【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 單片機最小系統(tǒng) 電源選用 7805 系列芯片構(gòu)成一個輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。80C51單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。 由于本系統(tǒng)對測速精度要求較高，且 M/T發(fā)測速在高速和低速都具有較高的測速精度。 由于 STC12C5A60S2 具有以下優(yōu)點： 1. 無法解密，采用宏晶 最新第六代加密技術(shù) 2. 超強抗干擾，整機輕松通過 2萬伏經(jīng)典測試 3. 速度快、 1 個時鐘 /機器周期，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 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，無需編程器，無需仿真器，可遠程升級 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，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 (4) 功率消耗小：液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 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、動態(tài)性能也會受到降低。如圖 所示。通過微機控制，可使電機的性能有很大的提高。 本設(shè)計是以單片機 STC12C5A60S2 和 L298 控制的直流電機脈寬調(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)字化將在未來的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用。 B. 可使電動機在四象限運行。 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行整體設(shè)計。獨立式按鍵的鍵盤掃描程序非常簡單，只需檢測每根 I/O 線的“ 0”、“ 1”狀態(tài)。但對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。相鄰兩個轉(zhuǎn)速脈沖信號時間的測量是采用對已知高頻脈沖信號進行計數(shù)來實現(xiàn)的。具體電路如圖 所示。 12 STC12C5A60S2 單片機的復(fù) 位是由外部的手動復(fù)位電路來實現(xiàn)的。 R 70 0 0 圖 數(shù)字地與模擬地布線隔離 顯示電路 顯示電路顯示電機當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速， 對電機轉(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)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。在被測轉(zhuǎn)速的電機上固定一個圓盤，在圓盤上相對稱的位置打兩個孔（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紅外發(fā)射管，在圓盤轉(zhuǎn)動時，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)動電機的 PWM 信號。在單片機工作時，檢測到交流型號遠小于輸入信號，能夠滿足設(shè)計要求。 檢驗：按鍵每按下一次，轉(zhuǎn)速增加或者減少一位，達到了要求的效果。總之，通過本次設(shè)計不僅進一步強化了專業(yè)知識，還掌握了設(shè)計系統(tǒng)的方法、步驟等，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。驅(qū)動電路具有繼電器構(gòu)成的保護電路。但由于開發(fā)調(diào)試環(huán)境與應(yīng)用系統(tǒng)的實際運行環(huán)境不盡相同，也會出現(xiàn)脫機后不能正常工作運行的情況。在單片機工作時對電源進行檢測，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環(huán)境里，先用編譯器寫程序，接著調(diào)用編譯器進行編譯，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。過流保護電路如圖 所示。 6個按鍵與 I/O 口對應(yīng)關(guān)系如表 。 7805 的主要特點： 輸出電流可達： 1A 輸出電壓： 5V 過熱保護 短路保護 13 輸出晶體管 SOA 保護 極限值（ T=25℃） 輸入電壓（ 5~18V） ?? 最高可達 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，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 組成的電動機驅(qū)動電路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速與速度的控制。雖然檢測時間一定 ,但檢測的起止時間具有隨機性 ,因此 M法測量轉(zhuǎn)速在極端情況下會產(chǎn)生士 1 個轉(zhuǎn)速脈沖的誤差。 單片機的選擇 （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，按鍵的作用只是簡單地實現(xiàn)接點的接通或者斷開，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解決按鍵的識別、防抖動以及如何產(chǎn)生鍵碼等問題。 L298 具有體積小，控制方便的特點。這樣，電機將會順時針轉(zhuǎn)動，如圖 所示。為易于調(diào)試 ,數(shù)字系統(tǒng)的軟件 ,一般設(shè)計有調(diào)節(jié)器參數(shù)的自化優(yōu)化 ,通過啟動優(yōu)化程序 ,實現(xiàn)自動尋優(yōu)和確定系統(tǒng)的動態(tài)參數(shù) ,以及實現(xiàn)如直流電動機磁化特性曲線的自動測試等 ,有利于縮短調(diào)試時間和提高控制性能。從機械特性上看 ,就是通過改變電動機的參數(shù)或外加工電壓等方法來改變電動機的機械特性 ,從而改變電動機機械特性和工作特性機械特性的交點 ,使電動機的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。由于許多功能都是由軟件來完成的，所以使硬件得以簡化，故障率比較小。 2 課題的實際意義 隨著微電子技術(shù) ,微處理機以及計算機軟件的發(fā)展 ,使調(diào)速控制的各種功能幾乎均可通 過微處理機 ,借助軟件來實現(xiàn)。根據(jù)不同三級管對的導(dǎo)通情況，電機的轉(zhuǎn)動方向不一樣。 L298N 是專用驅(qū)動集成電路，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。只要按下編碼鍵盤的某一個鍵，它就能產(chǎn)生這個鍵的代碼，并稱為鍵碼，與此同時還產(chǎn)生一個脈沖信號，以通知 CPU接收鍵碼，編碼鍵盤的優(yōu)點是使用比較方便，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)脈沖計數(shù)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 :M 法 (測頻法 ) 、 T 法 (測周期法 ) 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 D4四個二極管用于保護 L298。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計與軟件設(shè)計中存在的錯誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問題，以便修改設(shè)計，最終使系統(tǒng)能正確地工作。 電機驅(qū)動模塊調(diào)試 在單片機內(nèi)相關(guān)寄存器寫入 PWM 輸出控制字，編寫完成測試程序并導(dǎo)入單片機，上電后用示波器觀察單片機 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 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 占空比相對應(yīng)。本系統(tǒng)采用單片機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的單片機 檢驗：電機能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，達到要求的效果。 單片機起振的條件是 XTAL XTAL1 端的電壓為 2V 左 右，測得結(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 RST 為低電平，復(fù)位電路正確。按鍵查詢方式 采用逐個掃描，當(dāng)有按鍵按下時，按鍵子程序返回的是相應(yīng)鍵碼；當(dāng)沒有按鍵按下時，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