【導(dǎo)讀】究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或?；?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作。了明確的說明并表示了謝意。復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。

　　

【正文】 （ 3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 圖 312 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路 89C51 雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。 89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振 回路。振蕩晶體可在 到 12MHZ 之間選擇。電容值無嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CX CX2 可在 20pF 到 100pF 之間取值，但在 60pF 到 70pF 時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。 25 所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇 6MHZ,電容選擇 65pF。 在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用 NPO 電容。 復(fù)位電路 89C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。 最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要 V cc的上升時(shí)間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用 6MHZ 時(shí) ， C取 22uF, RK 取 1KΩ 。 除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位電路見圖 。時(shí)鐘頻率選用 6MHZ 時(shí) C取 22uF, Rs 取 200Ω， R 取1KΩ 。 圖 313 89C51 復(fù)位電路 PWM調(diào)速系統(tǒng) 26 為順利實(shí)現(xiàn)電動(dòng)小汽車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)采用了可逆 PWM 變換器?？赡?PWM 變換器主電路的結(jié)構(gòu)式有 H型、 T型等類型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中采用了常用的雙極式 H 型變換器，它是由 4個(gè)三極電力晶體管和 4 個(gè)續(xù)流二極管組成的橋式電路。圖 為雙極式 H 型可逆PWM 變換器的電路原理圖。 4個(gè)電力晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為兩組。 VT1 和 VT4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電路中 Ub1=Ub4； VT2 和 VT3 同時(shí)動(dòng)作，其驅(qū)動(dòng)電壓 Ub2=Ub3= Ub1。 雙極式 PWM變換器的優(yōu)點(diǎn)如下： （ 1）電流一定連續(xù)； （ 2）可使電動(dòng)機(jī)在四象限中運(yùn)行； （ 3）電機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)； （ 4）低速時(shí)，每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬，有利于保證晶體管可靠導(dǎo)通； （ 5）低速平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍可達(dá) 20200 左右。 脈寬調(diào)制原理： 脈寬調(diào)制器本身是一個(gè)由運(yùn)算放大器和幾個(gè)輸入信號(hào)組成的電壓比較器。運(yùn)算放 圖 314 雙極式 H 型可逆 PWM 變換器電路原 理圖 大器工作在開換狀態(tài)，稍微有一點(diǎn)輸入信號(hào)就可使其輸出電壓達(dá)到飽和值，當(dāng)輸入電壓極性改變時(shí)，輸出電壓就在正、負(fù)飽和值之間變化，這樣就完成了把連續(xù)電壓變成脈沖電壓的轉(zhuǎn)換作用。加在運(yùn)算放大器反相輸入端上的有三個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)輸入信號(hào)是鋸齒波調(diào)制信號(hào)，另一個(gè)是控制電壓，其極性大小可隨時(shí)改變，與鋸齒波調(diào)制信號(hào)相減，從而 27 在運(yùn)算放大器的輸出端得到周期不變、脈寬可變的調(diào)制輸出電壓。只要改變控制電壓的極性 ,也就改變了 PWM 變換器輸出平均電壓的極性，因而改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。改變控制電壓的大小，則調(diào)節(jié)了輸出脈沖電壓的寬度，從 而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。只要鋸齒波的線性度足夠好，輸出脈沖的寬度是和控制電壓的大小成正比的。 邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)： 在可逆 PWM變換器中，跨接在電源兩端的上下兩個(gè)晶體管經(jīng)常交替工作，由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲(chǔ)時(shí)間和電流下降時(shí)間，總稱關(guān)斷時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上下兩管之通，從而使電源正負(fù)極短路。為避免發(fā)生這種情況，設(shè)置了由 RC 電路構(gòu)成的延時(shí)環(huán)節(jié)。 28 4 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明： 在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每 個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個(gè)基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。 為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。 模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是： 單個(gè) 模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫及調(diào)試； 模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用； 模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑前進(jìn)子程序、后退子程序﹑左轉(zhuǎn)子程序、右轉(zhuǎn)子程序﹑口字路線子程序構(gòu)成。 程序設(shè)計(jì)： ORG 0000H LJMP MAIN 。 跳到 MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P2,00H AGAIN: JB ,Z1 。前 =1跳轉(zhuǎn) JB ,Z2 。后 JB ,Z3 。左 JB ,Z4 。右 29 CLR 。停 CLR CLR CLR SJMP AGAIN Z1: SETB 。前 CLR SETB CLR JNB ,AGAIN 。按鍵彈起回主程序 =0跳轉(zhuǎn) SJMP Z1 Z2: CLR 。后 SETB CLR SETB JNB ,AGAIN SJMP Z2 Z3: CLR 。左 SETB SETB CLR JNB ,AGAIN SJMP Z3 Z4: SETB 。右 CLR CLR SETB JNB ,AGAIN 30 SJMP Z4 END 31 5 測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果分析 測(cè)試方法與儀器： （ 1） 測(cè)試儀器 測(cè)試儀器包括秒表、數(shù)字萬用表、 MCS51 仿真機(jī)、直流穩(wěn)壓電源等。 （ 2） 測(cè)試方法 數(shù)字萬用表主要用來測(cè)試分 立元件的電阻、壓降、漏電流、截止 /導(dǎo)通狀態(tài)等參數(shù)； MCS51 仿真機(jī)用于測(cè)試軟件； 直流穩(wěn)壓電源在測(cè)試期間為各待測(cè)系統(tǒng)供電； 秒表用于產(chǎn)品測(cè)試，按照任務(wù)書的基本要求對(duì)制成的電動(dòng)車進(jìn)行產(chǎn)品測(cè)試。 （ 3） 測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析：經(jīng)過測(cè)試和調(diào)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于可控制的范圍之內(nèi)，滿足任務(wù)書上的要求。 6 結(jié)論 歷時(shí)三個(gè)月的設(shè)計(jì)過程中，我首先邊查資料，邊在實(shí)驗(yàn)室焊接小車的線路板。在焊接過程中，我感覺到即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，要想很輕松的焊好，也不是很容易的事情。有時(shí)是“虛焊” 的原因，有時(shí)可能是阻值選錯(cuò)。在焊接顯示電路時(shí)，我就錯(cuò)將 680 歐的電阻焊成了 。這使我深深感受到理論與實(shí)際間的差距。通過這樣的設(shè)計(jì)，提高了我的動(dòng)手能力。每天在實(shí)驗(yàn)室除了焊接線路板，還可以上機(jī)編程，使我軟件調(diào)試知識(shí)也提高了。 本設(shè)計(jì)采用的是 89C51 單片機(jī)，這主要是因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)的穩(wěn)定性比較好。還可以采用其它系列的單片機(jī)。比如采用陵陽單片機(jī)，就可以簡(jiǎn)化編程，但其穩(wěn)定性不是很好。 32 參考文獻(xiàn) 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Dye, “Visual Object Orientated Programming,” Dr. Dobbs MacintoshJournal, Sept. 1st ( 1991). 33 附錄 1 程序清單 ORG 0000H LJMP MAIN 。 跳到 MAIN ORG 0030H MAIN: MOV P2,00H AGAIN: JB ,Z1 。前 =1 跳轉(zhuǎn) JB ,Z2 。后 JB ,Z3 。左 JB ,Z4 。右 CLR 。停 CLR CLR CLR SJMP AGAIN Z1: SETB 。前 CLR SETB CLR JNB ,AGAIN 。按鍵彈起回 主程序 =0 跳轉(zhuǎn) SJMP Z1 Z2: CLR 。后 SETB CLR SETB 34 JNB ,AGAIN SJMP Z2 Z3: CLR 。左 SETB SETB CLR JNB ,AGAIN SJMP Z3 Z4: SETB 。右 CLR CLR SETB JNB ,AGAIN SJMP Z4 END