【導(dǎo)讀】四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)。數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。四川理工學(xué)院自動(dòng)化與電子信息學(xué)院。簡(jiǎn)單靈活操作特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)光柵的方式實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量，再通過(guò)相應(yīng)的。處理生成控制信息之后，采用調(diào)節(jié)占空比的方式控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。聯(lián)機(jī)操作，本設(shè)計(jì)電路還提供了一個(gè)串行接口提供給上位機(jī)發(fā)送命令以及接收數(shù)

　　

【正文】 的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，每檢測(cè)到一個(gè)就會(huì)在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)脈沖，再通過(guò)專用芯片處理將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的 TTL 電平，發(fā)送到單片機(jī)的相應(yīng)管腳。雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單但 卻是完成測(cè)速的關(guān)鍵元件。其工作原理如圖 316 所示： 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 圖 316 光電開(kāi)關(guān)邏輯圖 硬件實(shí)現(xiàn) 由上文所述設(shè)計(jì)思路，實(shí)際電路如下，其中由于光電開(kāi)關(guān)難以在 proteus 中進(jìn)行仿真，所以改由按鍵 K_Count 代替其作用，進(jìn)行仿真。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其轉(zhuǎn)軸上的光柵 會(huì)使光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生脈沖 ， 由系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算而得到其轉(zhuǎn)速 ， 電路如圖 317： K _ c o u n tCon_1Con_2Q1T I P 3 1Q2T I P 3 2Q3B C18 4Q5T I P 3 2Q6B C18 4Q4T I P 3 1Q7B C18 4Q8B C18 4+ 8 8 . 8D C M O T O RR81kR91kR 1 01 0 k R 1 11 0 kQ 7 ( C) 圖 317 光電測(cè)速電路 單片機(jī) 光電開(kāi)關(guān) 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 本章小節(jié) 本章主要闡述了實(shí)現(xiàn)本文系統(tǒng)的各個(gè)子電路的工作原理及其主要元件的性能參數(shù)， 分別包括 PWM 模塊，串行通信模塊，顯示模塊以，光電模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊及主芯片。通過(guò)這些模塊的組裝完成了系統(tǒng)的功能。張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 第 4 章 仿真 苯設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件采用 keil 編寫(xiě)，電路的仿真采用 proteus7。具體仿真結(jié)果如下 文所述 ： 系統(tǒng)軟件的編寫(xiě)選擇了 C 語(yǔ)言，因?yàn)槠渚哂泻?jiǎn)單，方便的特點(diǎn)，能夠高效的完成規(guī)定動(dòng)作。相比于匯編語(yǔ)言需要軟件設(shè)計(jì)者對(duì)硬件具有較高的理解水平， C語(yǔ)言屏蔽了底層的硬件實(shí)現(xiàn)， 使軟件設(shè)計(jì)者能夠集中精力來(lái)完成設(shè)計(jì)，便于編輯較大型，且效率要求較高的軟件 。 完成代碼的書(shū)寫(xiě)之后，采用 keil 開(kāi)始 編譯 ,獲 得結(jié)果如圖 41所示 ： 圖 4 1 編譯 采用 keil 生成 hex 文件之后，再打開(kāi)之前采用 proteus 編輯好的電路圖，將hex 加載進(jìn)單片機(jī)，運(yùn)行仿真 ，獲得仿真結(jié)果如圖 42所示： 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 圖 42 開(kāi)機(jī) 按鍵的詳細(xì)電路如圖 43 所示： 五個(gè)按鍵的作用如下，分別是 K1：加速， K2：減速 K3：反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)顯示‘ ’ K4：停止，按下時(shí)，轉(zhuǎn)速變?yōu)?0 K5：設(shè)定，系統(tǒng)的顯示分為兩種模式，模式一顯示的是實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)按下該鍵后，進(jìn)入設(shè)定模式，屏幕上顯示一個(gè)‘ H’圖標(biāo)，并且顯示數(shù)值變?yōu)殡姍C(jī)激勵(lì)電 壓占空比。 圖 43 按鍵 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 由于不能使用實(shí)際的光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行仿真，所以采用了一 個(gè)普通開(kāi)關(guān)盡心模擬，在實(shí)際操作中只需要將該開(kāi)關(guān)換成光電模塊即可，如圖 44 所示： 圖 44 光電對(duì)管 當(dāng)按下光電開(kāi)關(guān)時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的光柵會(huì)通過(guò)遮擋光線進(jìn)而改變光柵開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，使其產(chǎn)生脈沖，再通過(guò)系統(tǒng)的處理生成相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速情況，如下圖，表示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速為 22 轉(zhuǎn) /s。 按 下反轉(zhuǎn)按鈕之后顯示如圖 45 所示： 圖 45 反轉(zhuǎn) 按下設(shè)定占空比按鈕之后，顯示‘ H’ ，顯示如圖 46 所示： 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 46 調(diào)節(jié)占空比 在進(jìn)入設(shè)定模式之后可以調(diào)節(jié)激勵(lì)源占空比，通常隨著占空比的增加，電機(jī)的工作動(dòng)力會(huì)增強(qiáng)，當(dāng)然由于還有外接負(fù)載，所以通過(guò)計(jì)算占空比來(lái)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，故需要通過(guò)光柵來(lái)測(cè)量電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速度?，F(xiàn)在， 通過(guò)按下加速和減速按鈕， 開(kāi)始 調(diào)節(jié)占空比 ，其仿真結(jié)果如圖 47 所示： 圖 47 調(diào)節(jié)占空比 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 其 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況如 圖 48 所示： 圖 48 電機(jī) 當(dāng)時(shí)測(cè)量到的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的情況如圖 49 所示： 圖 49 實(shí)際情況 這是由于雖然加大了占空比，但實(shí)際上光電開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的脈沖頻率為 算結(jié)果為 0. 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) 本文闡述了基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要說(shuō)明了基于單片機(jī)的直流電機(jī)的控速。文章首先就直流電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)展開(kāi)論述，詳細(xì)分析了各種系統(tǒng)模塊電路的設(shè)計(jì)思路以及邏輯結(jié)構(gòu)。然后是對(duì)該系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文采用的是 C 語(yǔ)言來(lái)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)， C 語(yǔ)言語(yǔ)法簡(jiǎn)單，且執(zhí)行效率較高是一般情況下是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的首選方式。 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控速與測(cè)速功能，并且?guī)в写薪涌诳膳c上位機(jī)進(jìn)行通信，并接受上位機(jī)的指令，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，這種功能往往是非常重要的。文章中對(duì)于直流電機(jī)控速已經(jīng)有了一個(gè)相對(duì)詳細(xì)的介紹 ，但是由于本人在硬件以及軟件方面的知識(shí)有限，本文系統(tǒng)中一定還有很多值得改進(jìn)之處，相信在以后的學(xué)習(xí)及工作中隨著知識(shí)的逐步積累會(huì)有進(jìn)一步的提高。也歡迎熟悉這方面的老師和同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)和修正。 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32 致 謝 這次 的 畢業(yè)設(shè)計(jì)， 我從中受益很大，深刻的認(rèn)識(shí)了自己在實(shí)踐方面的不足，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。 首先，我要特別感謝 王賢秋 老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間 王 老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，完善操作方法，并對(duì)我所做的設(shè)計(jì)提出有效的 改進(jìn)方案。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。因此，特別需要感謝 王賢秋 老師給予的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在此，再一次向 王老師 以及關(guān)心幫助我的 老師和 同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！ 其次，學(xué)校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個(gè)設(shè)計(jì)小組配有專門(mén)的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。對(duì)于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的極大幫助和關(guān)心，在此 我致以衷心的感謝！ 最后，還要感謝同學(xué)四年來(lái)對(duì)我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒(méi)有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。借此論文之際，我想向所有人表達(dá)我的最誠(chéng)摯的謝意，愿我們將來(lái)都越來(lái)越好。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 參考文獻(xiàn) [1] 王知．單片機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng) [M]． 北京：高等教育出版社， 20xx． [2] 譚浩強(qiáng)． C++程序設(shè)計(jì) 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*******************************/ unsigned char Serial_Flag=0。//接收到中斷后， unsigned char Serial_SBUF=0。//定義一個(gè)變量用于存儲(chǔ) SBUF /******************************************************************/ void Key_Board(void)。//檢測(cè)鍵盤(pán)輸入函數(shù) void delay(unsigned int t)。//延時(shí)函數(shù) void Digital_Tube_Show(unsigned char num_s,unsigned char num_w)。//num 為顯示數(shù)字，num_w 為位置 void Timer0_Init(void)。//初始化計(jì)時(shí)器 0，產(chǎn)生 1ms 計(jì)數(shù)中斷 void Show(void)。// void Serial_Init(void)。//串口通信初始化 void INT0_Init(void)。//中斷 0 初始化，用于鍵盤(pán) main() 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 { Timer0_Init()。//計(jì)數(shù)初始化 Serial_Init()。//串口通信初始化 Show()。//顯示初始化 while(1) { Show()。 Key_Board()。 } } /********************************電機(jī)控制函數(shù) *********************************/ /***************************串口中斷 *****************************************/// void Serial_Communication(void)interrupt 4//設(shè)定串行口中斷 { RI=0。//當(dāng)接收到中斷請(qǐng)求后， RI 被硬件