【文章內(nèi)容簡介】 圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N 芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅(qū)動兩臺直流電機。 用 L298 控制直流電機很容易。用單片機端口 給 IN IN IN IN 高低就可以控制開始、停止、正反轉(zhuǎn)，利用 EN1,EN2 控制使能就能控制轉(zhuǎn)速。 第 6 頁 共 28 頁 L298 驅(qū)動電路圖 按鍵選擇模塊設計 按鍵選擇模塊設計 設計有 5個按鍵 ,k k k k k5。當 k1被按下時，電機開始正轉(zhuǎn)；當 k2 被按下時，電機停止；當 k3 被按下時，電機開始正轉(zhuǎn)；當 k4 被按下時，電機減速，再次按下會繼續(xù)減速；當 k5 被按下時，電機加速一次，再次按下會繼續(xù)加速。拔掉電源后，再次通電，電機能夠依舊保持原來的速度轉(zhuǎn)動。 按鍵選擇模塊 電路 圖 3 L298電機驅(qū)動電路 第 7 頁 共 28 頁 圖 4 按鍵選擇模塊電路 單片機控制模塊設計 ． 1 單片機復位電路 圖 5 單片機復位電路 第 8 頁 共 28 頁 單片機晶振電路 圖 6 單片機晶振電路圖 顯示模塊設計 顯示模塊電路設計 使用共陰數(shù)碼管，段選接 p0口，位選接 p2口。 顯示模塊電路 圖 設計 圖 7 顯示模塊顯示電路圖設計 第 9 頁 共 28 頁 報警電路模塊設計 報警模塊電路設計 將紅燈接在 口，當電動機的轉(zhuǎn)速達到 90rad/s 或者更高時，紅燈亮。 報警模塊電路 圖 設計 圖 8 報警模塊設計電路圖 第 10 頁 共 28 頁 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 開 始定 時 器 初 始 化 、 波特 率 設 置讀 取 扇 區(qū) 數(shù) 據(jù)按 鍵 控 制 電 機 正 反轉(zhuǎn) 和 速 度 ， 并 將 數(shù)據(jù) 寫 入 扇 區(qū)顯 示 電 機 轉(zhuǎn) 動的 信 息串 口 接 收 數(shù) 據(jù) 控 制電 機結(jié) 束 圖 9 軟件系統(tǒng)框圖 第 11 頁 共 28 頁 軟件設計總流程 程序：見附錄 2 定時器工作設計流程 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是英文 “Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波 的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。 PWM 信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有 (ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進行編碼。 本次采用的直流電機是通過脈沖來控制其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。通過單片機的定時器產(chǎn)生一個 PWM波，再通過 L298 驅(qū)動電路驅(qū)動電機。將 PWM 波的周期定為 50，每個定時器溢 出中斷后，令 count=count+1， count 到 50 后，令其清 0， count 在 0到 25 期間，單片機產(chǎn)生的 PWM波為低電平， count 在 26 到 50期間 PWM 波為高電平。 第 12 頁 共 28 頁 開 始定 時 器 啟 動定 時 器 重 新 賦 值定 時 時 間 到高 電 平 時 間 到P W M = 1低 電 平 時 間 到P W M = 0 圖 10 定時器工作流程圖 串行口控制系統(tǒng)設計流程 單片機的串行接口主要由兩個物理上獨立的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器、發(fā)送控制器、接收控制器、輸入移位寄存器和輸出控制門等組成。通過電腦發(fā)送指令給單片機從而可以控制電機的運作。當串口接收到來自上位機發(fā)來的信號時，讀取 SBUF 中的信號，若為 a，控制電機正轉(zhuǎn)，若為 b，控制電機停止，若為 3，控制電機反轉(zhuǎn)，若為 4，控制電機加速，若為 5，控制電機減速。 第 13 頁 共 28 頁 開 始波 特 率 設 置將 接 收 到 的 數(shù) 據(jù)放 入 s h o u 1R I = 1根 據(jù) 接 收 的 數(shù) 據(jù)執(zhí) 行 相 應 的 命 令是 結(jié) 束否 圖 11 串行口控制系統(tǒng)設計流程圖 按鍵控制系統(tǒng)設計流程 當檢測到有按鍵按下時，判斷是哪個按鍵按下， K1按下后，令 P3^6輸出高電平傳遞給 L298的 IN1口，令 P3^5口輸出低電平傳遞給 L298的 IN1口，驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)。 K2按下后，令 P3^6輸出低電平傳遞給 L298的 IN1口，令 P3^5口輸出低電平傳遞給 L298的 IN1口，驅(qū)動電機停止。 K3按下后，令 P3^6輸出低電平傳遞給 L298的 IN1口，令 P3^5口輸出高電平傳遞給 L298的 IN1口，驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)。 K4按下后，增加 PWM波高電平占空比來加速電機轉(zhuǎn)動。K5按下后，減少 PWM波高電平占空比讓電機減速。 K5按下后，控制掉電保存，當按鍵按下將數(shù)據(jù)寫入 EEPROM。 第 14 頁 共 28 頁 開 始按 鍵 是 否 按 下按 鍵 1 、 2 、 3 控 制 電機 正 反 轉(zhuǎn) 和 停 止按 鍵 4 、 5 控 制 電機 速 度按 鍵 6 控 制 掉 電 保 存是按 鍵 是 否 釋 放結(jié) 束否 圖 12 按鍵控制系統(tǒng)流程圖 顯示控制系統(tǒng)設計流程 本次顯示部分采用的是四位共陰數(shù)碼管，而顯示部分的程序就是將輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成數(shù)碼管能夠顯示的字型碼，通過數(shù)碼管顯示相應的數(shù)據(jù)，即顯示電機轉(zhuǎn)動的方向，速度等參數(shù)。 第 15 頁 共 28 頁 開 始設 置 位 選 點 亮第 一 個 數(shù) 碼 管設 置 段 選設 置 位 選 點 亮第 二 個 數(shù) 碼 管設 置 段 選 圖 13 顯示控制系統(tǒng)流程圖 第 16 頁 共 28 頁 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試與 結(jié)果分析 硬件電路的制作和調(diào)試 通電之前先進行靜態(tài)調(diào)試，即用萬用表檢查電路連接是否正確，有無虛焊漏焊而造成電路的開路或者短路問題。檢測所有的電源和 GND 地線有沒有接錯。尤為重要的一點是檢測數(shù)碼管的問題。本次采用的是四位共陰數(shù)碼管，驅(qū)動電路是否焊接正確直接關系到數(shù)碼 管的段選能否正常點亮。 。在上電前用萬用表檢測了全部的電路，經(jīng)查實沒有出現(xiàn)該種故障。 。由于本次采用的是共陰數(shù)碼管，所以公共級應該接地。通過檢測逐個段選，發(fā)現(xiàn)沒有錯誤。 +5V、177。 12V、地線接錯。 軟硬件功能分析 將程序用軟件下載到 AT89S52rc 單片機中，連接好外部電路，檢查電路是否接對，開始進行軟硬件的功能測試，當沒按鈕被按下的時候，數(shù)碼管顯示“ 00”，說明單片機沒產(chǎn)生 pwm 波，電機不轉(zhuǎn)動。當有按 鍵被按下時，數(shù)碼管顯示“ 10”時，單片機產(chǎn)生pwm 波，電機開始正轉(zhuǎn)。數(shù)碼管顯示“ 01”時，電機反轉(zhuǎn)。三號數(shù)碼管是顯示電機的加速減速的。當加速按鈕被按一次，該數(shù)碼管數(shù)字增加 1，電機加速轉(zhuǎn)動。當減速按鈕被按一次時，該數(shù)碼管數(shù)字減去 1，電機減速轉(zhuǎn)動。保存數(shù)據(jù)被按下時，斷掉電源，然后再次接上，三號數(shù)碼管依舊是斷電前的數(shù)值。當能實現(xiàn)以上功能時，說明軟硬件結(jié)合起來能夠正常運轉(zhuǎn)。 測試結(jié)果分析 按鍵分析：當 K1 按下，電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)；當 K2按下，電機實現(xiàn)停止；當 K3 按下，電機實現(xiàn)反轉(zhuǎn)；當 K4 按下，電機實現(xiàn)加速；當 K5按下，電機實現(xiàn)減速；