【正文】 delay()。 delay()。 delay()。 sda=1。 } void stop1()//停止記錄 { sda=0。 scl=1。 //第四位數碼管點亮顯示 delayms(2)。 //第三位數碼管點亮顯示 delayms(2)。 //第二位數碼管點亮顯示 delayms(2)。 //第一位數碼管點亮顯示 delayms(2)。j)。 for(i=x。 //定時器 0 中用到的數據 uchar pwm。//第三個按鍵接口 sbit key4=P1^3。//LED1 接口 sbit led2=P3^7。//AT24C01 sbit sda=P3^5。 sbit wei2=P2^5。隨著 PWM 技術的發(fā)展，我國 直流電機調速也正向著脈寬調制方向發(fā)展。對本次設計中的控制器模塊，電機驅動模塊，顯示模塊，鍵盤模塊，電源模塊和存儲模塊都分別比較，結合系統(tǒng)的具體要求和實際情況選取了最優(yōu)于本次設計的方案?？梢愿鶕荡a管顯示的數字，調整電機的轉速。 如果出現(xiàn)問題要按照系統(tǒng)的整體的原理圖進行分析，看是否有遺漏的地方需要修改。 華南理工 大 學廣州學院本科畢業(yè)設計（論文）說明書 24 本次設計主要使用 keil 軟件編輯，調試程序， Proteus 軟件仿真單片機。進行第二部的操作：建立的工程保存一個工程名字，并且選擇我們要保存的路徑和目錄。下圖 61所示就是 keil 軟件的編寫程序的窗口圖。 22 中 中 中 中 中中 中 中 中中 中 中 中K 4 = 1 ?K 1 = 1 ?中 中 中 中中 中 中 中K 4 = 1 ?中 中 w a yYNYYNK 2 = 1 ?YK 3 = 1 ?Y中 中 中 中中 中 中K 1 = 1 ?N中 中 中 中中 中 中NK 2 = 0 ?中 中中 中 中N中 中 中 中中 中 中K 3 = 1 ?中 中中 中 中中 中 中 中中 中 中F 0 = 0 ?F 0 = 1中 中 中 中中 中 中 中F 0 = 0中 中 中 中中 中 中 中YNYNYNNY 注： K1:啟動，停止； K2:加速； K3:減速； K4:方向控制 圖 53 鍵盤中斷處理流程圖 詳細的程序見附錄。led2=1。led1=1。 if(count=pwm)ctrl1=0。TL0=0。 count2++。 中 中 中 中中 中 中 中 中 中中 中 中 中W A Y = 0 ?P 2 .6 中 1P 2 .7 = 1 ?中 中 中D IA N 0P 2 .7 中 1中 中 中 中中 中 中 中P 2 .7 中 1P 2 .6 = 1 ?中 中 中D IA N 1P 2 .6 中 0中 中 中D IA N 1P 2 .7 中 0中 中 中D IA N 0P 2 .6 中 1YNYYNN 注： WHY:電機轉動方式； :電機控制端 A； :電機控制端 B 圖 52 PWM 脈寬控制流程圖 PWM 脈寬控制程序如下 void timer0() interrupt 3 { TH1=(65536500)/256。 PWM 脈寬調速子程序流程圖 選用定時方式 1 時，由于單片機使用的是 12M 晶振，其能產生最高大概為 的延時。第二位到第四位表示轉速。 數碼管顯示電路 如下圖所示 410 所示為本次設計的數碼管顯示電路。 數碼顯示一般可以分為共陰以及共陽顯示兩種類型。靜態(tài)顯示好處是其所占用 CPU 不多時間，數碼顯示易于操作。根據經濟性所考慮本次論文所選系統(tǒng)的顯示電路選擇數碼管。 表 AT24C01A 的管腳介紹 管腳名稱 功能 A0、 A A2 器件地址選擇 SDA 串行數據 /地址 SCL 串行時鐘 16 WP 寫保護 VCC +～ GND 地 圖 47 AT24C01 應用電路 在上面的電路中， AT24C01A 是一款簡單的數據存儲器，通過圖中的典型電路的連接可以實現(xiàn)單片機對 AT24C01A 的數據的讀寫操作，對于本次系統(tǒng)中單片 機可以先把采集到的速度信息和溫度信息以及里程信息存入存儲器中，當下次使用的時候還可以通過單片機把存儲器中的信息讀出來在次使用。 CPU 通過特定的命令把某個具 備 一定功能的單元電路進行讀或寫的操作還可以對這 一個單元電路的工作情況進行檢測，從而實現(xiàn)對硬件系統(tǒng)簡單而又靈活的擴展 和 控制。 AT24C01A 接口技術采用的是 I2C 總線接口控制方式。常用的電機 H 橋驅動芯片有： L298。但是現(xiàn)場使用的頻率大小可根據個別電動機性能在此范圍內自由調節(jié)。 圖 46 電機 PWM 驅動模塊的電路 第四章 系統(tǒng)硬件電路設計 15 在電動機驅動信號這方面， 本設計 應用了占空比可調的周期性矩形信號控制。具體見圖 46。最好的解決方式是在檢查 簧片被下壓時，過 14 段時間再開始掃描，延遲時間最佳為 10～ 20ms。 消除鍵抖動。按鍵 的工作情況不影響其他按鍵上的輸入狀態(tài)。 圖 43 復位電路 單片機的每個功能部件都是以時鐘控制信號為基準的，不僅時鐘頻率影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機的穩(wěn)定性，時鐘電路如圖 44 所示。 按照硬件系統(tǒng)電路設計圖，對每個部分模塊的原理進行剖析，編寫各自模塊程序，最終將其組合。 通過上述的分析和論證，系統(tǒng)各模塊采用如下方案： （ 1） 控制模塊： 選 用 AT89S51 單片機； （ 2） 電機驅動模塊：選用直流電機驅動芯片 H 型電機驅動電路實現(xiàn)； （ 3） 顯示模塊： 選用 LED 數碼管顯示模塊； （ 4） 鍵盤模塊： 選用獨立式式鍵盤進行控制； （ 5） 電源模塊： 選用 7812 芯片實現(xiàn) ； （ 6） 存儲模塊： 選用 AT24C01A 芯片實現(xiàn) 。 方案二：通過固定芯片對整流后的電壓進行降壓、穩(wěn)壓處理，此方案安全性、可靠性高，對能源的利用率較高，且電路簡單容易實現(xiàn)。本次設計不適用。但是因為獨立式鍵盤任意一個按鍵必須用到一根輸入口線，所以在按鍵數目較多時，浪費大量 I/O 口，但本次設計的基于單片機的直流電機調速系統(tǒng)中使用的鍵盤較少，因為獨立按鍵可以實現(xiàn)本次設計的要求。但其成本比較高，因此本次不適用。數碼管具有工作電壓低、亮度高、驅動簡單、功耗小、易于集成、耐沖擊和性能穩(wěn)定等特點，并且它還可采用 BCD 編碼顯示數字，容易編程，硬件電路調試簡單。 10 二：選用特定電機驅動芯片，如 L298 電機驅動芯片，這是由于其本身已經想到了電路的可靠性，抗干擾能力，安全，所以 本次設計 在使用時只要考慮到芯片的驅動能力、硬件連接等問題就行了，所以此方案的電路抗干擾能力強、設計簡單、可靠性好。其內部含有可以反復擦寫的 8K 的程序存儲器，同時還有 256 bytes 的（ RAM）隨機存儲器。 單片機是溫度調節(jié)系統(tǒng)的重要部分，所有的程序都在里面運行。 除此之外， AT89S51 型單片機在設計中采取了靜態(tài)邏輯，而且它的工作頻率能夠 低至0Hz，對于省電方式的選擇有兩種不同的軟件，即空閑方式（ Idle Mode）或掉電方式（ Power 第三章 系統(tǒng)方案論證 9 Down Mode） [19]。它的制造技術采取了 CMOS 工藝，同時采用了來自 ATMEI 公司所制造的密度、防易失性都較好的存儲器（ NURAM）。綜上所述，本次選用 AT89S51 單片機。 對比兩個方法，選用 AT89S51 比較容易，而且可以達到目標。 方案二：系統(tǒng)控制器采用 AT89S51 的方案。以下為控制器的三種選擇。正常運行進程中控制器發(fā)生 PWM 脈沖輸送給電機驅動電路，然后 經過 放大后 控制 直流電機轉 動 速 度 ，最后 用 按鍵來 改變 PWM脈沖占空比， 最后實現(xiàn) 電機轉速實時 改變的要求 [17]。 從圖 23 可以知道，當電機接電源時，最大的轉動速度值為 maxV ，占空比用 TtD /1? 表示。 而 本文最核心是研究使用 MCS51 系列單片機，用 PWM 方法操控直流電機調速方式。 VM 在安全性、經濟性、調速性能都有很大優(yōu)勢，讓它成為了直流調速系統(tǒng)的主要方式。 GM 具有良好的調速性能，但其所占空間大、系統(tǒng)運行麻煩、運行的時候有雜音、而且其運行效率低、維護起來也不方便。 但是 改變 電樞電路電阻大小的 方式其 缺點 不少 ，所以現(xiàn)在 不常 使用這個方 式 來控制轉速；因為弱磁調速范圍小，需要與調壓調速配合使用，這反而多此一舉；于是，自動調速 6 系統(tǒng)主要以調壓調速為主，所以本次選 用第一種方法。上述可以說是直流電動機的基本工作原理。在其上安置著兩個固定電刷 B1 和 B2，每次電樞旋轉時，電樞線圈就可以經電刷 和 換向片來與外電路進行接通 [12]。級直流電機模型中，轉子以及定子中間存有空隙。 編寫單片機軟件程序，繪制電路原理圖。該系統(tǒng)能實現(xiàn)用軟件產生 PWM 信 號，并且通過單片機對 L298 驅動芯片的信號傳輸達到對電機的啟動和停止，加速和減速。隨著 PWM 技術的發(fā)展，我國直流電機調速也正向著脈寬調制方向發(fā)展。 數字直流調速裝置，從技術上它能成功的做到從給定信號、調節(jié)參數設定、直到觸發(fā)脈沖的數字化，使用通用硬件平臺軟件程序控制一定范圍功率和電流大小的直流電機，同 3 一臺控制器甚至可以僅通過參數設定和使用不同的軟件版本對不同類型的 被控對象進行控制，強大的通訊功能是它易于和其他各種器件通訊組成整個工業(yè)控制過程系統(tǒng)，而且具有操作簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點，尤其是方便靈活的調試方法、完善的保護功能、長期工作的高可靠性和整個控制器體積小型化，彌補了模擬直流調速控制系統(tǒng)的不完善、調試不方便、體積大等不足之處，且數字控制系統(tǒng)表現(xiàn)出另外一些優(yōu)點，如查找故障迅速、維護簡單，使其具備了廣闊的應用前景 [9]。同時，控制電路也實現(xiàn)了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本 [7]。但是汞弧變流器仍存在一些缺點：維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對維護人員會造成一定的危害等。第二， 30 年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機 電動機，配合采用電磁放大器、電機擴大機、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調速性能，如有較寬的調速范圍、較小的轉速變化率和調速平滑等優(yōu)點，特別是當電動機減速時，可以通過發(fā)電機非常容易的將電動機軸上的飛輪慣量反饋給電網，這樣，一方面可得到平滑的止動特性，另一方面又可以減少能量的損耗，提高效率。利用這種有關斷能力的器件，取消了原來普通晶閘管系統(tǒng)所必須的換相電路，簡化了電路結構，提高了工作頻率，降低了噪音，也縮小了電力電子裝置的體積和重量。近 30 年來，電力電子技術的迅猛發(fā)展，帶動和改變著電機控制的面貌和應用。所以其安全性不高。 其 采用微機控制后， 讓調速系統(tǒng) 完成 全數字化 運作 ， 而且其 結構 不復雜 、 安全性 高、操作 不難 ,其每個 指標 都可以很好完成現(xiàn)實 生產中高性能電氣傳動的要求 [3]。 PWM控制即通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值 ） [2]。 由 單片機 以及 電力電子技術 廣泛 應 用， 讓 直流電機調速系統(tǒng)從 以前 模擬化向 現(xiàn)在的 數字化 改 變。 microcontroller III 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................................... I Abatract .......................................................................................................................................... II 第一章 緒論 .................................................................................................................................... 1 課題研究的背景 ................................................................................................................. 1 選題的目的和意義 ............................................................................................................. 1 研究現(xiàn)狀 ................................