【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 始先傳輸啟始字節(jié)，它需先接收到五個(gè)連續(xù)的 “ 1” （同步位字符串），在啟始字節(jié)，此時(shí)傳輸計(jì)數(shù)將被重置并且串行傳輸將被同步，再跟隨的兩個(gè)位字符串分別指定傳輸方向位 第 11 頁(yè) （ RW）及寄存器選擇位（ RS），最后第八的位則為 “ 0” 。在接收到同步位及 RW 和 RS資料的啟始字節(jié)后，每一個(gè)八位的指令將被分為兩個(gè)字節(jié)接收到：較高 4 位（ DB7~DB4）的指令資料將會(huì)被放在第一個(gè)字節(jié)的 LSB 部分，而較低 4 位（ DB3~DB0）的指令資料則會(huì)被放在第二個(gè)字節(jié)的 LSB 部分，至于相關(guān)的另四位則都為 0。 串行接口時(shí)序圖如下： 圖 28 串行接口時(shí)序圖 為了更好的了解 LCD的工作特性我們可以從 下圖 29所示 ，了解串行口接口特性， 圖 29 串行口接口特性 顯示步驟 第 12 頁(yè) 顯示數(shù)據(jù) RAM 提供 64 2 個(gè)字節(jié)的空間，最多可以控制 4 行 16 字（ 64 個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫(xiě)入顯示資料 RAM 時(shí)，可以分別顯示 CGROM， HCGROM 與 CGRAM 的字型；本系列模塊可以顯示三種字型，分別是半寬的 HCGROM 字型、 CGRAM 字型及中文 CGROM 字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM 中寫(xiě)入的編碼選擇，在 0000H～ 0006H 的編碼中將選擇 CGRAM 的自定字型， 02H～ 7FH 的編碼中將選擇半寬英數(shù)字的字型，至于 A1 以上的編碼將自動(dòng)的結(jié)合下一個(gè)字節(jié)，組成兩個(gè)字節(jié)的編碼達(dá)成中文字型的編碼BIG5（ A140～ D75F） GB(A1A0～ F7FF)，詳細(xì)各種字型編碼如下： 1. 顯示半寬字型：將 8 位資料寫(xiě)入 DDRAM 中，范圍為 02H～ 7FH 的編碼。 2. 顯示 CGRAM 字型：將 16 位資料寫(xiě)入 DDRAM 中，總共有 0000H， 0002H， 0004H，0006H 四種編碼。 3. 顯示中文字形：將 16 位資料寫(xiě)入 DDRAM 中，范圍為 A140H～ D75FH 的編碼 (BIG5) ， A1A0H～ F7FFH 的編碼 (GB)。將 16 位資料寫(xiě)入 DDRAM 方式為透過(guò)連續(xù)寫(xiě)入兩個(gè)字節(jié)的資料來(lái)完成，先寫(xiě)入高字節(jié)（ D15～ D8）再寫(xiě)入低字節(jié)（ D7～ D0）。 數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分方案的設(shè)計(jì) 能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路稱(chēng)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng) A/D轉(zhuǎn)換器或 ADC；能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路稱(chēng)為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱(chēng) D/A 轉(zhuǎn)換器或 DAC。 ADC 和 DAC 是溝通模擬電路和數(shù)字電路的橋梁，也可稱(chēng)之為兩者之間的接口 。 將輸入的每一位二進(jìn)制代碼 按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性，是指其輸出模擬量和輸入數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。理想的 D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性，應(yīng)是輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比。即：輸出模擬電壓 uo=Ku D或輸出模擬電流 io=Ki D。其中 Ku 或 Ki 為電壓或電流轉(zhuǎn)換比例系數(shù)， D 為輸入二進(jìn)制數(shù)所代表的十進(jìn)制數(shù)。 D/A 轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)輸出。 D/A 轉(zhuǎn)換器根據(jù)工作原理基本上可分為二進(jìn)制權(quán) 電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器和 T 型電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器兩大類(lèi)。由于 T 型電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器只要求兩種阻值的電阻，因此最適合于集成工藝，集成 D/A轉(zhuǎn)換器普遍采用這種電路結(jié)構(gòu) 。 A/D 轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成一組多位的二進(jìn)制數(shù)字輸出。不同的 A/D轉(zhuǎn)換方式具有各自的特點(diǎn)。并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，主要缺點(diǎn)是要使用的比較器和觸發(fā)器很多，隨著分辨率的提高，所需元件數(shù)目按幾何級(jí)數(shù)增加。雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換 第 13 頁(yè) 器的性能比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高，具有很高的抗干擾能力，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是工作速度較低，在對(duì)轉(zhuǎn)換精度要求較 高，而對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求較低的場(chǎng)合，如數(shù)字萬(wàn)用表等檢測(cè)儀器中，得到了廣泛的應(yīng)用逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的分辨率較高、誤差較低、轉(zhuǎn)換速度較快，在一定程度上兼顧了以上兩種轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)，因此得到普遍應(yīng)用。 本 課設(shè) 使用 ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， ADC0809 是 8 通道 8 位 CMOS 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)有模擬量通道選擇開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的通道鎖存、譯碼電路， A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由三態(tài)鎖存器輸出，由于片內(nèi)沒(méi)有時(shí)鐘需外接時(shí)鐘信號(hào)。芯片的引腳如圖 210,各引腳功能如下： IN0～ IN7：八路模擬信號(hào)輸入端。 ADDA、 ADDB、 ADDC：三位地址碼輸入端。 CLOCK：外部時(shí)鐘輸入端。 CLOCK 輸入頻率范圍在 10～ 1280KHz，典型值為 640KHz，此時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100us。 51 單片機(jī) ALE 直接或分頻后可與 CLOCK 相連。 D0～ D7：數(shù)字量輸出端。 OE： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許控制端。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，允許 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果從 D0～ D7 端輸出。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。八路模擬通道地址由 A、 B、 C 輸入，在 ALE 信號(hào)有效時(shí)將該八路地址鎖存。 START：?jiǎn)?dòng) A/D 轉(zhuǎn)換信號(hào)輸入端。 當(dāng) START 端輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，將進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC 輸出高電平。 Vref(+)、 Vref()：正負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端?；鶞?zhǔn)正電壓的典型值為 +5V。 圖 210 0809 引腳 D/A裝換： DAC0832 是 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，它采用 CMOS 工藝制作，具有雙緩沖器輸入結(jié)構(gòu)，其引腳排列如圖 211所示， DAC0832 各引腳功能說(shuō)明： 第 14 頁(yè) DI0～ DI7：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。 CS：片選信號(hào)輸入端，低電平有效。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)輸入端 ，高電平有效。 WR1：第一寫(xiě)信號(hào)輸入端，低電平有效， Xfer：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入端，低電平有效。 WR2：第二寫(xiě)信號(hào)輸入端，低電平有效。 Iout1：電流輸出 1 端，當(dāng)數(shù)據(jù)全為 1 時(shí)，輸出電流最大；數(shù)據(jù)全為 0 時(shí)，輸出電流最小。 Iout2：電流輸出 2 端。 DAC0832 具有： Iout1+Iout2=常數(shù)的特性。 Rfb：反饋電阻端。 Vref：基準(zhǔn)電壓端，是外加的高精度電壓源，它與芯片內(nèi)的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓范 圍為： 10V～ +10V。 DAC0832 內(nèi)部有兩個(gè)寄存器，而這兩個(gè)寄存器的控制信 號(hào)有五個(gè)，輸入寄存器由 ILE、CS、 WR1 控制， DAC 寄存器由 WR Xref 控制，用軟件指令控制這五個(gè)控制端可實(shí)現(xiàn)三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。 直通方式是將兩個(gè)寄存器的五個(gè)控制端預(yù)先置為有效，兩個(gè)寄存器都開(kāi)通只要有數(shù)字信號(hào)輸入就立即進(jìn)入 D/A 轉(zhuǎn)換。單緩沖方式使 DAC0832 的兩個(gè)輸入寄存器中有一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受控方式，可以將 WR2 和 Xfer 相連在接到地上，并把 WR1 接到 51 的WR 上， ILE 接高電平， CS 接高位地址或地址譯碼的輸出端上。雙緩沖方式把 DAC0832 的輸入寄存器和 DAC 寄存器都接成受控方式，這種方式可用于多路模擬量要求同時(shí)輸出的情況下。三種工作方式區(qū)別是：直通方式不需要選通，直接 D/A 轉(zhuǎn)換；單緩沖方式一次選通；雙緩沖方式二次選通。 圖 211DAC0832 引腳 第 15 頁(yè) 3 各 硬 件 部分的連接與接口 單片機(jī)與直流電機(jī)接口部分 電機(jī)控制 系統(tǒng)組成框圖見(jiàn)圖 31 圖 31 電機(jī)控制系統(tǒng)組成原理圖 由于 本系統(tǒng)主要由主控開(kāi)關(guān) ,電機(jī)勵(lì)磁電路、調(diào)速電路、測(cè)速電路、整流濾波電路、平波電抗器、制動(dòng)電路組成 ,系統(tǒng)采用閉環(huán) PI 調(diào)節(jié)器控制。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 ,交流電經(jīng)晶閘管調(diào)速電路控制后 ,又經(jīng)過(guò)橋式整流、濾波、平波電抗器后 ,獲得脈沖小、連續(xù)的直流電提供給電機(jī) ,同時(shí) ,交流電通過(guò)勵(lì)磁電路使電機(jī)獲得勵(lì)磁 ,開(kāi)始工作。調(diào)節(jié)速度經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)變阻器進(jìn)行 ,當(dāng)變阻器阻值變化時(shí) ,單片機(jī)輸出的控制角也相應(yīng)變化 ,晶閘管導(dǎo)通角隨之變化 ,進(jìn)而由主電路輸出電壓調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,同時(shí)測(cè)速電路輸出電壓也相應(yīng)變化 ,經(jīng) PI 調(diào)節(jié)器作用后 ,電機(jī)在設(shè)定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。 其 主控電路 與觸發(fā)電路具體結(jié)構(gòu)如下： 由于其 主控電路示意圖見(jiàn)圖 32。按下啟動(dòng)按鈕后 ,接觸器 KM線(xiàn)圈通電 , KM 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合 ,常閉觸點(diǎn)打 開(kāi) ,啟動(dòng)按鈕自鎖 ,主電路導(dǎo)通 , 晶閘管調(diào)速電路通過(guò)改變雙向晶閘管控制角的大小來(lái)控制交流電輸出 ,再經(jīng)橋式整流 ,濾波后 ,得到直流 , 同時(shí) ,電機(jī)通過(guò)激磁 電路整流后 ,獲得勵(lì)磁 ,開(kāi)始工作 [。為了限制直流電流脈沖 ,電路中接入平波電抗器 ,其并聯(lián)電阻在主電路突然斷電時(shí) ,為平波電抗器提供放電回路。電動(dòng)機(jī)激磁由單獨(dú)整流電路供電。 觸發(fā)電路部分， 觸發(fā)電路示意圖見(jiàn)圖 33。電壓經(jīng)變壓器變壓后 ,得到的電壓經(jīng)過(guò)橋式整流電路的整流 ,由 R1 和 R2 分壓后 ,經(jīng)過(guò)三極管得到過(guò)零點(diǎn)的跳變電壓。此跳變電壓經(jīng)過(guò)51 單片機(jī)的 P1. 2引腳輸入單片 機(jī)。 51 單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)跳變電壓計(jì)算出跳變周期 ,作為直 第 16 頁(yè) 流電機(jī)轉(zhuǎn)速的預(yù)設(shè)值。單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)值發(fā)出脈沖信號(hào) ,經(jīng)過(guò) 51 單片機(jī)的 P1. 1口輸出 ,控制晶閘管的關(guān)斷。圖中單片機(jī) P1. 0接受由測(cè)速電機(jī)回饋的電壓脈沖信號(hào) ,經(jīng)計(jì)算后與預(yù)設(shè)值比較 ,再經(jīng) PI 算法后 ,把結(jié)果經(jīng) P1. 1輸出 ,控制晶閘管 。 圖 32主控電路原理 圖 33觸發(fā)電路原理 根據(jù)以上電機(jī)的各部分電路的構(gòu)造原理，我們接下來(lái)再考慮電機(jī)與單片機(jī)接口的通信連接。 在構(gòu)思設(shè)計(jì)的同時(shí)也要考慮硬件的最大利用率， 本次課設(shè)可以先在電腦上進(jìn)行模擬仿真這樣就能提高設(shè) 計(jì)的效率以及電路的可行性。而且在仿真的過(guò)程中非常方便進(jìn)行電路修改又可以達(dá)到很好的效果。因此 通過(guò) 使用 Protues對(duì)硬件電路精心設(shè)計(jì)并對(duì)該電路進(jìn)行仿 第 17 頁(yè) 真調(diào)試， 用脈沖形式代替光電耦合管測(cè)取轉(zhuǎn)速 ，再與單片機(jī)進(jìn)行通信連接，可如下圖 34所示。 圖 34 光電耦合器與電機(jī)連接 與 LCD顯示模塊通信接口部分 本次課程設(shè)計(jì) 只用到了串行方式進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。但是在與單片機(jī)相連接線(xiàn)的時(shí)候依然把其他的數(shù)據(jù)引腳連接在單片機(jī)的 P1 端口，具體的接線(xiàn)法可以在 P2 端口體現(xiàn)如圖 所示。仿真的接線(xiàn)法在仿真軟件中能夠很好的模擬出來(lái) ，而課設(shè)所用的實(shí)驗(yàn)箱卻是天皇教儀內(nèi)部已經(jīng)有固定的焊接點(diǎn)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)只有接 P1 口就行具體接法為引腳 CS 連接 、引腳 STD 連接單片機(jī)的 P 、引腳 SCLK 連接 、引腳 PSB 連接 、引腳 RES 連接 。 圖 35 顯示器引腳與單片機(jī)連接 第 18 頁(yè) 各部分硬件連接按照以下原理圖 36 圖 36 硬件連接原理圖 其實(shí)際的連接接口圖如下圖 37 圖 37 各部分 硬件 結(jié)合 電路圖 第 19 頁(yè) 4 軟件程序 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的總體概述 軟件 部分可 由 1 個(gè)主程序、 3 個(gè)中斷子程序和 1 個(gè) P ID 算法子程序組成。主程序是一個(gè)循環(huán)程序 ,其主要思路是 ,先設(shè)定好速度初始值 ,這個(gè)初始值與測(cè)速電路送來(lái)的值相比較得到一個(gè)誤差值 ,然后用 P ID 算法輸出控制系數(shù)給 PWM 發(fā)生電路改變波形的占空比 ,進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其程序流程圖如圖 41 所示。系統(tǒng)的軟件控制算法主要采用了 PI 控制算法。其增量式控制算法為 : Td ( k) = Td ( k 1) + a0 e ( k) a1 e ( k 1) = Td ( k 1) + 0. 84 e (