【正文】 delay()。 delay()。 delay()。 sda=1。 } void stop1()//停止記錄 { sda=0。 scl=1。 //第四位數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示 delayms(2)。 //第三位數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示 delayms(2)。 //第二位數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示 delayms(2)。 //第一位數(shù)碼管點(diǎn)亮顯示 delayms(2)。j)。 for(i=x。 //定時(shí)器 0 中用到的數(shù)據(jù) uchar pwm。//第三個(gè)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(shù)的發(fā)展，我國(guó) 直流電機(jī)調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制方向發(fā)展。對(duì)本次設(shè)計(jì)中的控制器模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊，鍵盤(pán)模塊，電源模塊和存儲(chǔ)模塊都分別比較，結(jié)合系統(tǒng)的具體要求和實(shí)際情況選取了最優(yōu)于本次設(shè)計(jì)的方案。可以根據(jù)數(shù)碼管顯示的數(shù)字，調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 如果出現(xiàn)問(wèn)題要按照系統(tǒng)的整體的原理圖進(jìn)行分析，看是否有遺漏的地方需要修改。 華南理工 大 學(xué)廣州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 24 本次設(shè)計(jì)主要使用 keil 軟件編輯，調(diào)試程序， Proteus 軟件仿真單片機(jī)。進(jìn)行第二部的操作：建立的工程保存一個(gè)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(xiě)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(dòng)，停止； K2:加速； K3:減速； K4:方向控制 圖 53 鍵盤(pán)中斷處理流程圖 詳細(xì)的程序見(jiàn)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方式； :電機(jī)控制端 A； :電機(jī)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(diào)速子程序流程圖 選用定時(shí)方式 1 時(shí)，由于單片機(jī)使用的是 12M 晶振，其能產(chǎn)生最高大概為 的延時(shí)。第二位到第四位表示轉(zhuǎn)速。 數(shù)碼管顯示電路 如下圖所示 410 所示為本次設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示電路。 數(shù)碼顯示一般可以分為共陰以及共陽(yáng)顯示兩種類型。靜態(tài)顯示好處是其所占用 CPU 不多時(shí)間，數(shù)碼顯示易于操作。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性所考慮本次論文所選系統(tǒng)的顯示電路選擇數(shù)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(shù)據(jù) /地址 SCL 串行時(shí)鐘 16 WP 寫(xiě)保護(hù) VCC +～ GND 地 圖 47 AT24C01 應(yīng)用電路 在上面的電路中， AT24C01A 是一款簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，通過(guò)圖中的典型電路的連接可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì) AT24C01A 的數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作，對(duì)于本次系統(tǒng)中單片 機(jī)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(chǔ)器中，當(dāng)下次使用的時(shí)候還可以通過(guò)單片機(jī)把存儲(chǔ)器中的信息讀出來(lái)在次使用。 CPU 通過(guò)特定的命令把某個(gè)具 備 一定功能的單元電路進(jìn)行讀或?qū)懙牟僮鬟€可以對(duì)這 一個(gè)單元電路的工作情況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)簡(jiǎn)單而又靈活的擴(kuò)展 和 控制。 AT24C01A 接口技術(shù)采用的是 I2C 總線接口控制方式。常用的電機(jī) H 橋驅(qū)動(dòng)芯片有： L298。但是現(xiàn)場(chǎng)使用的頻率大小可根據(jù)個(gè)別電動(dòng)機(jī)性能在此范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。 圖 46 電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)模塊的電路 第四章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 15 在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)這方面， 本設(shè)計(jì) 應(yīng)用了占空比可調(diào)的周期性矩形信號(hào)控制。具體見(jiàn)圖 46。最好的解決方式是在檢查 簧片被下壓時(shí)，過(guò) 14 段時(shí)間再開(kāi)始掃描，延遲時(shí)間最佳為 10～ 20ms。 消除鍵抖動(dòng)。按鍵 的工作情況不影響其他按鍵上的輸入狀態(tài)。 圖 43 復(fù)位電路 單片機(jī)的每個(gè)功能部件都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)的，不僅時(shí)鐘頻率影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)的穩(wěn)定性，時(shí)鐘電路如圖 44 所示。 按照硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)圖，對(duì)每個(gè)部分模塊的原理進(jìn)行剖析，編寫(xiě)各自模塊程序，最終將其組合。 通過(guò)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(jī)； （ 2） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：選用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 H 型電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)； （ 3） 顯示模塊： 選用 LED 數(shù)碼管顯示模塊； （ 4） 鍵盤(pán)模塊： 選用獨(dú)立式式鍵盤(pán)進(jìn)行控制； （ 5） 電源模塊： 選用 7812 芯片實(shí)現(xiàn) ； （ 6） 存儲(chǔ)模塊： 選用 AT24C01A 芯片實(shí)現(xiàn) 。 方案二：通過(guò)固定芯片對(duì)整流后的電壓進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓處理，此方案安全性、可靠性高，對(duì)能源的利用率較高，且電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計(jì)不適用。但是因?yàn)楠?dú)立式鍵盤(pán)任意一個(gè)按鍵必須用到一根輸入口線，所以在按鍵數(shù)目較多時(shí)，浪費(fèi)大量 I/O 口，但本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中使用的鍵盤(pán)較少，因?yàn)楠?dú)立按鍵可以實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的要求。但其成本比較高，因此本次不適用。數(shù)碼管具有工作電壓低、亮度高、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、功耗小、易于集成、耐沖擊和性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，并且它還可采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，容易編程，硬件電路調(diào)試簡(jiǎn)單。 10 二：選用特定電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，如 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，這是由于其本身已經(jīng)想到了電路的可靠性，抗干擾能力，安全，所以 本次設(shè)計(jì) 在使用時(shí)只要考慮到芯片的驅(qū)動(dòng)能力、硬件連接等問(wèn)題就行了，所以此方案的電路抗干擾能力強(qiáng)、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性好。其內(nèi)部含有可以反復(fù)擦寫(xiě)的 8K 的程序存儲(chǔ)器，同時(shí)還有 256 bytes 的（ RAM）隨機(jī)存儲(chǔ)器。 單片機(jī)是溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要部分，所有的程序都在里面運(yùn)行。 除此之外， AT89S51 型單片機(jī)在設(shè)計(jì)中采取了靜態(tài)邏輯，而且它的工作頻率能夠 低至0Hz，對(duì)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(shù)采取了 CMOS 工藝，同時(shí)采用了來(lái)自 ATMEI 公司所制造的密度、防易失性都較好的存儲(chǔ)器（ NURAM）。綜上所述，本次選用 AT89S51 單片機(jī)。 對(duì)比兩個(gè)方法，選用 AT89S51 比較容易，而且可以達(dá)到目標(biāo)。 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(yùn)行進(jìn)程中控制器發(fā)生 PWM 脈沖輸送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，然后 經(jīng)過(guò) 放大后 控制 直流電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng) 速 度 ，最后 用 按鍵來(lái) 改變 PWM脈沖占空比， 最后實(shí)現(xiàn) 電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí) 改變的要求 [17]。 從圖 23 可以知道，當(dāng)電機(jī)接電源時(shí)，最大的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)，用 PWM 方法操控直流電機(jī)調(diào)速方式。 VM 在安全性、經(jīng)濟(jì)性、調(diào)速性能都有很大優(yōu)勢(shì)，讓它成為了直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方式。 GM 具有良好的調(diào)速性能，但其所占空間大、系統(tǒng)運(yùn)行麻煩、運(yùn)行的時(shí)候有雜音、而且其運(yùn)行效率低、維護(hù)起來(lái)也不方便。 但是 改變 電樞電路電阻大小的 方式其 缺點(diǎn) 不少 ，所以現(xiàn)在 不常 使用這個(gè)方 式 來(lái)控制轉(zhuǎn)速；因?yàn)槿醮耪{(diào)速范圍小，需要與調(diào)壓調(diào)速配合使用，這反而多此一舉；于是，自動(dòng)調(diào)速 6 系統(tǒng)主要以調(diào)壓調(diào)速為主，所以本次選 用第一種方法。上述可以說(shuō)是直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。在其上安置著兩個(gè)固定電刷 B1 和 B2，每次電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈就可以經(jīng)電刷 和 換向片來(lái)與外電路進(jìn)行接通 [12]。級(jí)直流電機(jī)模型中，轉(zhuǎn)子以及定子中間存有空隙。 編寫(xiě)單片機(jī)軟件程序，繪制電路原理圖。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)用軟件產(chǎn)生 PWM 信 號(hào)，并且通過(guò)單片機(jī)對(duì) L298 驅(qū)動(dòng)芯片的信號(hào)傳輸達(dá)到對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)和停止，加速和減速。隨著 PWM 技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)直流電機(jī)調(diào)速也正向著脈寬調(diào)制方向發(fā)展。 數(shù)字直流調(diào)速裝置，從技術(shù)上它能成功的做到從給定信號(hào)、調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定、直到觸發(fā)脈沖的數(shù)字化，使用通用硬件平臺(tái)軟件程序控制一定范圍功率和電流大小的直流電機(jī)，同 3 一臺(tái)控制器甚至可以僅通過(guò)參數(shù)設(shè)定和使用不同的軟件版本對(duì)不同類型的 被控對(duì)象進(jìn)行控制，強(qiáng)大的通訊功能是它易于和其他各種器件通訊組成整個(gè)工業(yè)控制過(guò)程系統(tǒng)，而且具有操作簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其是方便靈活的調(diào)試方法、完善的保護(hù)功能、長(zhǎng)期工作的高可靠性和整個(gè)控制器體積小型化，彌補(bǔ)了模擬直流調(diào)速控制系統(tǒng)的不完善、調(diào)試不方便、體積大等不足之處，且數(shù)字控制系統(tǒng)表現(xiàn)出另外一些優(yōu)點(diǎn)，如查找故障迅速、維護(hù)簡(jiǎn)單，使其具備了廣闊的應(yīng)用前景 [9]。同時(shí)，控制電路也實(shí)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(diǎn)：維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第二， 30 年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)，配合采用電磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易的將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的止動(dòng)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(guān)斷能力的器件，取消了原來(lái)普通晶閘管系統(tǒng)所必須的換相電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，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(lái)，電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)和改變著電機(jī)控制的面貌和應(yīng)用。所以其安全性不高。 其 采用微機(jī)控制后， 讓調(diào)速系統(tǒng) 完成 全數(shù)字化 運(yùn)作 ， 而且其 結(jié)構(gòu) 不復(fù)雜 、 安全性 高、操作 不難 ,其每個(gè) 指標(biāo) 都可以很好完成現(xiàn)實(shí) 生產(chǎn)中高性能電氣傳動(dòng)的要求 [3]。 PWM控制即通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值 ） [2]。 由 單片機(jī) 以及 電力電子技術(shù) 廣泛 應(yīng) 用， 讓 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)從 以前 模擬化向 現(xiàn)在的 數(shù)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 ................................