【導(dǎo)讀】脈寬調(diào)制具有調(diào)速精度高，響應(yīng)速度快，調(diào)速范圍寬和損耗低的特點(diǎn)，逐漸成為直流電機(jī)控制的主流技術(shù)，并獲得了廣泛應(yīng)用。經(jīng)測試：系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活，調(diào)速范圍為500-20xx轉(zhuǎn)/每分，PWM波調(diào)整步。長為1，對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整步長為10r/min。

　　

【正文】 似。通過軟件模塊化的 設(shè)計(jì)思想 利用模塊化調(diào)試，通過觀察存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的變化， 編譯程序 查找并解決程序的語法和邏輯錯(cuò)誤，具體的 開發(fā)流程和 調(diào)試步驟如下： (1) 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，從器件庫中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。 (2) 用 C 語言或匯編語言創(chuàng)建源程序。 (3) 用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。 26 (4) 把系統(tǒng)的各個(gè)模塊在仿真軟件中逐個(gè)調(diào)試，如中斷模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)處 理模塊等 ，如有錯(cuò)誤， 修改源程序中的錯(cuò)誤。 (5) 把各個(gè)模塊組合起來， 進(jìn)行編譯、 測試， 并 連接應(yīng)用 。 仿真軟件調(diào)試 仿真軟件 的調(diào)試 是采用 Proteus Professional 單片機(jī)仿真軟件界面，這個(gè)仿真軟件功能很強(qiáng)大，可以仿真各種各樣的運(yùn)作系統(tǒng)，仿真是建立在一種理想狀態(tài)下的運(yùn)行，在上面介紹的 keil 軟件中把源程序?qū)懞煤笊?hex 格式的導(dǎo)入仿真軟件中的微處理器就可以運(yùn)行了。以下是我做的 基于單片機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 中 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、 減速 及轉(zhuǎn)速設(shè)定 的調(diào)試結(jié)果。 正轉(zhuǎn) 時(shí)： 圖 電機(jī)正轉(zhuǎn)仿真圖 從上面仿真圖可以看出 當(dāng) 開始鍵或者正轉(zhuǎn)鍵按下時(shí) ， 電機(jī) 開始處于 正轉(zhuǎn) 狀態(tài) ，并在 LCD 液晶顯示屏上顯示出來， 告知操作者電機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài) 。 反轉(zhuǎn) 時(shí)： 27 圖 電機(jī)反轉(zhuǎn) 仿真圖 從上面仿真圖可以看出當(dāng)開始鍵或者正轉(zhuǎn)鍵按下時(shí)，電機(jī)開始處于反轉(zhuǎn)狀態(tài)，并在 LCD 液晶顯示屏上顯示出來，告知操作者電機(jī)處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)。 加速時(shí)： 圖 電機(jī)加速仿真圖 從上面仿真圖可以看出當(dāng)加速鍵按下時(shí)， 電機(jī)轉(zhuǎn)速 增大， 同時(shí) LCD 液晶顯示屏上 顯示的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)增大。 減速時(shí)： 28 圖 電機(jī)減速仿真圖 從上面仿真圖可以看出當(dāng)減速鍵 按下時(shí)， 電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，同時(shí) LCD 液晶顯示屏上顯示的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)減小。 設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)： 圖 電機(jī) 轉(zhuǎn)速設(shè)定 仿真圖 從上面仿真圖可以看出當(dāng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速設(shè)定鍵按下時(shí)， LCD 液晶屏上開始顯示轉(zhuǎn)速的設(shè)定值，同時(shí)電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速也慢慢變化直至和設(shè)定值相等，然后上下浮動(dòng)在設(shè)定值附近。 通過以上仿真軟件的仿真可以發(fā)現(xiàn)在這種理想狀態(tài)下，調(diào)試出的 各種 結(jié)果和預(yù)想的結(jié)果基本一致。 29 硬件調(diào)試 該課題的硬件電路部分占了整個(gè)過程很大的比 例。單片機(jī)系統(tǒng)電路、 液晶顯示電路、按鍵控制電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)來電路 是本次設(shè)計(jì)的主要硬件電路 ，其中時(shí)鐘模塊電路為附加功能電路 。 單片機(jī)最小系統(tǒng)、測速模塊及驅(qū)動(dòng)模塊硬件電路簡單，只要保證連接線路沒問題，則能實(shí)現(xiàn)其功能。 下面主要介紹 按鍵控制電路 和 顯示電路在本次設(shè)計(jì)調(diào)試的方法與過程。 步驟是先焊接各個(gè)模塊，每個(gè)模塊焊接結(jié)束以后，再進(jìn)行模塊的單獨(dú)測試，以確保在整個(gè)系統(tǒng)能正常的工作。 模塊的單獨(dú)測試我采用的是用軟件輔助的方法，針對(duì)每個(gè)單獨(dú)的模塊采用相應(yīng)的程序檢測每個(gè)模塊能否實(shí)現(xiàn)其功能。 在對(duì)按鍵控制的硬件調(diào)試時(shí)， 采用的是每個(gè)按 鍵 點(diǎn)亮 一個(gè) 發(fā)光二級(jí)管的思想。先將按鍵模塊 、電源及 單片機(jī)最小系統(tǒng)連接好，并依據(jù)連接圖寫好相應(yīng)的程序 ，然后把程序下載到單片機(jī)內(nèi)，按下按鍵看其控制的二極管能否點(diǎn)亮，如果能則說明此按鍵焊接正確，不能則說明此按鍵焊接存在問題，然后進(jìn)行檢測及修改。就這樣反復(fù)調(diào)試直至每個(gè)按鍵能點(diǎn)亮相應(yīng)二極管。 在對(duì)顯示模塊的調(diào)試時(shí)， 采用的是在程序中寫入一段需要顯示的內(nèi)容，再把顯示器、電源及單片機(jī)最小系統(tǒng)連接起來，然后下載程序至單片機(jī)，觀察顯示器能否把需要顯示的內(nèi)容顯示出來，如果能則說明顯示模塊能正常工作，不能則檢測及修改，直至顯示器能顯 示 設(shè)定的內(nèi)容。 調(diào)試故障及原因分析 本節(jié)就基于 單片機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 過程 中遇到的故障和調(diào)試方面出現(xiàn)的問題作一概要的敘述。 （ 1）線路錯(cuò)誤 在實(shí)際焊硬件電路 時(shí) ，由于線路較多， 經(jīng)常會(huì)發(fā)生 電路 焊接錯(cuò)誤的情況 ，比如 單片機(jī)最小系統(tǒng)剛開始就不能下載程序 ，查找原因后 發(fā)現(xiàn)是單片機(jī)使能端口沒有給正 5V 電壓，在使能端給正 5V 電壓后，單片機(jī)最小系統(tǒng)便能正常工作了。 （ 2） 電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 有明顯跳動(dòng)現(xiàn)象 30 當(dāng)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)運(yùn)行很不平滑，經(jīng)過查找資料發(fā)現(xiàn) 脈沖頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有影響， 脈沖頻率 低連續(xù)性差， 電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)會(huì) 有明顯跳動(dòng)現(xiàn)象 ； 脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶負(fù)載能力差脈沖頻率低則反之。 經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在 40Hz 以上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，但加負(fù)載后，速度下降明顯，低速時(shí)甚至?xí)＾D(zhuǎn)；脈沖頻率在 10Hz 以下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)有明顯跳動(dòng)現(xiàn)象。經(jīng) 實(shí)驗(yàn)證明，脈沖頻率在 15Hz30Hz 時(shí)效果最佳 ，于是我便把 PWM 波的頻率調(diào)制至 20Hz。 本章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件調(diào)試、軟件調(diào)試及 仿真 軟件調(diào)試 的過程，并對(duì)調(diào)試結(jié)果進(jìn)行了介紹和分析。系統(tǒng)的硬件、軟件獨(dú)調(diào)和 仿真 軟件 調(diào)試是系統(tǒng)最后的步驟也是系統(tǒng)特別重要的環(huán)節(jié)， 因?yàn)樵O(shè)計(jì)和開發(fā)出的系統(tǒng)是否成功，功能是否完善只有在這里才能顯現(xiàn)出來。所以為了保證設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠正常工作，必須對(duì)軟件和硬件部分的每一個(gè)部分進(jìn)行調(diào)試和分析。 31 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)的硬件部分主要是由 STC89C52 單片機(jī)、紅外光電耦合器、 H橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)、 LCD12864 以及矩陣鍵盤等組成。 在該設(shè)計(jì)中我選用了 STC89C52 單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了用軟件產(chǎn)生 PWM 信號(hào)，并且通過單片機(jī)將信號(hào)傳輸給 H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)小型直流電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正向 、反向、加速和減速的控制。本設(shè)計(jì)采用紅外光電耦合器來實(shí)現(xiàn)測速目的。與以往的模擬測速相比較，這種方法不僅精度高，而且維護(hù)方便、安全穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)采用 LCD12864 顯示電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、設(shè)定轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近尾聲，這段時(shí)間里我通過查閱相關(guān)資料了解了直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，熟悉了單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并將這幾年所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化、理論化、實(shí)用化。 因?yàn)闀r(shí)間緊急和個(gè)人水平有限，該設(shè)計(jì)仍然存在著很多不足，不是很完善，例如：程序中沒有對(duì)轉(zhuǎn)速實(shí)施 PID 調(diào)節(jié)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)速不能與設(shè)定轉(zhuǎn)速很好的相符 ，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度都有待提高。 32 參考文獻(xiàn) [1] 羅金成 . 智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計(jì) [D].武漢理工大學(xué)， 20xx. 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[16] The Principles and Testing of Sensors of Mileage Fare Meter inTaxi[J].METROLOGY amp。MEASUREMENT TECHNIQUE 20xx,1(3)： 34121. 33 致 謝 一旦忙碌 起來 時(shí)間便變得如此短暫，幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng) 接近尾聲?；仡欉@段努力 學(xué)習(xí)的過程，除了能力的提高 、知識(shí)的充實(shí) 之外，感受最多的便是來自老師、同學(xué)和朋友的關(guān)懷和幫助， 相信這是我大學(xué)生涯中最值得懷念的 東西 ， 正是因?yàn)橛辛诉@些感情的存在，激勵(lì)我不斷摸索、 不斷學(xué)習(xí)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，遇到過很多問題，例如在寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文時(shí)，雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中學(xué)習(xí)了很多知識(shí)，但是不知 如何 把這些知識(shí)進(jìn)行整合，然后寫到論 文里。我們的指導(dǎo)老師 臺(tái)老師， 把我們叫到一起對(duì)我們講解論文該怎么寫，這時(shí)我們不僅見識(shí)了臺(tái)老師的和藹近人，也體驗(yàn)了臺(tái)老師的耐心，他不知疲倦的對(duì)每個(gè)同學(xué)的論文進(jìn)行查看，并找出問題所在，還告訴我們論文的每一塊該寫什么該如何寫，剛開始時(shí)我們的論文寫得很不好， 大家一起讀時(shí) 自己看著都感覺寫得太差了，好丟人的感覺。但是臺(tái)老師不 僅不生氣，還 是 細(xì)心的教導(dǎo)我們 ，指出每處錯(cuò)誤。所以在這段日子里，我感覺從臺(tái)老師這里學(xué)到的做人處事之道比我在畢業(yè)設(shè)計(jì)里學(xué)到的知識(shí)還要重要。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的 順利 完成與大學(xué)四年中各位老師對(duì)我的教導(dǎo)和關(guān)懷也是密不可分。 電子信息與 電氣 工程系 各位老師對(duì)科研一絲不茍和對(duì)教書育人理念認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，讓我永久受益。在此，對(duì) 電子信息與電氣工程系 的各位教師致以崇高的敬意。 最后對(duì)各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評(píng)指正。 馬明全 20xx年 5月于合肥學(xué)院 34 附 錄 附錄 A 系統(tǒng) 原理圖 Y4Y4P 1 . 0X1X2X3X4Y1Y2Y3Y4CN8N7N6N5N4N3N2N1P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 3P 2 . 4P2.1P2.2P2.0P2.3P 1 . 0P 1 . 1C P 1 . 1Y1Y1Y3Y2X4X3X2X1X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 11 2 36548 9=7+CON0ABCD1 2 43+ 8 8 . 8CE7RD6C/D8VSS2VDD3CON4WR5D010FS118FG1D111D212D313D414D515D616D717RST9L C D 1P G 1 2 8 6 4 F23456781R P 1RE S P A C K 750%R P 11kC13 0 p fC23 0 p fX1CR Y S