【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ............................................................. 32 結(jié) 論 ........................................................................................................................ 33 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 34 致 謝 ........................................................................................................................ 35 聲 明 ........................................................................................................................ 36 附 錄 ........................................................................................................................ 37 1 引言 在現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，由 電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械組成的系統(tǒng)稱(chēng)為電力拖動(dòng)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)是其重要的組成器件，電動(dòng)機(jī)的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，為生產(chǎn)機(jī)械提供動(dòng)力，是生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)力，是生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，為生產(chǎn)提供了動(dòng)力[1]。直流電機(jī)傳動(dòng)效率高、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)便，因而得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，特別是在現(xiàn)在的工業(yè)企業(yè)中，幾乎所有的生產(chǎn)機(jī)械都是由電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的，例如各種機(jī)床、各種生產(chǎn)線(xiàn)、風(fēng)機(jī)、水泵，等等。可以毫不夸張的說(shuō)，沒(méi)有電動(dòng)機(jī)、沒(méi)有直流電機(jī)，就沒(méi)有現(xiàn)代工業(yè)。這樣，電動(dòng)機(jī)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中得重要作用就不言而喻了，所以說(shuō)電動(dòng)機(jī)在的日常的生活中是必不 可少的。所以設(shè)計(jì)中非常有必要研究一下直流電機(jī)。電動(dòng)機(jī)是主要的動(dòng)力設(shè)備，直流電動(dòng)機(jī)就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能（直流電動(dòng)機(jī)）或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為直流電能（直流發(fā)電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。近年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，直流電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，直流具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，調(diào)速范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，由于在需要用到變速的場(chǎng)合有很多的應(yīng)用，所以需要滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對(duì)直流電機(jī)提出了較高的要求。這就使研究直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速變的非常有意義，對(duì) 日常的生活也有很大的幫助 [2]。 硬件部分 首先確定電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電路，以及控制驅(qū)動(dòng)電路的方式。 要使其驅(qū)動(dòng)電路工作，則需要給驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)，也就是 PWM 控制信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就得要 XS128單片機(jī)產(chǎn)生。這就是要設(shè)計(jì)一下 XS128核心控制模塊，還有按鍵輸入預(yù)置轉(zhuǎn)速的模塊。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以后需要測(cè)量其速度，這時(shí)要用到測(cè)速的模塊來(lái)測(cè)量其速度，實(shí)際轉(zhuǎn)速來(lái)作為反饋信號(hào)進(jìn)行比較，使 XS128單片機(jī)調(diào)節(jié)占空比，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢。 測(cè)速以后，本設(shè)計(jì)需要用到顯示模塊來(lái) 進(jìn)行顯示預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速和實(shí)際轉(zhuǎn)速。 軟件部分 鍵盤(pán)輸入預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速程序，通過(guò)按鍵來(lái)給單片機(jī)的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。一邊給 XS128 單片機(jī)，一邊給 51單片機(jī)。 XS128 單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 信號(hào)的程序，這個(gè)占空比大小是可調(diào)的，設(shè)計(jì)為鍵盤(pán)輸入預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速相比較由軟件自動(dòng)調(diào)節(jié)，然后產(chǎn)生要求的觸發(fā)信號(hào)去控制電機(jī)按照設(shè)計(jì)中要求的轉(zhuǎn)速工作。 第 1 頁(yè) 共 48頁(yè) C51 單片機(jī)控制 LCD1602 顯示的程序，顯示預(yù)置轉(zhuǎn)速和實(shí)際的轉(zhuǎn)速。 本設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的閉環(huán)調(diào)速，轉(zhuǎn)速預(yù)置，速度顯示，速度 測(cè)量等基本功能。 本設(shè)計(jì)核心技術(shù)是脈寬調(diào)制（ Pulse Width Modulation）控制技術(shù)，該技術(shù)通常簡(jiǎn)稱(chēng)為 PWM控制技術(shù)。 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在 PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期 2 頁(yè) 共 48頁(yè) 如圖 MC9S12XS128為核心 控制的芯片來(lái)作為控制系統(tǒng) 的核心，鍵盤(pán)輸入轉(zhuǎn)速，來(lái)使控制中心產(chǎn)生 PWM信號(hào)給驅(qū)動(dòng)模塊，來(lái)控制驅(qū)動(dòng) 模塊，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，測(cè)速模塊實(shí)時(shí)的對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速，并把速度反饋給 控制核心，與鍵盤(pán)輸入轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，然后依次調(diào)節(jié) PWM信號(hào)，使電機(jī)的實(shí)際 轉(zhuǎn)速和鍵盤(pán)輸入轉(zhuǎn)速相同。電源為 5V和 6V， 6V電源給驅(qū)動(dòng)電路的 BTS7960 芯片來(lái)進(jìn)行供電， 5V的電源給顯示模塊、 MC9S12XS128核心控制模塊、測(cè)速 模塊來(lái)進(jìn)行供電。鍵盤(pán)輸入模塊是四個(gè)按鍵，分別相當(dāng)于千，百，十，個(gè)位，通 過(guò)按鍵來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)速。測(cè)速模塊 實(shí)際就是一個(gè)紅外發(fā)光對(duì)管，通過(guò)測(cè)量高低脈沖的 個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)速。驅(qū)動(dòng)模塊是由兩片 BTS7960組成的 H橋來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 顯示裝置用到了 STC89C51單片機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng) LCD1602液晶來(lái)對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速和鍵盤(pán)的 預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行顯示。調(diào)速模塊通過(guò)調(diào)節(jié) PWM信號(hào)的占空比來(lái)進(jìn)行調(diào)速 [4]。 根據(jù)系統(tǒng)框圖，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中要用到器件選擇，下面是 對(duì)各部分單元器件的論證和選擇。 主控芯片的選擇與論證 在本設(shè)計(jì)中，主控電路可以用到兩種芯片。 采用 MC9S12XS128作為系統(tǒng)的主控芯片 。 MC9S12XS128控制芯片的介紹： MC9S12XS128是 16 位單片機(jī)，由 16位中央處理單元（ CPU12X)、 128KB 程序 Flash、 8KB RAM、 8KB數(shù)據(jù) Flash組成片 口包括 PORTA、 PORTB、PORTE、 PORTK、 PORTT、 PORTS、 PORTM、 PORTP、 PORTH、 PORTJ、 PORTAD共 11 個(gè)端口。端口引腳大多為復(fù)用口，往往具有多 重功能，所有端口都具有通用 I/O口功能。 MC9S12XS128有著更為豐富的端口 資源， XS128的時(shí)鐘頻率可以達(dá)到 24MHz，是系統(tǒng)的定時(shí)變得更加的精確，定 時(shí)一分鐘誤差比 C51單片機(jī)的定時(shí)一分鐘的誤差要小。 XS128寄存器豐富，便于設(shè)計(jì)中的調(diào)用，包括其 PWM信號(hào)的設(shè)定，占空比 的調(diào)整，測(cè)速信號(hào)的輸入都比較的方便。在做電機(jī)調(diào)速的方面和 C51相比較 XS128 還是有很大的優(yōu)勢(shì)。 該單片機(jī)共有 112個(gè)管腳，管腳的資源豐富，便于對(duì)其進(jìn)行控制和編程。其 管腳圖如圖 。 第 3 頁(yè) 共 48頁(yè) 圖 MC9S12XS128引腳圖 89C51作為作為系統(tǒng)主控 芯