【文章內(nèi)容簡介】 GNDENAVSOUT3SENSAOUT2IN1IN2VSSENBOUT3SENSBL298NU3VCCPWM OUTB AD4 D5D6 D7電機驅(qū)動電源 VMMGND電機驅(qū)動電源參考地MB1Motort=R2 C，代入 R2 值解不等式可得： C。單位換算得C F ，為了方便整形，實際設(shè)計中 C= F 。由于單片機中斷 I/O口的需要輸入信號是正規(guī)的矩形脈沖，所以電路的脈沖整形電路采用 74 系列反向器 74LS06 進行兩次反向后輸入單片機。 圖 脈沖濾波整形電路 電機 驅(qū)動電路的設(shè)計 本設(shè)計采用目前市場上較容易買到的 L298N 直流或步進電機驅(qū)動芯片，它采用單片集成塑裝， 是一個高電壓、大電流全雙橋驅(qū)動器，由標準的 TTL 電平控制。 L298N 支持 50V 以內(nèi)的電機控制電壓，在直流運轉(zhuǎn)條件下，可以通過高達 2A的電流，因此它滿足了一般小型電機的控制要求。接法見圖 ，圖中二極管的作用是消除電機的反向電動勢，保護電路，因此采用整流二極管比較合適。 PWM控制信號由 in in2 輸入。如果 in1 為高電平， in2 為低電平時電機為正向轉(zhuǎn)速，反之 in1 為低電平， in2為高電平時，電機為反向轉(zhuǎn) 速。本設(shè)計將 in2直接接地，即采用單向制動的方式。 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 9 1234567891011121314LCDRT12232FVSSVCCVORSRWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7接單片機 P1 口10KRVCCGND調(diào)亮度圖 電機驅(qū)動電路 LCD 顯示電路 和鍵盤 與單片機的接口設(shè)計 設(shè)計中采用的 LCD—— RT12232F 是一種內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字庫和 128個 16*8 點 ASCII 字符集圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器 / 列驅(qū)動器及128 32全點陣液晶顯示器組成 。 可完成圖形顯示，也可以顯示 2個 (1616點陣 )漢字，與外部 CPU 接口采用并行或串行方式控制。 本設(shè)計采用并行方式控制， LCD與單片機的通訊接口電路如圖 所示采 用直連的方法，這樣設(shè)計的優(yōu)點是在不影響性能的條件下還不用添加其它硬件，簡化了電路，降低了成本。 圖 LCD 顯示電路與單片機的接口 本設(shè)計采用四個鍵作為鍵盤，分別為選擇、加、減、確定。它們分別與 、 、 接口相連。作為設(shè)置速度的輸入。 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 10 圖 鍵盤電路 兩單片機的互 連 本設(shè)計采用兩片單片機（ AT89S52） ,其中一片做成 PID 控制器，專門進行PID運算和 PWM控制信號輸出；另一片則系統(tǒng)主芯片，完成電機速度的鍵盤設(shè)定、測 量、顯示，并向 PID控制器提供設(shè)定值和測量值，設(shè)定 PID控制器的控制速度等。 它們的接線圖如圖 。 圖 兩單片機互聯(lián)圖 本設(shè)計 使用異步串口通信，直接把兩個單片機的 TXD 和 RXD 兩個引腳交叉相連接，兩者都以中斷接收串口數(shù)據(jù)。省 I/O 口省代碼。也就是 A 的 TXD() 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 11 和 B 的 RXD（ ）連接， A 的 RXD 和 B 的 TXD 連接。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)總程序框圖設(shè)計 系統(tǒng)程序程序框圖如圖 。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化顯 示 初 始 化鍵 處 理 子 程 序是 否 有 鍵 按 下調(diào) 用 按 鍵 子 程 序 無有定 時 中 斷 為 1定 時 中 斷 為 0外 中 斷 為 0發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 至 從 處 理器測 量 計 算 轉(zhuǎn) 速發(fā) 送 測 量 值 到 從 處理 器系 統(tǒng) 時 間 計 時 、 處理中 斷 返 回中 斷 處 理 圖 系統(tǒng) 主單片機 總程序框圖 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 12 開 始系 統(tǒng) 初 始 化P I D 參 數(shù) 初 始 化查 看 中 斷中 斷 0 中 斷 1接 受 設(shè) 定 值 子 程 序接 受 測 量 值 子 程 序P I D 計 算 處 理計 算 P W M 定 時 值輸 出 P W M 信 號 圖 系統(tǒng)從單片機（ PID 控制器）程序框圖 當系統(tǒng)被啟動后，主從單片機初始化。主單片機檢測是否有鍵按下，再執(zhí)行 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 13 鍵子程序，將輸入的值傳送到 PID 控制器， PID 控制器經(jīng) PID 計算處理，再計算出 PWM 的定時值， PID 再送出相應(yīng)的 PWM 信號，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，主單片機將傳感器輸入的信號進行計算，再將得出的值輸出到 PID 控制器， PID 控制器經(jīng)計算輸出相應(yīng)的 PWM 信號控制電機轉(zhuǎn)速趨于設(shè)定的轉(zhuǎn)速。依次循環(huán)使電機趨于穩(wěn)定值。 電機轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計 設(shè)計中考慮到電機的工作環(huán)境一般比較惡劣，因此除了硬件外，從程序上除了要更高的精確度也需要進行更多的抗干擾設(shè)計，從而實現(xiàn)軟件的大范圍檢錯、糾錯或丟棄錯誤等。在程序的設(shè)計過程中，對嚴重不符合要求的測量數(shù)據(jù)（如大于 6000 轉(zhuǎn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)）進行了丟棄處理，而對于正常范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)錯誤采用了采 5取 3求平均的算法（即采集 5個數(shù)據(jù)，去掉 一個最大值一個最小值，然后將剩余 3 數(shù)據(jù)求平均）。實驗表明，此方法降低了系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速中出現(xiàn)的錯誤。對于轉(zhuǎn)速的測量方法，是通過速度脈沖信號下降沿觸發(fā)單片機的外中斷，中 斷服務(wù)子程序在某一個脈沖的下降沿開啟定時器記時，然后在下一個下降沿關(guān)閉定時器，通過對定時器數(shù)據(jù)進行運算處理可以得到信號周期進而得到速度值。其程序框圖如圖 ?？梢钥闯?，此方法下的采樣周期是隨轉(zhuǎn)速變化的，轉(zhuǎn)速越高采樣越快。通過這種非均勻的速度采樣方式可以使電機在高速情況下，實現(xiàn)高速度高精度的控制。 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 14 進 入 中 斷檢 測 中 斷 標 志開 定 時 器 計 時設(shè) 中 斷 標 志 位 為“ 1 ”系 統(tǒng) 時 間 初 始 化中 斷 返 回為 “ 0 ”關(guān) 閉 定 時 器 及 總 中斷判 斷 數(shù) 據(jù) 是 否正 常是是 否 采 “ 5 ” 處理保 存 數(shù) 據(jù)完 成 5 組 數(shù) 據(jù) 采集“ 取 3 ” 求 平 均 值計 算 速 度 值速 度 值 是 否 正常發(fā) 送 到 P I D 控 制 器系 統(tǒng) 時 間 初 始 化定 時 器 初 值 初 始 化中 斷 返 回為 “ 1 ”是否否否是是否 圖 外中斷 程序框圖 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 15 鍵盤程序設(shè)計 鍵盤程序設(shè)計的任務(wù)是賦予各按鍵相應(yīng)的功能，完成速度設(shè)定值的輸入和向PID 控制器的發(fā)送。 4 只按鍵一只用來位循環(huán)選擇，告訴單片機要調(diào)整的是設(shè)定值的個位、十位、百位還是千位。第二、三只按鍵分別是減 加 1減。在沒有位選擇的情況下對設(shè)定值整體進行減 加 1；在有位選擇的情況下僅對相應(yīng)位進行減 加 1，并且當按著不釋放按鍵時可以實現(xiàn)快速連續(xù)減 加 1，同時允許循環(huán)減、加（既當某位為 0時，在減 1則為 9，某位為 9時，加 1則為 0）。最后一只按鍵是確認發(fā)送鍵，按下它后，單片機將設(shè)定值送給 PID 控制器，從而實現(xiàn)設(shè)定控制。程序框圖如圖 。 鍵 盤 子 程 序位 按 鍵 按 下 否位 選 循 環(huán) 右 移加 1 鍵 按 下 否調(diào) 用 加 1 子 程 序減 1 按 下 否調(diào) 用 減 1 子 程 序發(fā) 送 鍵 按 下 否鍵 值 處 理 、 保 存 、顯 示向 P I D 控 制 器 發(fā) 送返 回是是是是否否否否 圖 鍵盤程序框圖 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 16 LCD 顯示子程序的設(shè)計 LCD的詳細使用過程可參閱對應(yīng)型號的使用手冊。僅在本小節(jié)強調(diào)以下內(nèi)容： LCD 使用的關(guān)鍵是根據(jù)顯示需要正確地對其進行初始化設(shè)置，而一般情況下不用考慮如何向它讀寫指令或數(shù)據(jù)，因為制造廠商所給的使用資料里就附有驅(qū)動程序，如果沒有也可以從網(wǎng)上搜索下載得到。然而我們必須清楚那些初始化設(shè)置之間的關(guān)系，以及它是如何利用設(shè)置讀取、顯示數(shù)據(jù)字符的，不然就會發(fā)生一些不可預(yù)料的錯誤，例如表 。因此，熟讀 LCD驅(qū)動芯片使用手冊也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 LCD 中文字型的編 碼寫入地址對照 在 RT12232F 中， CGRAM 字型與中文字型的編碼只可出現(xiàn)在每一 Address Counter 的開始位置，圖表中最后一行為錯誤的填入中文碼位置，其結(jié)果會產(chǎn)生亂碼象。 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 H L H L H L H L H L H L H L H L H L H L S H A A N X I . . L I G O N G X U E . . 陜 西 理 . . 物 理 系 0 2 電 . 陜 西 理 . . . 物 理 系 0 2 電 . 通常 LCD的初始化包括復(fù)位設(shè)置、清除顯示、地址歸位、顯示開關(guān)、游標設(shè)置、讀寫地址設(shè)置、反白選擇以及睡眠模式等等。實際中根據(jù)需要，正確、靈活地修改這些設(shè)置可以達到較為滿意的顯示效果。 LCD 中所有漢字、數(shù)字和字符都可以通過它的 ASCII碼來訪問顯示；圖象的顯示是通過將相關(guān)軟件（提取漢字、圖象點陣數(shù)據(jù)程序）產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按照 LCD手冊的要求完成響應(yīng)設(shè)置后寫入即可。由于本設(shè)計中沒有使用到圖形顯示，所以沒有詳述。對于系統(tǒng)使用的漢字、字符和數(shù)據(jù)的 LCD顯示初始化程序和寫數(shù)據(jù)程序框圖見圖 。