【正文】 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 15~20HZ 效果最好。為什么會(huì)選用 、 接口呢？是由于 可用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的計(jì)數(shù)脈沖輸入端 T2； 可用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) 21M12J112J2C1D1U14N25R1R3 R2Q1Q212VVCCGND光電隔離PWM 信號(hào)輸入功率驅(qū)動(dòng)級(jí) 圖 55 PWM 脈沖驅(qū)動(dòng)電路 PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制，通常配合橋式驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速 ， 非常簡(jiǎn)單，且調(diào)速范圍大，它的原理就是直流斬波原理。只要按一 定規(guī)律，改變通、 斷電的時(shí)間 ， 即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制 。 電機(jī)調(diào)速控制模塊 目前較好的調(diào)速方法是脈寬調(diào)制 (PWM)， 脈寬調(diào)制 (PWM)是 通過(guò)改變周期性脈沖信號(hào)的占空比來(lái)改變加在電動(dòng)機(jī)上的平均電壓，從而達(dá)到調(diào)速目的。在對(duì)不同介質(zhì)材料進(jìn)行綜合比較后，我們選擇光電反射器離地 面為 的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，由于該脈沖電壓不是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓，所以需要經(jīng)過(guò)一個(gè)施密特電路整形后得到一TTL 電平送單片機(jī) 的 INT0。 單片機(jī)最常見(jiàn)的 復(fù)位電路 如圖 45 所示。 如圖 43所示。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸 入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 [3]。 綜合以上 所有方案的論證 ， 本 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的主要特色 是 ： （ 1） 高效的 H 型 PWM 電路 ，提高電源利用率。 顯示模塊方案的選擇 系統(tǒng)最終要求現(xiàn)實(shí) 對(duì) 小車行駛的路程以及所用的時(shí)間 的顯示 ，這就要求我們必須要一個(gè)顯示模塊來(lái)顯示這個(gè)結(jié)果信息。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。 4. 本設(shè)計(jì)用了三個(gè)不同顏色的發(fā)光二極管來(lái)顯示小車正處在何種 速度行駛 狀態(tài)， 小車每次進(jìn)入一種行駛狀態(tài)就亮一種顏色的燈來(lái)顯示其行駛的狀態(tài)。功率電路對(duì)其輸入端應(yīng)有良好的信號(hào)隔離，防止高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實(shí)現(xiàn)隔離。 由于單片機(jī) 系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛 ，我們可以用 MCS51 的單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用脈沖寬度調(diào)制 （ PWM）對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行 調(diào)速 控制，實(shí)現(xiàn) 對(duì) 小車調(diào)速的智能化 控制 。路面黑線檢測(cè)使用反射式光電傳感器， 采用 單片機(jī)軟件產(chǎn)生 PWM 信號(hào) 控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速 、 H 型驅(qū)動(dòng)電路控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的正反向行駛、快慢速行駛 ，利用與 MAX7219 連接的 LED 來(lái)顯示時(shí)間和總的路程 。 但晶閘管斬波調(diào)速器不足之處是晶閘管一旦被觸發(fā)，其關(guān)斷必須依賴換流電容和換流電感振蕩產(chǎn)生反壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，換流電容和電感增加了裝置的成本，也增加了換流損耗；電源電壓下降還會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流失敗，使系統(tǒng)的可靠性降低；此外，由于晶閘管的開(kāi)、關(guān)時(shí)間比較長(zhǎng)，加上存在換流環(huán)節(jié)，使得斬波器的工作頻率不能太高（一般在 300Hz 以下）電機(jī)上的力矩脈動(dòng)和電流脈動(dòng)比較嚴(yán)重 。 擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題 在直流電機(jī) 調(diào)速 電路的設(shè)計(jì)中，主要考慮一下幾點(diǎn)： 1． 功能： 電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動(dòng)？ 需不需要調(diào)速？對(duì)于單向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三 極管或場(chǎng)效應(yīng)管或繼電器直接帶動(dòng)電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使用由 4 個(gè)功率元件組成的 H 橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。最后在顯示器上顯示出小車行駛過(guò)的路程和走完全程所用的時(shí)間。 圖 22 給出系統(tǒng)組成框圖，數(shù)據(jù)采集通過(guò)光電傳感器完成對(duì)不同標(biāo)志的檢測(cè)，并以電信號(hào)脈沖的形式送入單片機(jī)的 INT0 和 T1 口。而數(shù)據(jù)采集對(duì) 路面黑線 探測(cè) 的大致原理 是 :根據(jù) 光線照到路面 上對(duì)黑線和白紙 的反射系數(shù)不同。這樣供電比較簡(jiǎn)單；但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，而且 PWM 驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流波動(dòng)很大，會(huì)造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉電，缺點(diǎn)十分明顯。 MCS51 的 典 型產(chǎn)品有： 803 805 875 89C51。在單片機(jī)內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng) P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。輸出端為引腳 XTAL2，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳接晶體震蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激震蕩器。小車前端貼有一片光電檢測(cè)器，對(duì)線區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，把變化的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)施密特觸發(fā)電路整形后，送入單片機(jī)的中斷端 （ INT0）。 當(dāng)電壓由高向低變化時(shí)： Vi2/3Vcc， V0=“ 0” ； 1/3VccVi2/3Vcc， V0 保持不變； Vi1/3Vcc， V0 翻轉(zhuǎn)為“ 1” 。軟件 編程時(shí)的考慮是設(shè)置脈寬這個(gè)變量，在 的啟?？刂贫水a(chǎn)生 20Hz 可調(diào)脈寬 方波 。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼?？焖傩院谩? （ 2）、 為低電平時(shí) ： “向前”和“向后”端均為低電平，電機(jī)停轉(zhuǎn)。接入了這三個(gè)發(fā)光二極管后，不但小車的運(yùn)行狀態(tài)能夠更好的表現(xiàn)出來(lái)，更重要的是，在軟件調(diào)試中，這三個(gè)發(fā)光二極管可以給我們很大東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) 24的參照，可以提示我們程序運(yùn)行到什么位置，是否按照要求輸出快速的 PWM 波形或者是慢速 PWM 波形。其中 Q2 為激勵(lì)級(jí)， 4 為功放級(jí)。 PWM 驅(qū)動(dòng)裝置控制原理框圖如圖 56 所示。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 15～ 20Hz 效果最佳。 V0 “ 1” “ 0” Vi 1/3Vcc 2/3Vcc 圖 52 輸入輸出之間的遲滯回線特性 當(dāng)電壓由低向高變化時(shí)： 0Vi1/3Vcc， V0=“ 1” ； 1/3VccVi2/3Vcc， V0 保持不變。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)硬件電路的模塊設(shè)計(jì) 175 系統(tǒng)硬件電路 的模塊 設(shè)計(jì) 由于跑道是白色的，在某些規(guī)定區(qū)域有黑色線條標(biāo)志，根據(jù)顏色對(duì)光的吸收和反射特性，光接收管在黑白區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)不相同。 XTAL1（ 19 腳）是按外部晶體管的一個(gè)引腳。 P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 最近 Intel 公司又 推出片內(nèi)帶 E2PROM型的單片機(jī)。 電源模塊的選擇 整個(gè)系統(tǒng)的正常工作要在有電源的情況下，而我們所學(xué)到的知識(shí)中有很多種提供電源的方法，而我們必須考慮到系統(tǒng)的工作環(huán)境以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本等問(wèn)題我們必須選擇最適合的電源模塊。 基于上述理論分析， 采用利用 8050、 8550 等不同三極管的組合，構(gòu)造一座“橋”，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。 整個(gè)系統(tǒng)包括：電源模塊、電機(jī)控制模塊、 數(shù)據(jù)采集模塊、 單片機(jī)控制處理模塊、顯示模塊。 還有一點(diǎn)也是相當(dāng)重要的，那就是在小車的行駛過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些行駛路程產(chǎn)生偏差的情況，這就要通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)使小車的偏差了降到最低，使小車在設(shè)定的車道中按照設(shè)計(jì)的要求來(lái)完成本設(shè)計(jì)所給出的要求。小車從起跑線出發(fā)，每碰到一次黑線根據(jù)接收到的信號(hào)，通過(guò)直流電機(jī)的調(diào)速，就變換一次狀態(tài)， 每次變換狀態(tài)都有亮燈顯示，不同的狀態(tài)用不同的顏色表示， 到達(dá)終點(diǎn)后，停留 10 秒，然后返回起跑線。 直流電動(dòng)機(jī)因其可以方便地通過(guò)改變電樞電壓和勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)寬范圍的調(diào)速而得到廣泛的應(yīng)用，調(diào)節(jié)電樞串聯(lián)電阻來(lái)改變電樞上的電壓，是最經(jīng)典 的直流電機(jī)調(diào)速方法，有相當(dāng)部分的電能消耗在所串聯(lián)電阻上 ,很不經(jīng)濟(jì)。 關(guān)鍵 詞 ： 直流電機(jī) 調(diào)速 ； 脈寬調(diào)制； AT89C51 單片機(jī) ； LED 顯示 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRACT ABSTRACT In the system, we have designed and made a much more plete control system of dolly,s auto trip which is based on a single chip AT89C51, the single puter is the centercontrolling unit, This paper introduces a kind of method Of DCmotor speed modification based on PWM theory by the SCM. Showing some relative knowledge upon the DCmotor timing， the basic theory and the way to implement. This paper still provides a method for modifying the speed of DCmotor by way of time by numerical direct current PWM which bines direct current electrical engineering PWM to adjust soon principle to make into adjusts soon controller and the hardware which introduces that controller in detail constitute and the PWM direct current adjust soon function. The relay controls the machine’s positive and negative trun, and Using PWM direct current machine and the Hshape bridge circuit to adjust the speed and orientation of the automobile. The LED with the MAX7219 is used to display the time and the total distance. The former simulated control was replaced by Single Chip Micyoco control， which not only made the control precision higher without zero shift， but also facilitated the systematic improvement and upgrading， with flexibility and adaptability enhenced . Key words: DC motor speed regulating； sports in primary and middle schools； AT89C51 chip microp rocessor； LED Display 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目 錄 前 言 ................................................................................................................................... 1 課題研究的意義、國(guó)內(nèi)外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見(jiàn)解 ........................ 2 研究的意義 .................................................................................................. 2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)課題的研究動(dòng)態(tài) ...................................................................... 2 課題研究的主要內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵性問(wèn)題和預(yù)期的成果 ............................ 2 課題的主要內(nèi)容 .................................