【導(dǎo)讀】得格外重要，而且隨著科技的發(fā)展，PWM調(diào)速成為直流電機調(diào)速的新方案。用，由于數(shù)字系統(tǒng)有著模擬系統(tǒng)沒有的優(yōu)勢，例如抗干擾性強，便于與電腦連接，系統(tǒng)容易維護升級。利用AT89S52芯片進行低成本直流電動機控制系統(tǒng)設(shè)計、能夠使系統(tǒng)結(jié)。構(gòu)簡化、成本降低、系統(tǒng)性能增強、滿足許多應(yīng)用場合的應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代后期起,世界各大電氣公司都在競相開發(fā)數(shù)字。采用了電源換相、相位控制。特別是采用了微控制處理器以及它的先進電力電子。態(tài)特性，廣泛應(yīng)用于調(diào)速控制系統(tǒng)中。特別是到計算機進入控制領(lǐng)域和高開關(guān)。展，脈寬調(diào)制的直流調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速控制中得到越來越普遍的應(yīng)用。

　　

【正文】 (輸入端 lnl 為 PW M 信號 ，輸入端 In2 為低電平 ，電動機 反向旋轉(zhuǎn) ；輸入端 In2 為 PW M 信號，輸入端 Inl 為高電平，電動機反向轉(zhuǎn)動 )；當(dāng)它為低電平時驅(qū)動橋路 中 的 4 個晶體管全部 停止 ，使正在工作 的電動機電樞電流反向，電動機自由 斷電 。電動機 的 轉(zhuǎn)動快慢 由單片機調(diào)節(jié) PW M 信號的占空比來 進行控制 。在整個 PW M 調(diào)速器中， CPU 既是運算處理中心 ，又是控制 核心 ，是最 重要 的器件。本系統(tǒng)中選用與 M CS 一 51 系列完全共同使用 的 AT89C52 單片機，它是一種 功率損耗小 、 大 性能、 C M OS 八位微處理器。片內(nèi)具有 8K 字節(jié)的在線可 反復(fù) 編程 寫入刪除容易的 程序存儲器 ，128x8 位 內(nèi)部 R A M ， A T 89C52 可 組成 真正的單片機最小應(yīng)用系統(tǒng) ， 減少系統(tǒng)占用面積 ， 增加了系統(tǒng)的信賴度 ， 系統(tǒng)支出便宜 。單片機 PW M 脈沖信號的產(chǎn)生從程序 編程方面 上來講，可以采用軟件延時和計時器延時兩種 方案 。軟件延基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 18 時 理論上使用比較便利 ，但 占用系統(tǒng)內(nèi)存較大 ， 所以 使用 起來 并不 簡單 。 這種 P W M 調(diào)速器 利用 定時器 0 中斷 的方法出現(xiàn)了 PW M 脈沖， PW M 控制子程序也就是 計時 器 0 的 停止 服務(wù)程序。同時，它還要產(chǎn)生采樣 時間 ，即 根據(jù) 采樣 時間開始 A／ D 轉(zhuǎn)換 。 基于 L298 的直流 電動機 PW M 調(diào)速器 ， 通過 A T89C52 單片機的 I／ O 口輸出 PW M 信號，直接用 1T L 電平 調(diào)節(jié)開啟 芯片 L298，對電動機 速度進行改變 。具有 容易的電路 ， 操縱起來順手 的特點。 反復(fù)使用 表明，系統(tǒng)工作 恒定 ， 達到我們設(shè)計要求的 調(diào)速的功能要求，具有較大的理論價值和生產(chǎn)價值 。 圖 47 單片機與 L298 的連接 LED 數(shù)碼管顯示 LED 簡介 LED（ Light Emitting Diode）， 叫做 發(fā)光二極管，是一種 硬度較高 的半導(dǎo)體器件，它可以 很輕松的 把電 變成 為光。 LED 的 呼吸中心 是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端 放置 一個支架上，一端 連接電源 負極，另一端 是 電源的正極， 把 整個晶片被 塑料制材包裹 起來。半導(dǎo)體晶片由兩 方面 組成，一 方面 是 P 型半 導(dǎo)體，在它里面空穴占 中心的位置 ， N型半導(dǎo)體 是它的另一方面 ，在這邊 大部分 是電子。但這兩種半導(dǎo)體 器件 連接起來的時候，它們之間就 會看成 一個“ PN結(jié)” 連接 。 當(dāng)電流通過導(dǎo)線 對 這個晶片 通入電流 的時候，電子就會被 傳到 P區(qū)，在 P區(qū)里電子 和 空穴 匯合 ，然后就會以光子的 方式 發(fā)出 電能 ，這就是 LED 發(fā)光的原理。而光的顏色 由光的波長控制 ，是由形成 PN 結(jié)的 材質(zhì)影響的 。 除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵時能發(fā)射光學(xué)輻射的半 導(dǎo)體 晶體 管。嚴格地講， 我們通常說的 LED應(yīng)該 只能對于 發(fā)射可見光的二極管； 產(chǎn)生 近紅外輻射的二極管 被稱為 紫 外發(fā)光二極管（ IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射 最大值 波長在可見光短波限 左右 ，由 少數(shù) 紫外輻射的二極管稱為 紅外 發(fā)光二極管；但是 平常我們都把 上述三種半導(dǎo)體二極 叫做 發(fā)光二極管 。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 48。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 19 圖 48 LED 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)見下圖 49， 其中：圖（ a）為共陰極結(jié)構(gòu)， 16 斷發(fā)光二極管的陰極端 組合在一端 ， 對應(yīng)的 極端分開 連接 ， 工作的時候 公共端 要和大地 連接 ，要使 它為 發(fā)光二極管， 這和它對應(yīng)的正極與 高電平 相連 。圖（ b）為共陽極結(jié)構(gòu)， 8 端發(fā)光二極管的 正 極端 與之相連 ，陰極端分開 進行調(diào)節(jié) ，使用時公共端接電源。要使哪根發(fā)光二極管， 這和它對應(yīng)的負極與低電平相連 。其中 7段發(fā)光二極管構(gòu)成 7 筆的字形“ 8” ,1 根發(fā)光二極管 組成小數(shù)位 。圖“ c”為引腳圖，從 ag引腳輸入 各種 的 16 位二進制編碼， 能出現(xiàn)各種 數(shù)字或 符號 。 一般用來改變 發(fā)光二極管的 7（或 8）位二極管 編號 稱為字段碼。不同數(shù)字或 符號 其字段碼不一樣， 針對相同的 數(shù)字或 符號 ，共陰極 接線 和共陽極 接線的字段碼也有差異 ，共陰極和共陽極的字 段碼 被稱為 反碼。 共陰極 共陽極 管腳圖 圖 49 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) 常見 數(shù)字和字符的字段碼 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 20 表 43 常見數(shù)字和字符的數(shù)碼段 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 8 7FH 80H L 38H C7H 9 6FH 90H 8. FFH 00H A 77H 88H “ 滅 ” 00 FFH B 7CH 83H …… …… …… LED 顯示 簡單的程序流程 LED 數(shù)碼管是逐個顯示的，首先要選擇現(xiàn)實的數(shù)碼管，然后找到相對應(yīng)的字碼段進行顯示，一個顯示完之后，延時一段時間，再進行下一個數(shù)碼管的顯示。依此類推，具體流程見圖 410。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 21 圖 410 LED 顯示流程圖 本系統(tǒng)中單片機與 LED 的連接 本設(shè)計 有 四個數(shù)碼管 構(gòu)成 ，從右至左依次顯示脈寬的各位、十位、百位和直流電機的正反轉(zhuǎn) 等數(shù)據(jù) ， LED 與單片機的 之間的關(guān)系 見圖 411。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 22 圖 411 本系 統(tǒng)中單片機與 LED 的連接 獨立式鍵盤控制模塊 鍵盤的功能及分類 鍵盤是一種最 普遍使用 的輸入 裝置 ,它是一組按鍵組成 ， 按照 功能 ， 可 叫做數(shù)字鍵和功能鍵兩種 鍵盤 ， 通過使用它輸入命令和數(shù)據(jù) ， 進而查找 和 調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的運行狀態(tài) ， 操作起來簡單快捷。 鍵盤的分類 （ a） 鍵盤按照其結(jié)構(gòu)可分為獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤兩類。 獨立式鍵盤主要用于按鍵較少的 時候 ,矩陣式鍵盤主要 采用 按鍵較多的場合， 被叫做 行列式鍵盤 。 （ b） 鍵盤按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩 種 。這兩類鍵盤的主要差別 是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼 的方法。 編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵的 判斷 ； 非編碼鍵盤主要是 通過 軟件來實現(xiàn)鍵盤的定義與 區(qū)別 。 獨立式鍵盤 獨立式鍵盤的按鍵相互獨立，每個按鍵接一根 I/O 口線，一根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài) 和 其它 I/O 口線的工作狀態(tài) 沒有聯(lián)系 。因此，通過檢測 I/O 口線的電平 運行情況 ，即可判斷鍵盤上哪個鍵被 執(zhí)行 ，獨立鍵盤見圖 412。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 23 圖 412 獨立式鍵盤 獨立式鍵盤與單片機的鏈接 本設(shè)計中有五個獨立式按鍵，分別 調(diào)節(jié) 電機的加 、 減速、正反轉(zhuǎn)、急停和系統(tǒng)的復(fù)位，獨立式按鍵與單片機的具體連接見圖 413。 圖 413 本 系統(tǒng)中獨立式鍵盤與單片機的連接 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 直接應(yīng)用 AT89S52 的軟件方法實現(xiàn) PWM 信號輸 入 ，這比硬件實現(xiàn) PWM 信號成本 高 ，限制 多 ， 實現(xiàn)便捷。 其流程圖如下所示。 主程序流程圖 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 24 主程序描述 :首先 執(zhí)行 程序主函數(shù) main， 然后讓 系統(tǒng) 開始運行 ，設(shè)置定時 /計數(shù)器工作方式 1開啟 T1中斷，定時 20us。然后進行按鍵查詢，本系統(tǒng)有五個按鍵，加速、減速、正反轉(zhuǎn)、急停、復(fù)位。如果相 對應(yīng) 按鍵按下，得到相對應(yīng)的脈沖 W， 然后通過 LED 數(shù)碼管 正常 顯示脈寬 W。流程圖見圖 51。 圖 51 主程序流程圖 定 時器中斷程序流程圖 定時中斷描述 :首先啟動定時 /計數(shù)器的工作方式為 1，開啟 TI 開啟 ，設(shè)置定時時間為 20us。 T 為定時標(biāo)記，每定時一次加 2， T 最大值 200，也就是 二 個周期時間為 1ms。在一個周期內(nèi)：當(dāng) TM 時，電機停止 轉(zhuǎn)動 ，如果 T=100,T 清零，否則 再次 進入定時中斷：當(dāng) T=M 時，電機啟動，如果 T=100， T清零，否則重新進入定時中斷。這樣按一個 不變 的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù) 我們的 需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的 大小 。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來達到改變平均電壓 值 的，從而來 可以使 電機的轉(zhuǎn)速 發(fā)生變化 。具體流程圖見圖 52。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 25 圖 52 定時器中斷程序流程圖 LED 數(shù)碼管顯示 PWM 占空比流程圖 LED 數(shù)碼管顯示描述：本設(shè)計中有四個 LED 數(shù)碼管顯示，分別顯示電機的方向、脈寬的百位、脈寬的十位、脈寬的各位。這幾個數(shù)碼管是依次從右往左顯示，每個數(shù)碼管顯示 時間差為 80us，但在現(xiàn)實中我們的眼睛是 看不到的 。“ W%10”為脈寬的個位數(shù)值，“ W/10”脈寬 百 位數(shù)字，“ W/10%10”為脈寬的 十 位，“ A”則表示 直流電機的 轉(zhuǎn)動方向 。當(dāng)要顯示數(shù)值時，首先 要 選擇顯示的數(shù)碼管，然后選出 與之相結(jié)合 的字 段碼。具體流程圖見圖 53。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 26 圖 53 LED 數(shù)碼管顯示 PWM 占空比流程圖 獨立式鍵盤控制流程圖 獨立式鍵盤控制描述：本系統(tǒng)中五個獨立式按鍵， K K K K K5 分別 調(diào)節(jié) 著系統(tǒng)的， 正反轉(zhuǎn)、 加速、減速、急停和復(fù)位。系統(tǒng)開始時，檢測獨立式按鍵，如有按鍵按下，則相對應(yīng)的 K=0，然后進入子程序?qū)崿F(xiàn)案件的功能。具體流程圖見圖 54。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 27 圖 54 獨立式鍵盤控制流程圖 6 實際設(shè)計成果 電機正轉(zhuǎn) 結(jié)論 通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)到了許多書本上無法學(xué)到的知識 ,也使我深刻體會到單片機技術(shù)應(yīng)用 領(lǐng)域的廣泛。不僅讓我對學(xué)過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。在本次課程設(shè)計過程中，我學(xué)會了在網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計的各硬件的資源，其中包括：直流電機 PWM 調(diào)速、AT89S52 單片機、 L289 引腳圖及其引腳功能等， LED 數(shù)碼管顯示，為本次畢業(yè)設(shè)計提供了一定的資料。 在做畢業(yè)設(shè)計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過求助于 耿 老師、理清了 設(shè)計的 思路。同時，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設(shè)計中的 各種遇到的 難題。通過本次科技創(chuàng)新實踐，我學(xué)到了許多東西， 只是 靠書本上的東西是不夠的 ，需額外去查資料。無論是在硬件 設(shè)計 還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多 東西 ，特別是在課堂上學(xué)不到的基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 28 東西如（ PWM）。也鍛煉了我的 protel 畫圖能力，以前學(xué)的時候元器件都是給定的只要到庫里面找出名字就可以，只要連線就可以，而這次是根據(jù)自己的設(shè)計需要去畫，感覺不同。本次設(shè)計我能獨立完成，算是有了很大的收獲。總的感受有以下幾方面： 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我不但對單片機有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程序等有了一定的認識。 進一步加強了我的動手能力和運用專業(yè)知識 的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方法去實現(xiàn)設(shè)計方案。特別是深刻體會到了軟件和硬件結(jié)合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合作用。 讓我了解到單片機技術(shù)對當(dāng)今人們生活的重要性。同時這次做畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也使我受益 匪淺，讓我知道做任何事情都應(yīng)腳踏實地，刻苦努力地去做，只有這樣， 才能做好。 致謝 經(jīng)過近 一 學(xué)期的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想 象的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師 耿 老師。 耿 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，PCB 圖 等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是 耿 老師仍然細心地糾正設(shè)計內(nèi)容中的錯誤。除了敬佩 耿 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴謹和科學(xué)研究的精神也是我永遠學(xué)習(xí)的榜樣，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路也給予我無盡的啟迪。并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，