【導讀】直流電動機由于易于調(diào)節(jié)，動態(tài)性能好，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。度產(chǎn)生的很大的影響，對于一些復雜的，非線性控制規(guī)律難以實現(xiàn)。隨著電力電子技術、數(shù)據(jù)處理技術以及計算機的發(fā)展，數(shù)字控制技術也得到了迅猛的發(fā)展。調(diào)的PWM波，通過功率放大和驅動電路實現(xiàn)對直流電動機速度的控制。碼器對轉速進行檢測，反饋到單片機中，實現(xiàn)了對轉速的閉環(huán)控制。轉換器，轉換為數(shù)字信號送入單片機實現(xiàn)電流的閉環(huán)控制。LCD1602對轉速、轉向進行顯示，通過按鍵對其進行輸入控制。該直流調(diào)速系統(tǒng)具有可?？啃愿?，便于控制等優(yōu)點。

　　

【正文】 電編碼器 的 OUT口 輸出電路 是 集電極開路電阻， 還必須接上拉電阻 ，此外 6N137光電編碼器 的 A口 和 C口 之間是一個 LED,還 必須 串接一個電阻 來限流 。然后再接到SN74HC14上對波形進行整形將整形后的信號接入一個 RC低通濾波器，濾除高頻脈沖毛刺，提高測量精度，整形后的輸出信號分別接到單片機的 、 ，進行轉速測量。轉速檢測電路如圖 311所示 。 圖 311 速度檢測電路 電流檢測電路 電流檢測采用 ACS712傳感器 ,它是一種線性的電流傳感器，內(nèi)部有低偏置的線性霍爾傳感器，能輸出與檢測的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應時間快能，使用方便，性價比高等特點。被檢測的電流通過引腳 1和 2,3和 4輸入，在片內(nèi)通過霍爾 IC感應轉換為成比例的電壓。由于片內(nèi)具有電阻和一個緩沖放大器，在這里我們通過在 6腳外接一個電容構成一個低通濾波器。檢測到的電壓通過 7腳輸出。 由 ACS712輸出的電壓信號接到 TLC549A/D轉換器上，它是一種低價位、高性能的 8位 A/D轉換器，它以 8為開 關電容逐次逼近的方法實現(xiàn) A/D轉換的。電源是 3V到 6V,它能很方便的采用串行口的方式與單片機連接。工作原理如下： 當 CS為高時，數(shù)據(jù)輸出端處于高阻狀態(tài)，此時 TLC549的第 7腳 不起作用 ； 當內(nèi)部電路測出 CS下降沿之后，在進過內(nèi)部時鐘齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 20 的一個上升沿和一個下降沿 ， 這一變化才被確認 ， 讓后自動把上一次的轉換結果最高位輸出到 TLC549的第 6腳（ OUT） ；前四個 時鐘脈沖 周期的下降沿依次 輸出 第 4和第5個位， 在第 4個脈沖周期的下降沿采樣保持電路開始采樣模擬輸入量 ；接下來的 3個 脈沖周期 周期的下降 輸出 第 7和第 8個轉換位 。其硬件 電路 圖如圖 312所示 。 圖 312 電流轉換和 A/D轉換電路 按鍵和顯示模塊 顯示電路 在電動機運行中，要對電機當前運行狀態(tài)進行顯示，這樣便于操作人員進行控制，所以顯示電路的設計也是非常必要的。 本系統(tǒng)采用液晶 LCD1602進行顯示，它微功耗、體積小、超薄輕巧、顯示內(nèi)容豐富；+5V電壓，對比度可調(diào) 、內(nèi)含復位電路并提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。 51系列單片機的 P0口內(nèi)部沒有集成上拉電阻，所以它叫做準雙向口而不叫雙向口。如果你想讓它 輸出高電平的話，必須要通過上拉電阻接 VCC。本系統(tǒng)是驅動 LCD，那么用 1K左右的就行了。如果希望亮度大一些，電阻可減小，最小不要小于 200歐姆，否則電流太大；如果希望亮度小一些，電阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情況，以亮度合適為準，一般來說超過 3K以上時，亮度就很弱了。顯示電路如圖 313。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 21 圖 313 顯示電路 按鍵電路 在調(diào)速裝置中，需要通過按鍵來進行簡單的控制，因此它是硬件電路中非常必要的。在本設計中共用了 5個按鍵，名稱和功能等如下，電路圖如圖 314所示。 S1是復位按鍵；S2是功能按鍵； S3是 加速 /正傳 按鍵； S4減 速 /反轉 按鍵； S5是啟動 /停止按鍵 ， 當要進行轉向調(diào)節(jié)時，按下功能鍵 然后 選擇正傳 還是 反轉，按下功能鍵確定；當要進行轉速調(diào)節(jié)時，按下功能鍵 然后 選擇加速還是減速，按下功能鍵確定 。 圖 314 按鍵電路 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 22 第 4章 軟件程序的設計 PWM信號發(fā)生器軟件的設計 PWM信號發(fā)生器程序框圖如圖 41和 42所示，單片機對 PWM波的頻率、占空比、輸出口以及 DAC0832的控制端進行初始化，啟動 DAC0832進行數(shù)模轉換，這時候程序開始對鍵盤進行掃描，判斷是 否有鍵按下，當確定沒有鍵按下時，直接調(diào)用 PWM子程序，根據(jù)程序設定好的占空比計算各段波形持續(xù)的時間，再計算定時器所需的常數(shù)，輸出相應的 PWM波形；當確定有按鍵按下時，延時 20ms，再進行參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)用 PWM子程序，同理輸出相應的 PWM波形。 圖 41 PWM波子程序 開 始 由占空比得到波 形持續(xù)的時間 計算各段定時器所需常數(shù) 產(chǎn)生相應的 PWM 波 返回主程序 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 23 圖 42 PWM波主程序流程圖 程序如下所示： include include //使用其中定義的宏來訪問絕對地址 define DAC0832 XBYTE[0x7fff] /* 定義 DAC0832端口地址 */ define uchar unsigned char 開 始 初 始 化 D/A 啟 動 掃描參數(shù)調(diào)節(jié) 鍵有鍵按下？ 確實有鍵按下？ 延時 20ms 調(diào)用 PWM 程序 返回主程序 參數(shù)調(diào)節(jié)完畢？ N Y Y N N 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 24 define uint unsigned int Sbit E=P3^1。 Sbit Function=P1^0。 //定義功能按鍵 Sbit Direction=P1^1。 //定義正傳反轉按鍵 Sbit Speed=P1^2。 //定義減速減速按鍵 uchar i,j,a。 void delay(uchar t) //延時函數(shù) { while(t)。 } void square(void) { /* 方波發(fā)生函數(shù) */ DAC0832=0x0000。 delay(i)。 DAC0832=0xffff。 delay(j)。 } void main(void) { if(Function==0) //判斷功能鍵是否按下 void delay(uchar t) //延時去抖 if(Function==0) { If(Direction==0) void delay(uchar t) If(Direction==0) While(Function==0) //確定要改變轉向 { a=j。 j=i。 i=a。 } if(Speed==0) //加速鍵按下 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 25 Void delay(uchar t) //延時去抖 if(Speed==0) { void delay(uchar t) i=i+5。 } } else while( { square()。 /* 產(chǎn)生方波 */ } } 顯示電路軟件設計 字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復雜，首先找到顯示屏上某個位置所對應的 RAM區(qū)的 8個字節(jié)，在有程序分別對這個 8個字節(jié)置 “1”或置 “0”， “1”表示點亮， “0”表示不亮， 這樣組合起來就能把一個字符點亮。但是有的控制器內(nèi)部自帶字符發(fā)生器，如 LCD1602，顯示一個字符就非常容易了， 把控制器的工作設定在文本方式，再根據(jù)字符顯示的位置，找到該位置找出顯示 RAM所對應的地址，設立光標，在把所需要的字符代碼送上去就可以了。 漢字的顯示 顯示漢字大都采用顯示圖形的方法來實現(xiàn)，先把你所顯示漢字的點陣碼提取出來，再把所顯示漢字位置的行列數(shù)找出來，確定對應的 RAM區(qū)的地址，設立光標，把所要顯示漢字的第一個字節(jié)送上去，光標所在位置加 1，然后送下一個字節(jié)，這樣直到把一個完整的漢字顯示出來。 LCD1602 的引腳說明 LCD1602引腳說明如表 41所示： 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 26 表 41 引 腳接口說明表 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 2 VCC VDD 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負極 LCD1602指令說明及時序 LCD1602指令說明如表 42所示： 表 42 LCD1602控制命令表 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存儲器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存儲 器地址 8 置數(shù)據(jù)存儲器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存儲器地址 9 讀忙標志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址 10 寫數(shù)據(jù) CGRAM或 DDRAM 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 LCD1602液晶顯示程序流程如圖 43所示，先對 LCD輸入模式、光標是否閃爍、字符的移位等進行初始化，延時 20ms,對 LCD寫指令。再確定要顯示的位置，寫它所在行列地址，再去首地址，寫數(shù)據(jù)，判斷是否寫完一行。然后讀數(shù)據(jù)，再判斷一次是否超過了一行，最后讀數(shù)據(jù)并顯示并返回。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 27 圖 45 LCD顯示流程圖 開 始 初始化 LCD 延 時 20ms 寫 LCD 指令 寫 顯 示 行 列 地 址 取顯示首地址 寫 數(shù) 據(jù) 是否寫 16 次？ 行 + 1 寫 數(shù) 據(jù) 是否寫 16 次？ 讀數(shù)據(jù)并顯示 返 回 N Y N Y 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 28 雙閉環(huán) PI控制軟件的設計 圖 46 雙閉環(huán)控制流程圖 在雙閉環(huán)控制程序中，先對進行初始化，然后進行電流和速度進行采樣，分別調(diào)用電流環(huán)和速度環(huán)子程序進行控制。按下啟動按鍵然后對轉向進行判斷、顯 示 。對光電編碼器送來的脈沖進行進行計算、顯示轉速。程序流程如圖 46所示，程序如下： define N_KP 0x6800； //速度調(diào)節(jié) 器的 比例系數(shù) define N_KI 0x007A； //速度調(diào)節(jié) 器的 積分系數(shù) define N_KC 0x0012； //速度調(diào)節(jié) 器的 積分飽和修正系數(shù) =N_KI/N_KP define I_KP 0x007A； //電流調(diào)節(jié) 器的 比例系數(shù) define I_KI 0x0999； //電流調(diào)節(jié) 器的 積分系數(shù) define I_KC 0x00CC； //電流調(diào)節(jié) 器的 積分飽和修正系數(shù) =I_KI/I_KP