【正文】 為了做好這個(gè)系統(tǒng)，我查閱了大量資料，邊學(xué)邊做，盡管不太完善，不怎么美觀，但我覺得自己已經(jīng)有所提高，我很不太滿意的同時(shí)，也有一點(diǎn)高興的地方，我是盡力做了，我想我以后一定能夠做得更好。本系統(tǒng)中應(yīng)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)調(diào)速部分可以采用橋式 PWM電路來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小車往返行駛的 作用 。因此MAX7219 必須經(jīng)過初始化后才可正常工作。顯示測(cè)試寄存器設(shè)置器件為正常工 作或測(cè)試狀態(tài)。 方式寄存器可設(shè)置個(gè)位數(shù)碼管為解碼顯示方式，或非解碼的數(shù)據(jù)位與顯示段直接對(duì)應(yīng)的顯示方式。 MAX7219 的串行數(shù)據(jù)格式如下表 1 所示。當(dāng) 1 個(gè) 16 位的數(shù)據(jù)從高位到低位依次輸入 MAX7219 后，在加載的上升沿將 D7D0送入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部寄存器。其中單片機(jī)的 作為串行數(shù)據(jù)線， 作為數(shù)據(jù)加載控制線， 作為時(shí)鐘線。它與通用微處理器只有 3 根串行線相連，最多可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)共陰數(shù)碼管或 64 個(gè)發(fā)光二極管。該芯片控制的顯示位數(shù)多，控制字少，可對(duì)全部或個(gè)別顯示位的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。它的特點(diǎn)有：（ 1）串行接口的傳輸速率可達(dá) 10MHZ；（ 2）獨(dú)立的發(fā)光二極管段控制；（ 3） 譯碼與非譯碼兩種顯示方式可選；（ 4）數(shù)字、模擬兩種亮度控制方式；（ 5）可以級(jí)聯(lián)使用。 LED 數(shù)碼管具有：低耗能、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、防曬、防潮、防火、防高低溫，對(duì)外界環(huán)境要求低易于維護(hù)，同時(shí)其精確度比較高，操作簡(jiǎn)單 [4]。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計(jì) 23 圖 48 定時(shí)計(jì)數(shù)程序流程圖 入 棧 開 始 給計(jì)數(shù)器賦值 50MS R4 減 1 給 R4 重賦初值。 程序入口參數(shù)： 20H24H 內(nèi)存單元作為里程計(jì)數(shù)用（ 23H 為跑道條數(shù)存放 單元），采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為 999m。利用單片機(jī) AT89C51 采集輸出的脈沖個(gè)數(shù) 進(jìn)行計(jì)數(shù)結(jié)果設(shè)為變量 COUNT，一個(gè)脈沖所對(duì)應(yīng)的小車前進(jìn)的距離乘以脈沖的個(gè)數(shù)便得到小車前進(jìn)的距離 。經(jīng)單片機(jī)處理后，用 、 分別控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向以及脈寬，車載顯示器在運(yùn)行過程中顯示通過地面標(biāo)志的數(shù)量。使 Vout 的輸出連接到 AT89C51 單片機(jī)的定時(shí)器 T1口，能夠把接收 到的信號(hào)傳到單片機(jī)，從而達(dá)到計(jì)數(shù)的功能 [1]。 信號(hào)送入 AT89C51 外中斷 0 (INT0)輸入。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計(jì) 20 30pFC230pFC312MHXTAL1KR1+5V+12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40AT89C5122uFC11KR61KR81KR7D1紅D2黃D3綠+5V 圖 45 小車狀態(tài)顯示電路圖 信號(hào) 檢測(cè) 模 塊 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)利用紅外反射式檢測(cè)器對(duì)黑色或白色在敏感反應(yīng)的特性，可完成數(shù)據(jù)的采集，圖 46為數(shù)據(jù)采集電路原理圖。最后，設(shè)小車為初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 ，跑道計(jì)數(shù)器 23H 又加 1，小車停車時(shí)單片機(jī)通過 接口控制發(fā)光二極管，使其亮紅燈。產(chǎn)生中斷對(duì)跑道計(jì)數(shù)器 23H 讀數(shù)看是否為 3，是 3 的時(shí)候則調(diào)用慢車子程序 對(duì)其控制，先對(duì)電機(jī)進(jìn)行反相驅(qū)動(dòng)約 150ms，使其剎車，然后改供低電壓，使電機(jī)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。 流程圖如下 圖 46: 圖 44 黑線檢測(cè)流程圖 中斷 0 開始 跑道數(shù)加 1 第 6 條？ 第 3 條？ 第 5 條？ 第 2， 4條？ 延時(shí) 7ms 中斷返回 慢車 停止 慢車 快車 N N N N Y Y Y Y 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計(jì) 17 ，其跑道計(jì)數(shù)器 23H 就加 1，產(chǎn)生中斷對(duì)跑道計(jì)數(shù)器 23H 進(jìn)行讀數(shù)看是否為 1，是 1的時(shí)候則對(duì)電 機(jī)進(jìn)行控制，使小車開始行走，置前進(jìn)狀態(tài)。 外中斷 0 任務(wù)是根據(jù)小車到達(dá)黑線的 位置控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，從而 顯示小車速度的狀態(tài)信息。 程序入口參數(shù)： RO 為步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)數(shù)寄存器； PSW 中 為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向的方向標(biāo)志位， =0 正轉(zhuǎn)， =1 反轉(zhuǎn)。不斷的給電樞兩端送入脈沖電壓就可以 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在指的速度范圍內(nèi) 。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的軟件設(shè)計(jì) PWM （ Pulse Width Modulation） 控制方式就是對(duì)逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可以改變輸出頻率。如此反復(fù)循環(huán)，電機(jī)兩端的電壓波形如圖 441(b)所示 。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）的調(diào)速原理是在脈沖的作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，轉(zhuǎn)速增加；電機(jī)斷電時(shí)，轉(zhuǎn)速逐漸減少。模塊中為什么要利用脈寬調(diào)制來控制電機(jī)呢？由于 脈寬調(diào)制 (PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制 與變換的許多領(lǐng)域中。軟件 編程時(shí)的考慮是設(shè)置脈寬這個(gè)變量，在 的啟?？刂贫水a(chǎn)生 20Hz 可調(diào)脈寬方波。比較而言，軟件調(diào)整量化指標(biāo)更高、調(diào)整更可靠、更方便、更準(zhǔn)確。 本系統(tǒng)工程在小車電機(jī)的控制部分利用 BD23 C265 9013等不同三極管的組合，構(gòu)造一橋式驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輕松控制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 如圖42， 采用電橋電路結(jié)構(gòu) ,主要有 2 只 9013 管、 2 對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱三極管 BD238 和C2655 構(gòu)成 ,利用單片機(jī) 1 腳和 2 腳產(chǎn)生的高低脈沖信號(hào) ,使三極管處在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài) ,實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)車前進(jìn)或后退 ,即實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能。然后把采集處理后的數(shù)據(jù)通過與 MAX7219相 連的數(shù)碼顯示管顯示出來。 中斷向量： ORG 0000H AJMP start ORG 0003H RETI 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊設(shè)計(jì) 11 ORG 000BH LJMP INTT0 主程序的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，各個(gè)功能模塊的功能相互獨(dú)立，又能夠互相調(diào)用，修改調(diào)試非常的方便。處理中斷源的程序稱為 中斷處理程序 。中斷是 CPU對(duì)系統(tǒng)發(fā)生的某個(gè)事件作出的一種反應(yīng)。不同的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)和軟件指令是不完全相同的，因此，中斷系統(tǒng)也是不相同的。 中斷系統(tǒng) 中斷裝置和中斷處理程序統(tǒng)稱為 中斷系統(tǒng) 。其關(guān)鍵部分在于對(duì)直流電機(jī)的控制，電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)則分別決定小汽車的前進(jìn)和倒車，路面信號(hào)采樣速度的狀態(tài)。 （ 3）優(yōu)化的 軟件算法，智能化的自動(dòng)控制，定位精確。其優(yōu)點(diǎn)是反射式光電檢測(cè) 器件的檢測(cè)靈敏度高，從 B 點(diǎn)的輸出信號(hào)功率大，因此反相器輸出端能輸出足夠高的電平和足夠大的功率 [10]。此方案經(jīng)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)光電管直接輸出的電流太小，不能很好地驅(qū)動(dòng) 74LS04。數(shù)碼管只能顯示數(shù)字， MAX7219 只有三根線與微處理器相連，所以 其硬件電路簡(jiǎn)單，操作者易控制， 能在 短時(shí)間內(nèi)完成題目的要求，選擇數(shù)碼 管 顯示是非常明智和必要的。 顯示模塊方案 的選擇 方案 一 ：采用液晶顯示器。 方案三： 紅外發(fā)光二極管和接收管組合。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與論證 8 方案 一 ：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的發(fā)射 — 接收電路。該電橋電路的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單、易控制、帶負(fù)載能力強(qiáng)。更主要的問題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但 電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。為了使汽車與固定點(diǎn)保持聯(lián)絡(luò)，本系統(tǒng)加裝了紅外數(shù)碼傳感器裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的行駛過程定位 [4]。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與論證 7 3. 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)與論證 根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成電動(dòng)小汽車在規(guī)定行駛路線中的速度控制，不同的行駛路段采用變速行駛，并對(duì)行程中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、顯示。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 裝有直流電動(dòng)機(jī)的 小車的控制系統(tǒng)采用 AT89C51 單片機(jī)為核心， 實(shí)現(xiàn)小車調(diào)速的智能化，單片機(jī)微型控制系統(tǒng)模塊對(duì)采集的信息進(jìn)行處理，并通過軟件程序來完成復(fù)雜的控制；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊主要根據(jù)單片機(jī)傳入的信號(hào)控制小車的運(yùn)動(dòng)；用 LED 數(shù)碼管完成信息顯示。 ，時(shí)間不能少于 8 秒 ，不允許在限速區(qū)停車。 跑道寬度 ，表面貼有白紙，兩側(cè)有擋板，擋板與地面垂直，其高度不低于 20cm。數(shù)據(jù)采集部分用什么來接收信號(hào)比較好，并且受外界的影響也能降到最低，還能迅速的把接收到的信號(hào)準(zhǔn)確的傳到指定的地方。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動(dòng)。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（ H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路）入手。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場(chǎng)效應(yīng)管等開關(guān)元件實(shí)現(xiàn) PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。 課題研究的主要內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵性問題和預(yù)期的成果 課題的主要內(nèi)容 利用脈寬調(diào)制原理，設(shè)計(jì)并制造一個(gè)能自動(dòng)往返于起跑線和終點(diǎn)線間的小汽車，使小車實(shí)現(xiàn)智能化行駛。如果能 夠 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒 論 2 將電子化和智能化很好的結(jié)合在一起，那么對(duì)汽 車工業(yè)的智能化發(fā)展起到相當(dāng)重要的作用，可以在很大程度上減少交通事故的發(fā)生，也可以降低現(xiàn)在汽車的發(fā)展對(duì)交通的壓力。在這中局勢(shì)下，雖然競(jìng)爭(zhēng) 將一場(chǎng)劇烈，但突圍的可能性也較大，只要能夠培養(yǎng)出自己的技術(shù)能力和市場(chǎng)的開拓能力，是有可能獲得巨大成功的。它一面試便在工業(yè)控制，數(shù)據(jù) 采集、智能化儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得廣泛的應(yīng)用，極大的提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。 致 謝 .......................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 附錄一 總體結(jié)構(gòu) PCB 圖 .......................................................................................... 31 附錄二 程序清單 ...................................................................................................... 32 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒 論 1 緒 論 近年來，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制方式都發(fā)生 了很大的變化。 隨著現(xiàn)代交通的飛速發(fā)展，汽車的智能化控制已經(jīng)成為汽車工業(yè)上關(guān)注的焦點(diǎn)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)（論文） 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 直流電機(jī)調(diào)速控制在汽車工業(yè)中的應(yīng)用 英文題目 The Application Of The DC Electrical Modulate In The Motor Industry 二 零 零 九 年 六 月 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ABSTRACT I 摘 要 本設(shè)計(jì)采 用 AT89C51 單片機(jī)作為小汽車的檢測(cè)