電能轉(zhuǎn)換的傳動裝置被廣泛應(yīng)用，大到機(jī)械、冶金、石油化學(xué)、國防等工業(yè)部門中，小到機(jī)器人和一些生活家用電器，隨著對生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和產(chǎn)量的增長，越來越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實現(xiàn)自動調(diào)速。采用帶中斷的獨立式鍵盤作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，不斷給光電隔離電路發(fā)送 PWM 波形， H 型驅(qū)動電路完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 .在設(shè)計中，采用 PWM 調(diào)速方式，通過改變 PWM 的占空比從而改變電動機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實現(xiàn)對電動機(jī)的調(diào)速。 直流電機(jī)的中斷鍵盤控制模塊 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。目前，通過對電動機(jī)的控制，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)而控制工作機(jī)械按給定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)行且使之滿足特定要求的新型電氣傳動自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用與國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。由于直流電源供電方式的不斷更新?lián)Q代 , 特別是在最近的十幾年期問 , 進(jìn)一步促使了直流電動機(jī)的單機(jī)功率、轉(zhuǎn)速不斷提高 , 目前朝著高速、大功率方向發(fā)展。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，直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展。為了適應(yīng)時代的發(fā)展，現(xiàn)有的電動機(jī)控制系統(tǒng)也在朝著高精度，高性能，網(wǎng)絡(luò)化，信息化，模糊化的方向不斷前進(jìn)。 在電流型 PWM 整流控制方面，相繼對電流型 PWM 整流器的 Dalta 調(diào)制、空間矢量調(diào)制、預(yù)測控制、電網(wǎng)不平衡條件下的控制、非線性控制進(jìn)行了研究。其間是通過 80C51 單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號并輸入到 L298 驅(qū)動芯片來控制直流電機(jī)工作的。 CMOS 化 CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor）電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。 小容量、低價格化 與上述相反，以 4 位、 8 位機(jī)為中心的小容量、低價格化也是發(fā)展動向之一。 ⒉ 時鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。可以顯示字母和數(shù)字，以及簡單的圖像。本文介紹一種泵驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器測量。通常在引腳 XTALl和 XTAL2 跨接石英晶體和兩個補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩器，系統(tǒng)時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖所示，我們選擇 的石英晶體，補(bǔ)償電容通常選擇 2030pF 左右的瓷片電容。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻 率為 1MHz，起振時間則為 10ms。 額定電壓 Ue：長期運(yùn)行的最高電壓。 由此可見，改變施加在電樞兩端電壓就能改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速成，這就是直流電機(jī)PWM 調(diào)速原理。所用元器件如下所示： ● 1N4006 : 二極管 ● AT89C51 : 單片機(jī) (在此并未顯示 ) ● RES : 電阻 ●MOTORENCODER : 直流電機(jī) 0 X X 停止 1 1 0 正轉(zhuǎn) 1 0 1 反轉(zhuǎn) 1 1 1 剎停 1 0 0 停止 ● L298 : 電機(jī)驅(qū)動芯片 ● RESPACK8: 排阻 圖 313 直流電機(jī)及其驅(qū)動電路 霍爾元件測速電路 霍爾元件測速法是利用霍爾開關(guān)元件測轉(zhuǎn)速的。 （ 3）外部優(yōu)先級設(shè)置 外部中斷 IN0、 INT1 的中斷優(yōu)先級的設(shè)置是通過設(shè)置 IP 寄存器實現(xiàn)的， IP 的PX0 對應(yīng) INT0， PX1 對應(yīng) INT1。最后，感謝我的母校為我提供了這么一個優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，培育我成長起來。 脈沖觸發(fā)設(shè)置方法： SETB ITX＝ 1，為脈沖下降沿觸發(fā)方式。同為低電平電機(jī)停止，同為高電平電機(jī)剎停。 圖 311 為施加不同占空比時實測的數(shù)據(jù)繪制所得占空比與轉(zhuǎn)速的關(guān)系圖。根據(jù)左手定則可知，當(dāng)流過線圈中電流改變方向時，線圈的受方向也將改變，因此通過改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機(jī)的方向。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，電容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。從 PC 機(jī)發(fā)來的控制命令經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)接收后，產(chǎn)生電機(jī)控制信號，并提供給電機(jī)驅(qū)動電路控制直流電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)并正常顯示轉(zhuǎn)速。下面就看一下我們對兩套設(shè)計方案的簡要說明。故，不采用數(shù)碼管顯示電路。 51 單片機(jī)引腳圖和引腳功能 (1)51 單片機(jī)引腳圖 圖 21 51 單片機(jī)引腳 （ 2） 51 單片機(jī)引腳功能 40 個引腳按引腳功能大致可分為 4 個種類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 高性能化 主要是指進(jìn)一步改進(jìn) CPU 的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。 目前，單片機(jī)正朝 著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢將是進(jìn)一步向著 CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展。這部分電路主要由 80C51 單片機(jī)的 I/O端口、定時計數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和了解電機(jī)的轉(zhuǎn)向，能夠很方便的實現(xiàn)電機(jī)的智能控制。 目前， PWM 整流控制技術(shù)的研究取得了一 定的進(jìn)展。所以應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開發(fā)全數(shù)字化智能運(yùn)動控制系統(tǒng)將成為新一代運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展方向。 從 20 世紀(jì) 80 年代中后期 起，以晶閘管整流裝置取代了以往的直流發(fā)電機(jī)電動機(jī)組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動完成一次大的躍進(jìn)。從小至數(shù)瓦 , 大到萬余千瓦 , 廣泛地用于冶金、礦山、煤炭、起重運(yùn)輸、機(jī)床制造、紡織印染等各個部門中 , 特別是近幾年電子計算技術(shù)廣泛應(yīng)用在直流電機(jī)設(shè)計制造中。眾所周知，與交流調(diào)速系統(tǒng)相比，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，變流裝置控制簡單，長期以來在調(diào)速傳動占統(tǒng)治地位。 總體設(shè)計框圖 ....................................................................................................... 15 第 3 章直流電機(jī)單元電路設(shè)計與分析 ..................................................................... 17 設(shè)計思路 ............................................................................................................... 19 方案論證與比較 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51 單片機(jī)； PWM 調(diào)速；正反轉(zhuǎn)控制。由于它具有良好的線性調(diào)速特性，簡單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動機(jī)的最優(yōu)選擇。所以，全數(shù)字直流天數(shù)控制精度和可靠性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提 高。但是汞弧變流器仍存在一些缺點 :維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對維護(hù)人員會造成一定的 危害等。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動控制技術(shù)在近二十年內(nèi)發(fā)生了很大的變化。通過微機(jī)控制，可是電機(jī)的性能有和大的提高。設(shè)計顯示部分：包括液晶顯示部分和 LED 數(shù)碼顯示部分。 51 單片機(jī)是對所有兼容Intel 8031 指令系統(tǒng) 的 單片機(jī) 的統(tǒng)稱。 低噪聲與高可靠性 為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，單片機(jī)具有以下特點 : （ 1）較高的性價比 目前國內(nèi)市場上，有些單片機(jī)的芯片價格只有幾十元人民幣，再加上很少的外圍器件，就可以構(gòu)成一臺多功能的控制機(jī)構(gòu)。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個引腳。故在本設(shè)計中采用獨立式鍵盤。接到單片機(jī) 89C51 的相應(yīng)管腳上，通過 89C51 內(nèi)部定時 /計時器 T0、T1 及相應(yīng)的程序設(shè)計，組成一個數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計的好壞 ,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性?，F(xiàn)在介紹下直流電機(jī)的運(yùn)行原理 直流電機(jī)類型 直流電機(jī)可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進(jìn)行分類，其中根據(jù)直流電機(jī)的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機(jī)（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能）、直流電動機(jī)（將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）、直流測速發(fā)電機(jī)（將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號）、直流伺服電動機(jī)（將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號）。 （ 2） PWM 電機(jī)調(diào)速原理 對于直流電機(jī)來說，如果加在電樞兩端的電壓為 310 所示的脈動電流壓（要求脈動電壓的周期遠(yuǎn)小于電機(jī)的慣性常數(shù)），可以看出，在 T 不變的情況下，改變 T1和 T2 寬度，得到的電壓將發(fā)生變化，下面對這一變