【正文】 CC40I C 1S T C 1 2 C 5 A 6 0 S 2+ 5C R Y 11 2 MC 43 0 PC 53 0 PX T A L 1X T A L 2X T A L 1X T A L 2R 11 0 0A J 1S W _ P BR 21 0 KC 14 7 u F+ 5R S TR S TI N P U T +I N P U T E N a b l eP 3 . 0P 3 . 1D A T A 0D A T A 1D A T A 2D A T A 3D A T A 4D A T A 5D A T A 6D A T A 7W RR DC SR SR E S E TI / O _ S i g a lL E D 1L E D 2 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 電源選用 7805 系列芯片構(gòu)成一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。80C51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。 由于本系統(tǒng)對(duì)測(cè)速精度要求較高，且 M/T發(fā)測(cè)速在高速和低速都具有較高的測(cè)速精度。 由于 STC12C5A60S2 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 無(wú)法解密，采用宏晶 最新第六代加密技術(shù) 2. 超強(qiáng)抗干擾，整機(jī)輕松通過 2萬(wàn)伏經(jīng)典測(cè)試 3. 速度快、 1 個(gè)時(shí)鐘 /機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低 EMI 4. 超低功耗 5. 輸入 /輸出口多，做多有 44 個(gè) I/O口， A/D 做按鍵掃描還可以節(jié)省很多I/O 6. 在系統(tǒng)可編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器，可遠(yuǎn)程升級(jí) 7. 內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，外部復(fù)位電路可徹底省掉，當(dāng)然也可以繼續(xù)用外部復(fù)位電路。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 (4) 功率消耗?。阂壕э@示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng) IC上，因此耗電量比其它顯示器要小得多。即使使用單極控制方式，使部分器件處于常通或者常斷狀態(tài)，以減少開關(guān)次數(shù)和開關(guān)損耗以及提高可靠性，但是系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能也會(huì)受到降低。如圖 所示。通過微機(jī)控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。 本設(shè)計(jì)是以單片機(jī) STC12C5A60S2 和 L298 控制的直流電機(jī)脈寬調(diào)制（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)。此外，電力電子的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。 由此 ,數(shù)字化將在未來(lái)的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用。 B. 可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。 液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)過程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。獨(dú)立式按鍵的鍵盤掃描程序非常簡(jiǎn)單，只需檢測(cè)每根 I/O 線的“ 0”、“ 1”狀態(tài)。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)時(shí)間的測(cè)量是采用對(duì)已知高頻脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。具體電路如圖 所示。 12 STC12C5A60S2 單片機(jī)的復(fù) 位是由外部的手動(dòng)復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 R 70 0 0 圖 數(shù)字地與模擬地布線隔離 顯示電路 顯示電路顯示電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速， 對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示，為使用者提供了更為直觀的界面。 繼電器是一種電 子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。在被測(cè)轉(zhuǎn)速的電機(jī)上固定一個(gè)圓盤，在圓盤上相對(duì)稱的位置打兩個(gè)孔（如果精度要求高，可以在圓盤上多打孔），紅外發(fā)射管與紅外接收管分別固定在圓盤的兩邊，紅外接收管必須正對(duì)紅外發(fā)射管，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)射管的光能夠穿過圓盤上的圓孔。通過 控制 L298 的 ENA，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 PWM 信號(hào)。在單片機(jī)工作時(shí)，檢測(cè)到交流型號(hào)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 檢驗(yàn)：按鍵每按下一次，轉(zhuǎn)速增加或者減少一位，達(dá)到了要求的效果?？傊ㄟ^本次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步強(qiáng)化了專業(yè)知識(shí)，還掌握了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)電路具有繼電器構(gòu)成的保護(hù)電路。但由于開發(fā)調(diào)試環(huán)境與應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境不盡相同，也會(huì)出現(xiàn)脫機(jī)后不能正常工作運(yùn)行的情況。在單片機(jī)工作時(shí)對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn) +5V 中有明顯的交流成分。這樣，在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各階段都集成在一個(gè)環(huán)境里，先用編譯器寫程序，接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的重復(fù)過程，因而可以有效地縮短開發(fā)周期。過流保護(hù)電路如圖 所示。 6個(gè)按鍵與 I/O 口對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 。 7805 的主要特點(diǎn)： 輸出電流可達(dá)： 1A 輸出電壓： 5V 過熱保護(hù) 短路保護(hù) 13 輸出晶體管 SOA 保護(hù) 極限值（ T=25℃） 輸入電壓（ 5~18V） ?? 最高可達(dá) 35V 熱阻（接到殼） ?? 5℃ /W 熱阻（接到空氣） ?? 65℃ /W 工作溫度范圍 ?? 0~125℃ 貯存溫度范圍 ?? 65~150℃ J 6C O N 3123L M 7 8 0 5I C 3L M 7 8 0 5C 61 0 4C 81 0 4C 7C DJ 8C O N 2+ 5+ 1 2 圖 電源電路 電源的抗干擾設(shè)計(jì)，由于系統(tǒng)包含數(shù)字器件、模擬器件以及高頻器件。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。通過按鍵設(shè)定出電機(jī)的轉(zhuǎn)速與方向，控制單元將當(dāng)前速度與設(shè)定速度相比較，然后輸出相應(yīng)的 PWM脈沖到由 L298 組成的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與速度的控制。雖然檢測(cè)時(shí)間一定 ,但檢測(cè)的起止時(shí)間具有隨機(jī)性 ,因此 M法測(cè)量轉(zhuǎn)速在極端情況下會(huì)產(chǎn)生士 1 個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖的誤差。 單片機(jī)的選擇 （一）方案一：選擇 80C51 作為本系統(tǒng)的控制芯片。 在非編碼鍵盤中，按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或者斷開，因此必須有相應(yīng)的程序與之配合才能工作，即非編碼鍵盤需要通過軟件來(lái)解決按鍵的識(shí)別、防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼等問題。 L298 具有體積小，控制方便的特點(diǎn)。這樣，電機(jī)將會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖 所示。為易于調(diào)試 ,數(shù)字系統(tǒng)的軟件 ,一般設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)器參數(shù)的自化優(yōu)化 ,通過啟動(dòng)優(yōu)化程序 ,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋優(yōu)和確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù) ,以及實(shí)現(xiàn)如直流電動(dòng)機(jī)磁化特性曲線的自動(dòng)測(cè)試等 ,有利于縮短調(diào)試時(shí)間和提高控制性能。從機(jī)械特性上看 ,就是通過改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ,從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn) ,使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。由于許多功能都是由軟件來(lái)完成的，所以使硬件得以簡(jiǎn)化，故障率比較小。 2 課題的實(shí)際意義 隨著微電子技術(shù) ,微處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展 ,使調(diào)速控制的各種功能幾乎均可通 過微處理機(jī) ,借助軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同三級(jí)管對(duì)的導(dǎo)通情況，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不一樣。 L298N 是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于 H橋集成電路，與 L293D 的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。只要按下編碼鍵盤的某一個(gè)鍵，它就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，并稱為鍵碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知 CPU接收鍵碼，編碼鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便，亦不需要編寫太復(fù)雜的程序。 、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有 :M 法 (測(cè)頻法 ) 、 T 法 (測(cè)周期法 ) 和 MPT 法 (頻率 P周期法 ) 。如圖 。振蕩晶體可在 到12MHZ 之間選擇。 IC采用集成穩(wěn)壓器 7805， C C8 分別為輸入端和輸出端濾波電容， C7 瓷片電容用于改善紋波特性，抑制輸入的過電壓；由于本系統(tǒng)所需 +5V 電流大，故在 7805 背面加上散熱器，增加散熱性。如圖 所示。如果驅(qū)動(dòng)電路工作在正常狀態(tài)， LM358 輸出電壓為低電平，三極管 8050 工作在截止?fàn)顟B(tài)，繼電器工作在“常閉狀態(tài)”。其中 D D D D4四個(gè)二極管用于保護(hù) L298。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使系統(tǒng)能正確地工作。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)試 在單片機(jī)內(nèi)相關(guān)寄存器寫入 PWM 輸出控制字，編寫完成測(cè)試程序并導(dǎo)入單片機(jī)，上電后用示波器觀察單片機(jī) PWM 輸出口是否輸出了程序所設(shè)置的 PWM 波，觀察后發(fā)現(xiàn)有 PWM 波輸出；用萬(wàn) 用表觀察 L298 芯片的輸出口，發(fā)現(xiàn)輸出口有電壓輸出，且和程序設(shè)置的 PWM 占空比相對(duì)應(yīng)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC12C5A60S2 作為控制器，包括按鍵電路、數(shù)據(jù)采集電路、液晶顯示電路、驅(qū)動(dòng)電路等。我謝謝你們，我親愛的老師和同學(xué)們，并深深的祝福你們好人一生平安。 解決方案：更換完好的相同型號(hào)的單片機(jī) 檢驗(yàn)：電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求的效果。 單片機(jī)起振的條件是 XTAL XTAL1 端的電壓為 2V 左 右，測(cè)得結(jié)果滿足起振條件；電路中采用高電平復(fù)位，復(fù)位鍵沒按下時(shí) RST 為低電平，復(fù)位電路正確。按鍵查詢方式 采用逐個(gè)掃描，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，按鍵子程序返回的是相應(yīng)鍵碼；當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)，按鍵子程序返回的是空值。 17 L e d 1L E DL e d 2L E DR 12 0 0R 22 0 0+ 5i n +5i n 6O u t p u t 27V+8V4L M 3 5 8 BL