【文章內(nèi)容簡介】 ............................................................. 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，電動機發(fā)揮著越來越重要的作用，由 電動機和生產(chǎn)機械組成的系統(tǒng)稱為電力拖動系統(tǒng)，電動機是其重要的組成器件，電動機的作用是將電能轉(zhuǎn)換為機械能，為生產(chǎn)機械提供動力，是生產(chǎn)機械的原動力，是生產(chǎn)機械的原動機，為生產(chǎn)提供了動力[1]。直流電機傳動效率高、運行經(jīng)濟、操作簡便，因而得到了越來越廣泛的應(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)機械都是由電動機來拖動的，例如各種機床、各種生產(chǎn)線、風(fēng)機、水泵，等等?？梢院敛豢鋸埖恼f，沒有電動機、沒有直流電機，就沒有現(xiàn)代工業(yè)。這樣，電動機在我國國民經(jīng)濟中得重要作用就不言而喻了，所以說電動機在的日常的生活中是必不 可少的。所以設(shè)計中非常有必要研究一下直流電機。電動機是主要的動力設(shè)備，直流電動機就是將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能（直流電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換為直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。近年來，隨著科技的進(jìn)步，直流電機得到了越來越廣泛的應(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，過載能力強，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)頻繁的無極快速起動、制動和反轉(zhuǎn)，由于在需要用到變速的場合有很多的應(yīng)用，所以需要滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對直流電機提出了較高的要求。這就使研究直流電機的轉(zhuǎn)速變的非常有意義，對 日常的生活也有很大的幫助 [2]。 硬件部分 首先確定電機驅(qū)動的電路，以及控制驅(qū)動電路的方式。 要使其驅(qū)動電路工作，則需要給驅(qū)動電路信號，也就是 PWM 控制信號，這個信號就得要 XS128單片機產(chǎn)生。這就是要設(shè)計一下 XS128核心控制模塊，還有按鍵輸入預(yù)置轉(zhuǎn)速的模塊。 電機轉(zhuǎn)動以后需要測量其速度，這時要用到測速的模塊來測量其速度，實際轉(zhuǎn)速來作為反饋信號進(jìn)行比較，使 XS128單片機調(diào)節(jié)占空比，控制電機轉(zhuǎn)速的快慢。 測速以后，本設(shè)計需要用到顯示模塊來 進(jìn)行顯示預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速。 軟件部分 鍵盤輸入預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速程序，通過按鍵來給單片機的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。一邊給 XS128 單片機，一邊給 51單片機。 XS128 單片機產(chǎn)生 PWM 信號的程序，這個占空比大小是可調(diào)的，設(shè)計為鍵盤輸入預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速相比較由軟件自動調(diào)節(jié)，然后產(chǎn)生要求的觸發(fā)信號去控制電機按照設(shè)計中要求的轉(zhuǎn)速工作。 第 1 頁 共 48頁 C51 單片機控制 LCD1602 顯示的程序，顯示預(yù)置轉(zhuǎn)速和實際的轉(zhuǎn)速。 本設(shè)計將實現(xiàn)直流電機的閉環(huán)調(diào)速，轉(zhuǎn)速預(yù)置，速度顯示，速度 測量等基本功能。 本設(shè)計核心技術(shù)是脈寬調(diào)制（ Pulse Width Modulation）控制技術(shù)，該技術(shù)通常簡稱為 PWM控制技術(shù)。 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓的直流電源開關(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：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在 PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期 2 頁 共 48頁 如圖 MC9S12XS128為核心 控制的芯片來作為控制系統(tǒng) 的核心，鍵盤輸入轉(zhuǎn)速，來使控制中心產(chǎn)生 PWM信號給驅(qū)動模塊，來控制驅(qū)動 模塊，調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速，測速模塊實時的對電機進(jìn)行測速，并把速度反饋給 控制核心，與鍵盤輸入轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，然后依次調(diào)節(jié) PWM信號，使電機的實際 轉(zhuǎn)速和鍵盤輸入轉(zhuǎn)速相同。電源為 5V和 6V， 6V電源給驅(qū)動電路的 BTS7960 芯片來進(jìn)行供電， 5V的電源給顯示模塊、 MC9S12XS128核心控制模塊、測速 模塊來進(jìn)行供電。鍵盤輸入模塊是四個按鍵，分別相當(dāng)于千，百，十，個位，通 過按鍵來設(shè)定轉(zhuǎn)速。測速模塊 實際就是一個紅外發(fā)光對管，通過測量高低脈沖的 個數(shù)來實現(xiàn)測速。驅(qū)動模塊是由兩片 BTS7960組成的 H橋來對電機進(jìn)行驅(qū)動。 顯示裝置用到了 STC89C51單片機來驅(qū)動 LCD1602液晶來對實際轉(zhuǎn)速和鍵盤的 預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速來進(jìn)行顯示。調(diào)速模塊通過調(diào)節(jié) PWM信號的占空比來進(jìn)行調(diào)速 [4]。 根據(jù)系統(tǒng)框圖，對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，對設(shè)計過程中要用到器件選擇，下面是 對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，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的時鐘頻率可以達(dá)到 24MHz，是系統(tǒng)的定時變得更加的精確，定 時一分鐘誤差比 C51單片機的定時一分鐘的誤差要小。 XS128寄存器豐富，便于設(shè)計中的調(diào)用，包括其 PWM信號的設(shè)定，占空比 的調(diào)整，測速信號的輸入都比較的方便。在做電機調(diào)速的方面和 C51相比較 XS128 還是有很大的優(yōu)勢。 該單片機共有 112個管腳，管腳的資源豐富，便于對其進(jìn)行控制和編程。其 管腳圖如圖 。 第 3 頁 共 48頁 圖 MC9S12XS128引腳圖 89C51作為作為系統(tǒng)主控 芯