【文章內(nèi)容簡介】 以下幾方面：①調(diào)速范圍廣，且易于平滑調(diào)節(jié)。②過載，起動(dòng)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。③易于控制，可靠性高。④調(diào)速時(shí)能量損耗較小。（1）直流電機(jī)原理及優(yōu)點(diǎn)用單片機(jī)控制直流電機(jī)時(shí)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。使用不同的直流電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電流也不同，我們要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路，通常有以下幾種驅(qū)動(dòng)電路：三極管電流放大驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)模塊（如L298），和達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器等。如果是驅(qū)動(dòng)單個(gè)電機(jī)，并且電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流不大時(shí)，我們可用三極管搭建驅(qū)動(dòng)電路，不過這樣要稍微麻煩點(diǎn)。如果電機(jī)所需要的驅(qū)動(dòng)電流較大，可直接選用市場上現(xiàn)成的電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)模塊，這種模塊接口簡單，操作方便，并可為電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，不過它的價(jià)格要貴一些。例如，達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)電機(jī)，每個(gè)電機(jī)由單片機(jī)一個(gè)IO口控制，當(dāng)需要調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，是單片機(jī)的相應(yīng)IO口輸出不同占空比的PWM波形即可。（2） PWM波形PWM是英文Pulse Width Modulation的縮寫,是一種按一定規(guī)律改變脈沖序列的寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式，我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中，最常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM的占空比。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比?？刂齐姍C(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，速度越快，如果全為高電平，占空比為100%時(shí)，速度達(dá)到最快。當(dāng)利用單片機(jī)IO口輸出PWM信號(hào)時(shí)，可采用以下三種方法：①利用軟件延時(shí)。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)IO電平取反變成低電平，然后再延時(shí)；當(dāng)?shù)碗娖窖訒r(shí)時(shí)間到時(shí)，再對(duì)IO電平取反，如此循環(huán)就得到PWM信號(hào)。②利用定時(shí)器?？刂品椒ㄈ缟?，只是用單片機(jī)的定時(shí)器來定時(shí)進(jìn)行高低電平的翻轉(zhuǎn)，而不利用軟件延時(shí)。③利用單片機(jī)自帶的PWM控制器，如PIC單片機(jī)，AVR單片機(jī)，但STC89系列單片機(jī)無此功能。圖9 PWM信號(hào)的占空比4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 圖10 系統(tǒng)總電路圖圖 11 實(shí)物效果本設(shè)計(jì)中壓力大小采用2位LED數(shù)碼管顯示。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號(hào)。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。八段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆畫段，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。如圖10所示。本次設(shè)計(jì)采用共陽極極接法。LED顯示方式有動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示接口電路，動(dòng)態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段ah同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于COM端。也就是說我們可以采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。圖12 七(八)段LED顯示器、～，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲(chǔ)單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對(duì)應(yīng)的地址，再選通某一個(gè)LED，逐步完成四個(gè)LED的顯示。為了顯示字符,要為LED顯示器提供顯示段碼(或稱字形代碼),組成一個(gè)”8”字形字符的7段,再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn),共計(jì)8段,因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表 2 ：段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段DPGFEDCBA用LED顯示器顯示十六進(jìn)制和空白字符與P的顯示段碼如下表 3 所示：字型共陽極段碼共陰極段碼字型共陽極段碼共陰極段碼012C0H3FH990H6FHF9H06HA88H77HA4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H67882H7DHF84H71HF8H07H空白FFH00H80H7FHP8CH73H共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆畫段名和安排位置是相同的，當(dāng)二極管到同事，相應(yīng)的筆畫段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆畫段組合從而顯示各種字符。8個(gè)筆畫段dp,g,f,e,d,c,b,a對(duì)應(yīng)于1B(8位)的DDDDDDDD0，于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形碼。例如，對(duì)于共陰極LED顯示器，當(dāng)共陰極接地（位0電平），而陽極dp,g,f,e,d,c,b,a各段為01110011時(shí)，顯示器顯示“P”字符，即對(duì)于共陰極LED顯示器，”P”字符的字形碼是0*73。如果是共陽極LED顯示器，共陽極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼為10001100(0X8C)。由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需要如下參數(shù)：發(fā)光強(qiáng)度比由于數(shù)碼管各段在同樣驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度中最大值與最小值之比。脈沖正向電流若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。由于采用4位共陽數(shù)碼管。用單片機(jī)吸收電流驅(qū)動(dòng)，列掃描驅(qū)動(dòng)使用三極管，按每段6mA電流算，全顯示字型“8”時(shí)，每個(gè)數(shù)碼管需6mA8=48mA。由于四位數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電流相同，4組需192mA，因此設(shè)計(jì)中采用功率三極管S9012驅(qū)動(dòng)。由于單片機(jī)每個(gè)段碼輸出口需吸收48mA電流，因此在電路設(shè)計(jì)中要在P0口加一個(gè)上拉電阻。其顯示驅(qū)動(dòng)電路如圖12所示。 圖13顯示電路 控制驅(qū)動(dòng)電路主要電動(dòng)機(jī)、繼電器及相應(yīng)的元件構(gòu)成，它根據(jù)液位檢測電路的實(shí)際需要控制電機(jī)的啟動(dòng)、停止，從而能自動(dòng)地控制液位的高度。 圖14 繼電器控制電路4 .4報(bào)警電路報(bào)警電路主要有一蜂鳴器及其驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。通過單片機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電路，然后在驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲。 圖 15 報(bào)警電路電路圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件編程是系統(tǒng)完全控制的一個(gè)重要部分。系統(tǒng)軟件程序主要完成初始化工作，輸入輸出控制，是否需要報(bào)警，以及處理完成顯示部分與調(diào)節(jié)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)輸出。在該系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)中，主要是系統(tǒng)工作編程內(nèi)容，在這里對(duì)程序流程做介紹，源程序添加在附錄中。5．1設(shè)計(jì)軟件簡介Keil C51的V8. xx是目前世界上最好的51單片機(jī)的匯編和C語言的開發(fā)工具。它支持匯編、C語言以及混合編程，同時(shí)具備強(qiáng)大的軟件仿真和硬件仿真功能。在此次設(shè)計(jì)中采用開發(fā)環(huán)境的正是此項(xiàng)。[3]
（1）創(chuàng)建項(xiàng)目：執(zhí)行[Project]|[NewμVision Project]菜單命令，將新創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目。為項(xiàng)目建一個(gè)單獨(dú)的文件夾，然后選擇子文件夾并鍵入項(xiàng)目的名稱。在項(xiàng)目創(chuàng)建之前，需要為新建的項(xiàng)目選擇一個(gè)CPU。在命名項(xiàng)目名稱后，彈出的對(duì)話框，其中顯示的是器件數(shù)據(jù)庫，用戶只要選擇所需要的MCU就可以了。選擇AT89S52之后，右邊一欄是對(duì)這個(gè)單片機(jī)的基本的說明，然后單擊[確定]按鈕。添加配置啟動(dòng)代碼：，可在每個(gè)project中加入這個(gè)文件。
（2）項(xiàng)目設(shè)置：μVision 3允許用戶為目標(biāo)硬件設(shè)置選項(xiàng)，可以通過工具條圖標(biāo)打開，也可以用鼠標(biāo)右擊項(xiàng)目窗口中的Files標(biāo)簽頁中的Target1，在右鍵菜單中選擇[Options for Targe1]命令： 　　　　　　　　　
Output：定義Keil工具的輸出文件，并定義生成處理后的執(zhí)行用戶程序；
Listing：定義Keil工具輸出的所有列表文件；
C51：設(shè)置C51編譯器的特別工具選項(xiàng)；
A51：設(shè)置匯編器的特殊工具選項(xiàng)；
BL51 Locate：定義不同類型的存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器的不同段位置；
BL51 Misc：其他的與連接器相關(guān)的設(shè)置，如警告或存儲(chǔ)器指示；
Debug：μVision 3的Debugger設(shè)置；
Utilities：文件及其Group的特別選項(xiàng)。5．2軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用環(huán)境簡介（1）Target標(biāo)簽：單擊Target標(biāo)簽，其中各參數(shù)設(shè)置如下：
①Xtal(MHz)：設(shè)置單片機(jī)的工作的頻率。
②Use Onchip ROM(0x0~0x1