【導讀】本文介紹一種基于MC51單片機控制的PWM直流電機脈寬調速系統(tǒng)，直流電機進行工作范圍內調速。從系統(tǒng)的角度出發(fā)，對電路進行總體方案論證設。個模塊的方案論證和參數(shù)設置。整個系統(tǒng)利用51單片機的定時器產生10K. 智能化、自動化水平，為工業(yè)生產應用提供可能。

　　

【正文】 下介紹的電路 ,可以使用任何一種具有富裕 7個 I/O口線來實現(xiàn) 21個按 鍵的鍵盤和四個七段數(shù)碼管的控制電路。 我們選用價廉物美的 74LS164 串入并出移位寄存器芯片來擴展這個電路 ,分別與鍵盤和 6 個七段數(shù)碼管顯示器連接 ,74LS164(1)的串行輸入端與單片機相連 ,時鐘端分別與另一 I/O 口連接 ,單片機通過輸入端向74LS164發(fā)送字段碼 ,經(jīng)移位轉換后驅動 LED的字段 ,同時 ,單片機通過串行輸入端向 74LS164(2)發(fā)送鍵盤掃描代碼和 LED 的位選代碼 ,鍵盤的列掃描代碼由 74LS164(2)的數(shù)據(jù)輸出端提供 ,位選信號經(jīng)過驅動器(三極管或驅動門電路 )驅動各位 LED,鍵盤的的三條行線直接由單片機的 I/O 口提供 ,向鍵盤掃描線分時提供掃描代碼 . 圖 338 鍵盤控制電路圖 鍵盤共有 21個按鍵 ,我們可以定義為 09十進制的數(shù)字鍵 ,還有 11個按鍵我 們設置為功能鍵 ,其中前四個鍵分別為四個 LED 的控制工作鍵，后面七個鍵分別實現(xiàn)了電機的各項功能， “加速”，“減速”，“停止”，“正轉”，“反轉”?！八俣仍O定”，“電流設定”。最最后鍵盤有引腳與單片機的 P1 個端口相連。 鍵值識別采用掃描方式即可獲得 ,分時向74LS164(2)發(fā)送鍵控碼 ,使其一輸出為低 ,然后逐個判斷三個行線的電平 ,即可識別出哪個按鍵按下 .逐個進行識別 ,直到把 21 個按鍵全部掃描完畢 .然后 ,單片機向 74LS164(1)發(fā)送需要顯示的字段碼 ,同時向 74LS164(2)發(fā)送分時選位通信號 ,使 6 個 LED 位分 時選通 ,驅動 LED 發(fā)光 . 需要注意的是 ,由于鍵掃描或顯示驅動均采用串行的方式向 74LS164發(fā)送字段碼信號 ,耗時比采用并行的方式較長 ,所以單片機使用的時鐘頻率不能太低 ,否則掃描的結果會出現(xiàn) LED 閃爍現(xiàn)象 ,效果不佳 ,同時考慮到單片機仍要處理其它程序 ,采用的時鐘頻率以達到工程要求為準 . 程序流程圖 系統(tǒng)程序為一個主程序（包括若干功能模塊），中斷子程序，以及若干個子程序，共計三大部分構成。按照任務的定義，每個功能模塊都能完成某一明確的任務，實現(xiàn)具體的某個功能，如測量、計算、顯示、 鍵盤掃描、輸出控制等。本設計的總程序設計流程圖及其部分主要子程序流程圖。如圖 41系統(tǒng)總體流程圖，如圖 42 PWM輸出子程序流程圖， 圖 43A/D08009據(jù)采集流程 圖 41 系統(tǒng)總體程序流程圖 開始 正轉鍵按下 調節(jié) PWM 設置為正電壓 調節(jié) PWM 設置為負電壓 速度設定鍵設定 反轉鍵按下 電流設定鍵設定 SHEDINGSHEDING 加速鍵按下 減速鍵按下 減去現(xiàn)在速度等于零 減去現(xiàn)在電流等于零 調節(jié) PWM 脈寬 N N N Y Y Y N 大于零 Y N N Y 加大占空比 減小占空比 小于零 Y Y Y 終止 圖 42 PWM 輸出流程圖 開始 占空比為50% 定時器加 定時器減 調節(jié)占空比 結束 圖 43 A/D0832 數(shù)據(jù)采集流程 圖 圖 43 A/D0809 據(jù)采集流程 開始 啟 ADC0809 進行模數(shù)轉換 延時等待 AD 轉換 將結果轉換成顯示代碼 調用顯示轉換結果子程序 讀取 AD 轉換結果 主要程序設計分析 定時器 0 中斷服務函數(shù) void timer0(void) interrupt 1 using 2 { TR0=0。 Pro_Count++。 輪轉次數(shù)加 1 if (Pro_CountCycle) Pro_Count=1。 if (Pro_Count=Pro_High) 輸出高電平 Pwm_Out=0。 else Pwm_Out=1。 TH0=Th0。 重載定時器初始值 TL0=Tl0。 TR0=1。 } 占空比調節(jié)函數(shù) void Pwm_Set(uchar x) {switch(x) { case 0:break。 case 1: if(Pro_High=900) Pro_High=Pro_High+100。 占空比加 100 break。 case 2: if(Pro_High=990) Pro_High=Pro_High+10。 占空比加 10 break。 case 3:if(Pro_High=999) Pro_High++。 占空比加1 break。 case 4:if(Pro_High=100) Pro_High=Pro_High100。 占空比減 100 break。 case 5:if(Pro_High=10) Pro_High=Pro_High10。 占空比減 10 break。 case 6:if(Pro_High0) Pro_High。 占空比減 1 break。 } } PID控制算法程序如下： void pid— control(int motor_speed— set， unsigned char P， unsigned char i， unsigned char d) { int E， tempMOTOR— Speedl， tempMOTOR— Speed2， tempMOTOR— Speed3； unsigned char duty； E=motor— speed— set— MOTOR— Speed； while(E!0amp。amp。MOTOR— On) 一 { E=motor_speed_set— MOTOR— Speed；／／求誤差 tempMOTOR— Speed2=MOTOR— Speed； duty=P*E+i*tempMOTOR— Speedl+d RtempMOTOR— Speed3；／／占空比表達式 DUTY=duty；／／ output for the motor duty tempMOTO艮 Speedl=MOTOR— Speed+E；／／ SIGMA(E)／／ 誤差積分 tempMOTOR— Speed3= MOTOR— Speed； tempMOTOR— Speed3=tempMOTOR— Speed2一 tempMOTOR_Speed3；／／DELTA(E)／／誤差微 分 5．結論 本論文通過通過系統(tǒng)的軟件與硬件設計實現(xiàn)了利用 MCS51 單片機產生的 PWM 波來對直流電機進行調速，系統(tǒng)可以在直流電機的額定轉速可調范圍內實現(xiàn)點擊的平滑調速，并且可以任意設定其速度，系統(tǒng)應用 PTD 算法對直流電機實行過電流保護和穩(wěn)定運行。但是由于系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)過于復雜，本論文只是列去了部分程序，而整體并沒有實現(xiàn)仿真。另外由于水平有限，系統(tǒng)肯定還有諸多不合理和需要改進之處。 經(jīng)過兩個多月對畢業(yè)設計課題的學習研究、設計調試和論文撰寫，本次畢業(yè)設計已經(jīng)圓滿結束。作為一個電子科學與技術專業(yè)的學 生，我的畢業(yè)設計偏重自動控制方向的設計，由于強電和電機工作原理等方面知識、經(jīng)驗較為匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，幸好有導師的督促指導，以及一起學習的同學們的給予我無私的幫助，使我的畢業(yè)設計能夠些許的成果呈現(xiàn)給大家，兩個多月的畢業(yè)設計我感觸很多。 首先，我要感謝的是畢業(yè)設計的指導老師郭三明老師，他給于我畢業(yè)設計選題的最大自由性和畢業(yè)設計的最大信任性，他總是盡最大的努力給予我畢業(yè)設計上各個方面的指導，并且?guī)椭彝瓿?PID 的轉速與電流環(huán)設計，使我從他身上學到了認真、負責，這是我兩個多月畢業(yè)設計所收獲的最大知識和工作的態(tài)度。 其次，我一起合作過的電氣專業(yè)的同學，在我兩個多月的畢業(yè)設計期間遇到過很多我以前沒有學過的知識，他們都給予我無私的幫助，有時候甚至花一整天的時間和我一起解決遇到的問題，他們的幫助是我畢業(yè)設計能夠順利完成的關鍵。 第三，我的同專業(yè)的同學，在開始進行設計時，我在軟件 Protel 和Proteus 設計方面遇到的很多問題都是在他們的幫助下完成的。 最后，我要感謝給于我提供設計調試器材、場地的電氣實驗室，感謝幫我打下四年專業(yè)知識的老師，四年的專業(yè)知識的積累，是我完成畢業(yè)設計最重要的 部分。感謝那些給于過我?guī)椭?、支持、信任的老師等? 畢業(yè)設計只是人生中一個短暫的結束，老師、同學給于我的知識、啟發(fā)、教誨和友誼是我在步入社會后最為重要的財富。 [1] 姚洪江 .基于全數(shù)字直流調速系統(tǒng)地研究 .： //，202106/202106. 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