【文章內(nèi)容簡介】 ,會有20%的高電平時間和80%的低電平時間，而一個60%占空比的波形則具有60%的高電平時間和40%的低電平時間,占空比越大,高電平時間越長,則輸出的脈沖幅度越高,%,那么高電平時間為0,%,那么輸出全部電壓。 所以通過調(diào)節(jié)占空比,可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓的目的,而且輸出電壓可以無級連續(xù)調(diào)節(jié).脈寬調(diào)制 (PWM)是利用數(shù)字輸出對模擬電路進行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對電機的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量。PWM 具有很強的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟等特點。模擬控制電路有以下缺陷:模擬電路容易隨時間漂移，會產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對噪聲敏感等。而在用了PWM技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實現(xiàn)了用數(shù)字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。圖38 直流電機控制電路 黃燈預(yù)警電路當(dāng)油壓在正常范圍內(nèi)（20—80Mpa）時黃燈不亮，當(dāng)油壓低于最低的閥值時，單片機控制黃燈亮起，達(dá)到警示的作用。圖39黃燈警示電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 Proteus軟件環(huán)境介紹本系統(tǒng)的硬件設(shè)計首先是在Proteus軟件環(huán)境中仿真實現(xiàn)的。Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，它的電路仿真是互動的。針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試。如果有顯示及輸出，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，還能看到運行后輸入輸出的效果。Proteus建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境，尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費，也可以花微不足道的費用注冊達(dá)到更好的效果。Proteus是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具。可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路（如LCD，RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件...）。其實Proteus 與 multisim比較類似，只不過它可以仿真MCU，當(dāng)然，軟件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相應(yīng)的仿真模型，用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好選擇，可是初學(xué)者擁有它們的可能性比較小。當(dāng)然，硬件實踐還是必不可少的。在沒有硬件的情況下，Proteus能像pspice 仿真模擬/數(shù)字電路那樣仿真MCU及外圍電路。另外，即使有硬件，在程序編寫早期用軟件仿真一下也是很有必要的。Proteus軟件主要具有以下幾個方面的特點：1）設(shè)計和仿真軟件Proteus 是一個很有用的工具，它可以幫助學(xué)生和專業(yè)人士提高他們的模擬和數(shù)字電路的設(shè)計能力。2）它允許對電路設(shè)計采用圖形環(huán)境，在這種環(huán)境中，可以使用一個特定符號來代替元器件，并完成不會對真實電路造成任何損害的電路仿真操作。3）它可以仿真儀表以及可描述在仿真過程中所獲得的信號的圖表。4）它可以仿真目前流行的單片機，如PICS, ATMELAVR, MOTOROLA, 8051 等。5）在設(shè)計綜合性方案中,還可以利用ARES開發(fā)印制電路板。 KeilμVision軟件環(huán)境介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。 Protel軟件介紹 Protel印制板設(shè)計軟件包是澳大利亞Protel Technology公司與1990年推出的電子CAD產(chǎn)品，具有方便、易學(xué)、實用、快速以及高速度、高步通率的特點。它采用了分層次下拉窗口菜單結(jié)構(gòu)形式，用戶基本上不需要記背太多的鍵盤命令，用鼠標(biāo)點擊菜單命令就能操作，Protel有著很高的自動布線布通率。布通率是電子產(chǎn)CAD產(chǎn)品的一項重要指標(biāo)，它反映電子元件在電路圖中連接關(guān)系有多少能在印刷版圖中實現(xiàn)。在設(shè)計常用的單、雙面印制板時只要選擇適當(dāng)?shù)脑季趾筒季€策略方法，Protel就可以輕易的達(dá)到98%100%的布通率。對于極少數(shù)不能布通的定方，Protel可以用飛線指示出來，引導(dǎo)用戶用手工方法連通。另外，Protel有強大的宏命令設(shè)置功能，利用宏命令功能多定義的熱鍵可以大大提高操作速度。 Protel已成為印制板設(shè)計加工方面的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)初步統(tǒng)計Protel在CAD的市場占有率達(dá) 95%，成為電子產(chǎn)品制造業(yè)界的首選CAD軟件。（1）主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化子程序調(diào)用顯示程序，LCD顯示是否超過油壓上下限？ N Y低于油壓下限，使用警示燈超過油壓上限，使用電機控制 結(jié)束 圖41 主程序流程圖主程序流程圖說明：程序初期，定時器、寄存器初始化，將傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)傳給ADC0808，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號信號通過顯示子程序，將數(shù)字顯示在LCD上。并且判斷機油壓力是否低于最低值，；機油壓力是否高于最高值高于則通過電機轉(zhuǎn)動控制活塞閥調(diào)節(jié)，相反則返回程序，繼續(xù)測量油壓。（2）A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖：AD子程序流程圖說明： 在此流程圖中，主要說明的是本次設(shè)計的A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程。、 、START和EOC端口，壓力信號通過IN0端口傳給ADC0808進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將檢測的數(shù)據(jù)傳送給單片機。顯示子程序流程說明： 開始階段，將液晶顯示器初始化，然后將寫入光標(biāo)跳到目標(biāo)位，單片機P0口控制LCD的D0D7口，讀入數(shù)據(jù)顯示實時機油壓力。調(diào)用延時程序，返回程序繼續(xù)顯示。 當(dāng)今的自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。PD控制器由比例單元（P）、微分單元（D）組成。其輸入e (t）與輸出u (t）的關(guān)系為其中kp為比例系數(shù)； TD為微分時間常數(shù)由于計算機控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時刻的偏差來計算控制量，因此，在計算機控制系統(tǒng)中，必須首先對上述公式進行離散化處理，用數(shù)字形式的差分方程代替連續(xù)系統(tǒng)的微分方程，離散化后的PID表達(dá)式是為：根據(jù)遞推原理，可以寫出k1的PID輸出表達(dá)式則 其中由上式可知，要計算第k次的輸出值，只需知道、即可，比最初公式要簡單許多。在程序設(shè)計中， Now_speed[1] = Now_speed[0] 表示 E(t1) Now_speed[0] = (int)(setspeedspeed)。E(t)由此就可以得到相應(yīng)的比例部分，積分部分，微分部分： P = KP*(Now_speed[0])。 I = KI*(Now_speed[0]+pre_speed)。 D = KD*(Now_speed[0]Now_speed[1])。注：pre_speed表示的之前差值之和。5 系統(tǒng)調(diào)試過程通過上面的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計過程，設(shè)計的工作已經(jīng)基本完成，接下來的工作就是對所設(shè)計好的應(yīng)用系統(tǒng)進行調(diào)試。通過調(diào)試可以檢查出系統(tǒng)出現(xiàn)的一些錯誤，從而進行下一步的修改。（1） Protel電路調(diào)試 在Protel的元件庫里建立89C51,沒有LCD液晶顯示器，單擊【Edit】按鍵，對元件庫的進行編輯，再建立新的封裝庫編寫其封裝，連線。電路調(diào)試：單擊【ERC】按鍵，進行節(jié)氣點ERC檢查；單擊【Bill of Material】生成元件列表，檢查元器件封裝。單擊【Creat Netlist】生成網(wǎng)絡(luò)列表。 圖51 Protel原理圖 （2） Keil uVision3中程序編寫與調(diào)試將已經(jīng)設(shè)計好的程序?qū)懭隟eil uVision3軟件中，用C語言進行程序編譯。將有錯誤提示的程序修改過來，顯示0error，0warning，最后hex文件的生成，為電路仿真做準(zhǔn)備。（3）在Proteus中，對硬件電路圖進行設(shè)計和繪制、仿真。首先列出單片機芯片AT89C51,ADC0808，內(nèi)部時鐘電路，復(fù)位電路，電機控制電路等，然后連線。將在Keil軟件里已經(jīng)編譯好的程序輸入單片機。雙擊單片機，按下仿真按鈕