【正文】 and more widespread application in the control of motor speed control. KEY WORDS: dc motor。其中脈寬調(diào)制是常用的一種調(diào)速方法。隨著計算機(jī) 運行 的不斷提高，功能的不斷 改進(jìn) ，單片機(jī)已越來越廣泛地用在各種領(lǐng)域的控制、自動化、智能等方面，特別是在直流電動機(jī)的 變 速控制系統(tǒng)中。高性能 的微處理器如 DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSOR 即數(shù)字信號處理器 )的出現(xiàn)，為采用新的控制理論和控制策略提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，使電機(jī)傳動的自動化程度大為提高。 見圖 21。 過去 改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個電阻 , 通過調(diào)節(jié)電阻 大小 改變電樞 兩端 電壓 ,從而 達(dá)到調(diào)速的目的 , 所以說 這種方法效率低、平滑度差 , 而且 由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率 ,也引發(fā)出 經(jīng)濟(jì)效益低 , 而且轉(zhuǎn)速越慢 , 能 量損 耗越大 等缺點 。 PWM 控制流程圖 在本設(shè)計中 PWM 脈沖調(diào)制 控制流程圖如 下圖 32 基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 8 圖 32 PWM 控制流程圖 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)基本組成 硬件模塊組成 （ 1）單片機(jī)控制模塊 （ 2） LED 顯示模塊 （ 3） L298 電機(jī)驅(qū)動模塊 （ 4）獨立鍵盤控制模塊 單片機(jī)整個控制模塊 直流電機(jī) 調(diào)節(jié)速度 系統(tǒng)的控制 板塊 見圖 41 基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 9 圖 41單片機(jī)整個控制模塊 上圖通過 定時計數(shù)器讓單片 機(jī) P2口的 引腳 產(chǎn)生各種不同占空比的 方波， 而后通過 驅(qū)動芯片 L298 放大后 調(diào)節(jié) 直流電機(jī) 轉(zhuǎn)動 。 AT89S52 主要功能列舉 擁有靈巧的 4位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz） 內(nèi)部程序存儲器（ ROM）為 16KB 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）為 256 字節(jié) 32 個可編程 I/O 口線 8 個中斷向量源 三個 32 位定時器 /計數(shù)器 三級加密程序存儲器 全雙工 UART 串行通道 AT89S52 各引腳功能介紹 AT89S52 單片機(jī) 各個 引腳見圖 42 基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 11 圖 42 AT89S52 單片機(jī)各引腳 VCC： AT89S52 輸入 電源正 極 10V。其他三個 I / O 端口 (P1,P2,P3)沒有這個電路配置 ,但內(nèi)部電路 ,P0 在 I / O 時可以把四個 LS TTL 負(fù)載。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器 的讀取信號。注意加密模式 0 / EA 將內(nèi)部鎖定重置 為 RESET， 當(dāng) / EA 端保持高電平時 ,這里的內(nèi)部程序內(nèi)存。 128 字節(jié)和特殊功能寄存器地址相同 。由 L298 構(gòu)成的 PW M 功率放大器的工作形式為 一個 單極可逆模式。根據(jù)當(dāng)前圖中箭頭所示 ,電流將驅(qū)動電機(jī)順時針 轉(zhuǎn)動 動。本系統(tǒng)中選用與 M CS 一 51 系列完全共同使用 的 AT89C52 單片機(jī)，它是一種 功率損耗小 、 大 性能、 C M OS 八位微處理器。嚴(yán)格地講， 我們通常說的 LED應(yīng)該 只能對于 發(fā)射可見光的二極管； 產(chǎn)生 近紅外輻射的二極管 被稱為 紫 外發(fā)光二極管（ IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射 最大值 波長在可見光短波限 左右 ，由 少數(shù) 紫外輻射的二極管稱為 紅外 發(fā)光二極管；但是 平常我們都把 上述三種半導(dǎo)體二極 叫做 發(fā)光二極管 。這兩類鍵盤的主要差別 是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼 的方法。具體流程圖見圖 52。無論是在硬件 設(shè)計 還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多 東西 ，特別是在課堂上學(xué)不到的基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 28 東西如（ PWM）。除了敬佩 耿 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路也給予我無盡的啟迪。 在做畢業(yè)設(shè)計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。 T 為定時標(biāo)記，每定時一次加 2， T 最大值 200，也就是 二 個周期時間為 1ms。 基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 22 圖 411 本系 統(tǒng)中單片機(jī)與 LED 的連接 獨立式鍵盤控制模塊 鍵盤的功能及分類 鍵盤是一種最 普遍使用 的輸入 裝置 ,它是一組按鍵組成 ， 按照 功能 ， 可 叫做數(shù)字鍵和功能鍵兩種 鍵盤 ， 通過使用它輸入命令和數(shù)據(jù) ， 進(jìn)而查找 和 調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的運行狀態(tài) ， 操作起來簡單快捷。但這兩種半導(dǎo)體 器件 連接起來的時候，它們之間就 會看成 一個“ PN結(jié)” 連接 。開關(guān)驅(qū)動 模式 是使 電力 半導(dǎo)體功率 開關(guān)處于關(guān)閉 模式 ，通過脈 沖 調(diào)制（ PWM）來 調(diào)節(jié)電機(jī) 電 流 大小 ，從而實現(xiàn)電機(jī) 轉(zhuǎn)動速度的調(diào)節(jié) ， L298 邏輯功能見表 42. IN1 IN2 ENA 電機(jī)狀態(tài) X X 0 停止 1 0 1 順時針 0 1 1 逆時針 0 0 0 停止 1 1 0 停止 本系統(tǒng)中單片機(jī)與 L298 的連接 L298 芯片 為直流電機(jī)的 控制板塊 ，在本 設(shè)計中 L298 與單片機(jī)以及直流電機(jī)之間的關(guān)系 見圖 47。要使電機(jī) 正常 運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的三極管。 L298 是 單 H 橋高電壓大電流功率集成電路 ，直接 使 用 ， ITI39。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器可以 32 k 尋 址。 /PSEN： 外部程序存儲器控制信號。 ： INT1，外部中斷 0輸入。并且 在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序 設(shè)計 的特殊 需要 來 采用 。使用 Atmel 公司高密度 不容易失去記憶的 存儲器技基于 L298 直流電機(jī)調(diào)速控制設(shè)計 10 術(shù)制造， 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳 可以共同使用 。利用單片機(jī)的定時計數(shù)器外加軟件延時 等 方 法 來 達(dá)到 脈寬的自由調(diào)整， 這種方法可以簡便 硬件電路，操作 容易 等優(yōu)點 。嚴(yán)格來 講 ，平均速度 Vd和 占空比 D并 不是 嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在 通常 的應(yīng)用中，我們可以 把它 近似的當(dāng)成 是線性關(guān)系。 設(shè)計顯示部分 ，主要是 LED 數(shù)碼顯示部 分， 它實現(xiàn) 對 PWM 脈寬調(diào)制占空比的實時 進(jìn)行 顯示?，F(xiàn)在微處理器的可編程控制器，已經(jīng) 普遍存 在各種的機(jī)床設(shè)備和生產(chǎn)流水線中 ， 通過 對可編程控制器進(jìn)行編程就可以 達(dá)到 對電機(jī)的規(guī)律化控制。 單片機(jī)以及微 控制 處理器控制系統(tǒng)的發(fā)展 單片 機(jī)和 微型計算機(jī)的誕生是一個新的里程碑 在 計算機(jī)發(fā)展史上 。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖小但低 速 轉(zhuǎn)動 時受到磁場飽和的 控 制，高速 時候受到換向火花 與 轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的 控 制，而且由于勵磁線圈電感大動態(tài)響應(yīng) 慢 。特別是采用了微 控制 處理器 以及 它 的 先進(jìn)電力電子技術(shù) , 使 得 數(shù)字式直流調(diào)速裝置在精度準(zhǔn)確性、控制性能的優(yōu)良性 以及 抗干擾的性能上有很大的提高 與 發(fā)展 , 在國內(nèi)外得到 了 廣泛的應(yīng)用。長期以來，由于直流電動機(jī)具有 很 好的線性調(diào)速 性能 ，簡單的控制功能 ，較高的效率 ， 優(yōu) 良 的動態(tài)特性 ，廣泛應(yīng)用 于 調(diào)速控制 系統(tǒng) 中。因此 常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。近年來，伴 隨著 科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展和 提高 ，以及市場對產(chǎn)品功能和性能的要求不斷提高，直流電動機(jī)的 使 用更加 寬廣 ， 特別 是在智能機(jī)器人中的 使用 。 但是針對 復(fù)雜的微處理器控制電機(jī) ,而是通過 微處理器控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等 變量 ，使電機(jī)按照指 定的指令準(zhǔn)確 的進(jìn)行運作 。 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 達(dá)到 對直流電機(jī)的加 、減速以及電機(jī)的正 、 反轉(zhuǎn)和急停 進(jìn)行 控制。 直流電機(jī)的速度 調(diào)節(jié) 既可 利 用電樞控制法 , 也 可以通過 磁場控制法。 PWM 實現(xiàn)方式 ⑴ ： 通過 軟件延時 方法 ， 這種方法在精度上沒有第二種精確 ， 尤其是在采用了 中斷后，將有 產(chǎn)生很大 的誤差。片上 Flash 使用 程序存儲器在系統(tǒng)可 以通過 編程 得到 ， 也可以用在常規(guī)編程器。 PSEN： 此為 Program Store Enable的 意思 ， 意思是 程序儲存 功能開啟 ，當(dāng) 8051被設(shè)成為 讀作 外部程序代碼工作 狀態(tài) 時（ EA=0），會送出此信號 方便得到 程序代碼， 一般 這支腳是 連接在 EPROM 的 OE腳。 ： T0，計時計數(shù)器 0輸入。由外部程序存儲器是指 區(qū)間 ,每臺機(jī)器周期 / PSEN 有效兩倍。程序內(nèi)存 器 :如果 EA引腳 接地 ,應(yīng)用程序從外部存儲器中讀取只有開始。L 邏輯電平控制 ，可用來驅(qū)動繼電器 、線圈、直流電動 機(jī) 、步進(jìn)電動機(jī)等 其他的 電感性負(fù)載。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通 狀態(tài) ，電流 可以通過 從 右 至 左 至 右 流過電機(jī)，從而 改變 電機(jī)的轉(zhuǎn) 動方 向。 依賴 L298 的輸入輸出 之間的聯(lián)系 ，使能控制端 EnA 接 AT89C52 的 B， D 口，當(dāng) P， D 口為低電平時，通過 PW M 信號輸入端 In3 和 In4 可以 讓 電動機(jī)的正反轉(zhuǎn) 進(jìn)行工作 (輸入端 lnl 為 PW M 信號 ，輸入端 In2 為低電平 ，電動機(jī) 反向旋轉(zhuǎn) ；輸入端 In2 為 PW M 信號，輸入端 Inl 為高電平，電動機(jī)反向轉(zhuǎn)動 )；當(dāng)它為低電平時驅(qū)動橋路 中 的 4 個晶體管全部 停止 ，使正在工作 的電動機(jī)電樞電流反向，電動機(jī)自由 斷電 。 當(dāng)電流通過導(dǎo)線 對 這個晶片 通入電流 的時候，電子就會被 傳到 P區(qū)，在 P區(qū)里電子 和 空穴 匯合 ，然后就會以光子的 方式 發(fā)出 電能 ，這就是 LED 發(fā)光的原理。 鍵盤的分類 （ a） 鍵盤按照其結(jié)構(gòu)可分為獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤兩類。在一個周期內(nèi)：當(dāng) TM 時，電機(jī)停止 轉(zhuǎn)動 ，如果 T=100,T 清零，否則 再次 進(jìn)入定時中斷：當(dāng) T=M 時，電機(jī)啟動，如果 T=100， T清零，否則重新進(jìn)入定時中斷。通過求助于 耿 老師、理清了 設(shè)計的 思路。并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。通過本次科技創(chuàng)新實踐，我學(xué)到了許多東西， 只是 靠書本上的東西是不夠的 ，需額外去查資料。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓 值 的，從而來 可以使 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 發(fā)生變化 。 （ b） 鍵盤按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩 種 。 除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半 導(dǎo)體 晶體 管。在整個 PW M 調(diào)速器中， CPU 既是運算處理中心 ，又是控制 核心 ，是最 重要 的器件。例如 ,如圖 4 5 所示 ，當(dāng) Q1 和 Q2 管傳導(dǎo) 時， 電流從 電源正極 的 Q1從左到右穿過電機(jī) ,然后通過返回的 Q2 回到電源負(fù)極 。其 它的 內(nèi)部具有 3 個完全相同的 PW M 功率放大回路 ，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S52 有 512 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。 /EA/VPP： 當(dāng) / EA 穩(wěn)定在 低電平時 ,在外部程序的內(nèi)存 器 (0000 h FFFFH),無論是否有內(nèi)部程序內(nèi)存。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 PORT0（ ～ ）： 端口 0是一個 8 位敞開 Drain(明渠 )雙向 I / o 端口 ,共有 16 位 , 表示0, 2 說 ,等等。 與 MCS51單片機(jī)產(chǎn)品 完全可以混合使用 ； 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 10000次擦 寫周期； 所有的都是靜止操作 ： 1Hz～ 33Hz；三級加密程序存儲器； 48個可編程 I/O 口線；三個 32 位定時器 /計數(shù)器； 十六 個中斷源；全雙工 UART 串行通道；低功耗空閑和 斷電狀態(tài) ； 關(guān)閉電源后 中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。 ⑵ ： 通過 定時器 當(dāng)作 脈寬控制的 時間控制 方式， 這種方法產(chǎn)生的脈沖寬度非常 精確，誤差只 有 幾個 us。 電樞控制是在勵磁電壓不變的情況下 , 把控制電壓信號 放在 電機(jī)的電樞上來 影響 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 利用 帶中斷的獨立式鍵盤 輸入命令 ， AT89S52 單片機(jī)在程序 的 控制下，定時不斷給 L298 直流電機(jī)驅(qū)動芯片發(fā)送 PWM 波形， H型驅(qū)動電路 實現(xiàn)直流 電機(jī)正，反轉(zhuǎn)和急?？刂疲煌瑫r單片機(jī)不停的將 PWM 脈寬調(diào)制占空比 傳送 到 LED 數(shù)碼管完成實時 的 顯示。目前相比直流電機(jī)和交流電機(jī)他們各有所長，如直流電機(jī)調(diào)速性能好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等 缺點 ；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，都比直流電機(jī) 構(gòu)造 簡單，工作也比直流電機(jī) 穩(wěn)定 可靠，但 是它們處于 頻率恒定的電網(wǎng)上運行時，它們的速度 實現(xiàn)不了 方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié) [2]。而作為單片嵌入式系統(tǒng)的 中心 — 單片機(jī)，正朝著多功能、多 向選擇、高速 度、低功率 、價格 低廉 、存儲容量 多 和強(qiáng) I/O 功能等方向發(fā)展。 伴 隨著電 工 電子技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造 出 了許多新 的電樞電壓控制方法。 關(guān)鍵詞： 直流電機(jī)