【正文】 與它們不同 ，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在定時(shí)器溢出的那個(gè)機(jī)器周期的 S2P2 狀態(tài)置位，并在同一個(gè)機(jī)器周期內(nèi) 就可以 查詢到該標(biāo)志 從而執(zhí)行中斷服務(wù)子程序 。 表 23 AT89C52 中斷源及其對應(yīng)的矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 外部中斷 0 0003H 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 中斷 001BH 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 中斷 000BH 串行口中斷 0023H 外部中斷 1 0013H 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2 中斷 002BH 中斷源可通過 設(shè)置專用寄存器 IE 的置位或清 0 來控制每一個(gè)中斷的允許或禁止。 由于一個(gè)機(jī)器周期由 12 倍振蕩時(shí)鐘 構(gòu)成， 所以 計(jì)數(shù)速率為振蕩頻率的 1/12； 在計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號產(chǎn)生由 1 至 0 的下降沿時(shí)，寄存器的值加 1。它既可以作為 定時(shí)器使用，也可作為外部事件計(jì)數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON 的 C/T2 位選擇。 定時(shí)器： AT89C52 的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 和定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的工作方式和控制器均和AT89C51 的一樣。 EA/VPP： 外部訪問允許。 在復(fù)位電路包括上電復(fù)位和 手動復(fù)位兩種 。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 。 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 對應(yīng) P0 口， 當(dāng) 訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 16 表 22 和 的第二 功能 引腳號 功能特性 T2 時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2） 管腳 2128 是它的 P2 口。對端口寫 “1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 作輸入口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè)TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用；當(dāng) 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（ 地址的 低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻 ； 在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，需要 外接上拉電阻 。 上圖中沒有畫出正電源與地的管腳分別為 40 和 20號。 除了以上不同之處外， AT89C52 和 AT89C51 在其它方面都是一致的。 在基于單片機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，鍵盤控制部分，電機(jī)速度顯示部分，直流電機(jī)驅(qū)動部分和電機(jī)速度檢測、電流保護(hù)的電流檢測部分。 最小系統(tǒng)即最小應(yīng)用系統(tǒng)，它是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小配置系統(tǒng)。 整個(gè)系統(tǒng)的硬件框圖如圖 22 所示。 然后就是將軟件 下載到單片機(jī)的最小系統(tǒng)中進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。經(jīng)過第二章中各個(gè)模塊的方案選擇，確定方案之后就要根據(jù)他們的控制邏輯確定其輸入輸出關(guān)系。 13 首先要確定使用電機(jī)的類型。在該設(shè)計(jì)中共設(shè)置五個(gè)按鈕以控制電機(jī)的狀態(tài)即正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加速，減速和急停。一般說來電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的幾個(gè)性能指標(biāo)為：穩(wěn)速、調(diào) 速和電機(jī)轉(zhuǎn)向的控制。 脈寬調(diào)制技術(shù)可 以 以固定的頻率開關(guān)恒壓源， 改變 PWM 信號的脈沖寬度可以調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。電樞和定子繞組中的電流 可以 由電池或 是其它直流電源提供 （永磁直流有刷電機(jī)沒有定子繞組）。定子產(chǎn)生的 靜止磁場可以圍繞在電樞（或稱轉(zhuǎn)子）的周圍 。其中，定子上有磁極（磁極繞組式和永磁式兩種），轉(zhuǎn)子有繞組。 顧名思義，在直流并聯(lián)電機(jī)中，定子線圈與轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)；而通用電機(jī)中 定子線圈與轉(zhuǎn)子串聯(lián)。根據(jù)有刷直流電機(jī)的類型，定子磁場可以由永 久磁鐵或定子中的繞組產(chǎn)生。刷式直流電機(jī)歷 來常用于工業(yè)伺服應(yīng)用，速度和扭矩分別與所應(yīng)用的電壓和電流成正比，這是由于在使用永久磁性生成定子磁通的拓?fù)渲?，產(chǎn)生的速度 /扭矩曲線非常有線性特征。另 外， 在電刷上還 必須安裝彈簧來抵抗換向片，以確保電接觸良好。當(dāng)電 機(jī)開始電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，不同轉(zhuǎn)子線圈不斷連接和斷開，轉(zhuǎn)子狀態(tài)的不斷變化使其產(chǎn)生的凈磁場相對于定子機(jī)座固定，同時(shí) 通過定子磁場正確定向，從而產(chǎn)生扭矩。 有刷電機(jī)和無刷電機(jī)的區(qū)別主要在于：有刷電機(jī)設(shè)有無刷電機(jī)沒有的碳刷裝置；有刷電機(jī)可以連續(xù)工作 2020h,壽命可達(dá) 7 至 10 年，而有刷電機(jī)連續(xù)工作 5000h，壽命只有 2 到 3 年；無刷電機(jī)的耗電量只有有刷電機(jī)耗電量的三分之一；在其它方面，有刷電MU IaIfMUIa If IMUIa IIfMUIa IIflIfl 11 機(jī)由于具有碳刷因此比無刷電機(jī)發(fā)出的噪音大，維修工作量大，在維修時(shí)有刷電機(jī)不僅需要更換碳刷還必須更換齒輪等周邊附件故成本高且電機(jī)的整體功能受損。一般地，無刷直流電機(jī)為了減少 轉(zhuǎn)動慣量，通常采用 “細(xì)長 ”結(jié)構(gòu)。 （ 3）按類型分為直流有刷電機(jī)和直流無刷電機(jī) 有刷直流電機(jī)是指內(nèi)含電刷裝置的直流電機(jī)。若兩個(gè)磁通勢方向相反，則稱為差復(fù)勵。這種直流電機(jī)的勵磁電流也就是電樞電流。 ② 并勵直流電機(jī) ： 并勵直流電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)連接。 （ 2）按勵磁方式：直流電動機(jī)的勵磁電流與電樞繞組電流一樣，均由外電源供給，根據(jù)勵磁繞組與電樞繞組的連接方式不同，可分為他勵式直流電機(jī)，自勵式直流電機(jī)，串勵式直流電機(jī)和復(fù)勵式直流電機(jī)。 當(dāng)直流電機(jī)作為發(fā)電機(jī) 時(shí) 它可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能，而作為電動機(jī)時(shí)則將輸入的直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 開始初始化按鍵子程序速度子程序顯示結(jié)束開始獲取按鍵判斷是否有鍵按下S 1 是否按下S 2 是否按下S 3 是否按下S 4 是否按下結(jié)束電機(jī)正傳電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)加速電機(jī)減速NYYYY 圖 12 主 程序流程圖 圖 13 按鍵子 程序流程圖 9 第 2 章 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 硬件部分 本章 首先簡要地對直流電機(jī)的工作原理介紹之后，將基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的整體的描述。結(jié)合實(shí)際直流電機(jī)驅(qū)動需求，選用 L298N 電機(jī)驅(qū)動芯片作為直流電機(jī)的驅(qū)動芯片，通過 對 L298N 的控制端子輸入 PWM 波 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)動方向控制。論文中 直流電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)控制硬件主要包括單片機(jī) (AT89C52)控制模塊， L298N 電機(jī)驅(qū)動模塊， LCD1602 電機(jī)速度顯示模塊，獨(dú)立式鍵盤控制模塊及測速及反饋模塊。 模糊控制不要求被控對象的精確模型但適應(yīng)能力強(qiáng)，為了彌補(bǔ)常規(guī)數(shù)字直流調(diào)速裝置的缺點(diǎn)。尤其對中小型電機(jī)而言，在某些應(yīng)用場合參數(shù)隨工況而變。然而工業(yè)控制中對于加減速和調(diào)速已經(jīng)能夠很好地實(shí)現(xiàn)，但是工程應(yīng)用中的穩(wěn)速指標(biāo)卻往往不能達(dá)到預(yù)期的效果。因此研究直流電機(jī)的速度控制，有著非常重要的意義。直流電機(jī)以其優(yōu)良的性能在驅(qū)動、控制、 牽引等許多場合起到了十分重要的作用。 我國關(guān)于數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的研究內(nèi)容為：綜合性最優(yōu)控制，補(bǔ)償 PID 控制， PID算法優(yōu)化和模糊控制技術(shù)。同一臺控制器可以僅僅通過參數(shù)設(shè)定和使用不同的軟件版本對不同 類型的被控對象進(jìn)行控制，強(qiáng)大的通訊功能 可以使它易于和 PLC 等各種通信器件組成對整個(gè)工業(yè)控制過程系統(tǒng)，并且具有操作簡便、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。目前 ，有晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟(jì)各部門得到了廣泛的應(yīng)用。簡單控制是指對電機(jī)進(jìn)行啟動，制動，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。由此看來，應(yīng)用先進(jìn)的控制算法和開發(fā)全數(shù)字化智能運(yùn)動控制系統(tǒng)將成為新一代運(yùn)動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。同時(shí)功率器件控制條件的變化和微電子技術(shù)的使 用也是新興的電動機(jī)控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)。變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)已經(jīng)成為電動機(jī)控制的主流技術(shù)。 隨 著現(xiàn)代化步伐的加快，人們的生活水平不斷的提高，同時(shí)對自動化的需求也越來越高，直流電動機(jī) 的應(yīng)用領(lǐng)域不斷地?cái)U(kuò)大。以上技術(shù)的應(yīng)用使得直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大 ，直流 調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展。由于其體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長、維修簡便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電 的調(diào)速系統(tǒng)不僅在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和可靠性上有所提高而且在技術(shù)性能上也顯示出了很大的優(yōu)越性。尤其是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組難以比較的。 在二三十年代末出現(xiàn)了發(fā)電機(jī) ——電動機(jī)即旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組，它與磁放大器，電機(jī)擴(kuò)大機(jī)，晶閘管等控制器件配合使用獲得良好的調(diào)速效果，也就是可以在較寬范圍（十比一至數(shù)十比一）內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)速、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，尤其是電動機(jī)減速時(shí)可以通過發(fā)電機(jī)非常容易 地將電動機(jī)軸的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)。同樣，我國生產(chǎn)的電能中百分之六十是用于電動機(jī)的。此外，在城市交通、大型起動設(shè)備、船舶、航空和國防工作中，直流電動機(jī)都 得到廣泛的應(yīng)用 。 3 直流電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 調(diào)速特性好，調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑、方便 ； （ 2） 較大的過載能力，可承受頻繁沖擊負(fù)載，而且能設(shè)計(jì)成與負(fù)載機(jī)械相適應(yīng)的各種機(jī)械特性 ； （ 3） 可以實(shí)現(xiàn)快速起動、制動和逆向運(yùn)轉(zhuǎn) ； （ 4） 能適應(yīng)生產(chǎn)過程自動化所需要的各種特殊運(yùn)行要求。在中型，小型和微型電機(jī)方面已經(jīng)開發(fā)和研制成 125 個(gè)系列，上千個(gè)品種，幾千個(gè)規(guī)格的各種電機(jī)。解放前的最高年產(chǎn)量發(fā)電機(jī)僅 20200KW，電動機(jī)為 萬 KW。直到 1960 年，由單向可控硅 的發(fā)明、磁鐵材料、碳刷、絕緣材料的改良，以及變速控制的需求日益增加，再加上工業(yè)自動化的發(fā)展，直流馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)再次得到了發(fā)展的契機(jī)，到了 1980 年直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)成為自動化工業(yè)與精密加工的關(guān)鍵技術(shù) 。至 19 世紀(jì) 90 年代，直流電機(jī)已經(jīng)具備了現(xiàn)代直流電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這些措施的使用使得火化問題暫時(shí)告一段落，同時(shí)使 電磁負(fù)荷和單機(jī)容量大為提高。 1880 年，愛迪生提出了采用疊片鐵芯以減少電機(jī)鐵心損耗，降低電樞繞組的溫