【正文】 } } /********************************電機(jī)控制函數(shù) *********************************/ /***************************串口中斷 *****************************************/// void Serial_Communication(void)interrupt 4//設(shè)定串行口中斷 { RI=0。//計(jì)數(shù)初始化 Serial_Init()。//初始化計(jì)時(shí)器 0，產(chǎn)生 1ms 計(jì)數(shù)中斷 void Show(void)。//定義一個(gè)變量用于存儲(chǔ) SBUF /******************************************************************/ void Key_Board(void)。//正反轉(zhuǎn)標(biāo)志位 /********************顯示專用變量 ********************************/ int Show_Num=0。//設(shè)定模式開關(guān)標(biāo)志， 1 為開啟 int G_Num=0。//設(shè)定模式 sbit K_count=P3^2。//加速 sbit Key2=P3^4。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。也歡迎熟悉這方面的老師和同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)和修正。然后是對(duì)該系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 43 按鍵 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 由于不能使用實(shí)際的光電開關(guān)進(jìn)行仿真，所以采用了一 個(gè)普通開關(guān)盡心模擬，在實(shí)際操作中只需要將該開關(guān)換成光電模塊即可，如圖 44 所示： 圖 44 光電對(duì)管 當(dāng)按下光電開關(guān)時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的光柵會(huì)通過(guò)遮擋光線進(jìn)而改變光柵開關(guān)的狀態(tài)，使其產(chǎn)生脈沖，再通過(guò)系統(tǒng)的處理生成相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速情況，如下圖，表示當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速為 22 轉(zhuǎn) /s。具體仿真結(jié)果如下 文所述 ： 系統(tǒng)軟件的編寫選擇了 C 語(yǔ)言，因?yàn)槠渚哂泻?jiǎn)單，方便的特點(diǎn)，能夠高效的完成規(guī)定動(dòng)作。其工作原理如圖 316 所示： 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 圖 316 光電開關(guān)邏輯圖 硬件實(shí)現(xiàn) 由上文所述設(shè)計(jì)思路，實(shí)際電路如下，其中由于光電開關(guān)難以在 proteus 中進(jìn)行仿真，所以改由按鍵 K_Count 代替其作用，進(jìn)行仿真。本文就是采用了它的一種改進(jìn)版本。如圖 314所示 ： Q4Q2Q1+Q3++ 8 8 . 8 圖 314 H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路 通常為了使電機(jī)正常工作， 需要在兩端分別加上一個(gè)高低電壓，用以控制其電流的轉(zhuǎn)動(dòng)。能達(dá)到這種功能的驅(qū)動(dòng)電路很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，在綜合考慮成 本和性能之后，本系統(tǒng)采用了 H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路。 [4] 目前較為常用的 串口 有 9針串口（ DB9）和 25針串口（ DB25），通信距離較近時(shí) (12m)，可以用電纜線直接連接 標(biāo)準(zhǔn) RS232 端口 (RS422,RS485 較遠(yuǎn) )，若距離較遠(yuǎn)，需附加 調(diào)制解調(diào)器 （ MODEM）或其他相關(guān)設(shè)備。它的全名是 “ 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 （ DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（ DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換 接口技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn) ” 。串行接口按電氣 標(biāo)準(zhǔn) 及協(xié)議來(lái)分包括 RS232C、 RS42 RS485 等。異步串行是指 UART（ Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用異步接收 /發(fā)送。幾乎遍布了人類生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。 單工即只能支持一個(gè)固定方向的通信，雖然在一些固定的場(chǎng)合已經(jīng)足夠使用，但在絕大多數(shù)場(chǎng)合都是不夠的。串行 接口 Serial Interface 是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì) 傳輸 線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于近距離通信，但傳送速度較慢。 ② 方式 1 和方式 3 的波特率可變，由定時(shí)器 1 的溢出率決定。當(dāng) PS=1，設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)；當(dāng) PS =0，設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)。定時(shí)器寄存器用來(lái)設(shè)定波特率。當(dāng) PD=1 時(shí)，進(jìn)入掉電方式。 SMOD=1，當(dāng)串行口工作于方式 3 時(shí)，波特率加倍。 CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件對(duì) RI 清零。當(dāng) CPU 發(fā)送完一串行數(shù)據(jù)后，此時(shí) SBUF 寄存器為空，硬件使 TI 置 1，請(qǐng)求中斷。 TB8 ：在方式 3 中， TB8 是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)。接收機(jī)的串行口工作于方式 2 或 3， SM2=1 時(shí)，只有當(dāng)接收到第 9 位數(shù)據(jù)（ RB8）為 1 時(shí)，才把接收到的前 8 位數(shù)據(jù)送入 SBUF，且置位 RI 發(fā)出中斷申請(qǐng)引發(fā)串行接收中斷，否則會(huì)將接受到的數(shù)據(jù)放棄。 表 32 串行口工作方式控制位 SM0 SM1 工作方式 功能 波特率 0 0 方式 0 同步移 位寄存器輸出方式 f/12 0 1 方式 1 10位異步通信方式 可變，取決于定時(shí)器 1溢出率 1 0 方式 2 11位異步通信方式 f/32 或 f/64 1 1 方式 3 11位異步通信方式 可變，取決于定時(shí)器 1溢出率 其中， fOSC 為單片機(jī)的時(shí)鐘頻率；波特率指串行口每秒鐘發(fā)送（或接收）的位數(shù)。從而控制外部?jī)蓷l獨(dú)立的收發(fā)信號(hào)線 RXD（ ）、 TXD（ ），同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工。串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地按順序傳送的通信方式，其突出優(yōu)點(diǎn)是只需一根傳輸線，可大大降低硬件成本，適合遠(yuǎn)距離通信。在使用過(guò)程中本人曾用過(guò) 10μF的代替。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 11 引腳（ T1IN）、 10 引腳（ T2IN）輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 14 腳（ T1OUT）、 7 腳（ T2OUT）送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232數(shù)據(jù)從 13 引腳（ R1IN）、 8 引腳（ R2IN）輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 12 引腳 （ R1OUT）、 9 引腳（ R2OUT）輸出。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。其總電路圖如圖 310 所示 ： 圖 310 串行接口邏輯圖 元件 MAX232 MAX232 芯片是美信（ MAXIM）公司專為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5v 單電源供電 。在與其他系統(tǒng)的交互中，本系統(tǒng)可以上傳數(shù)據(jù)以及接受指令。 當(dāng)使能端呈 高電平時(shí)，鎖存器中的內(nèi)容可以更新，而在返回低電平的瞬間實(shí)現(xiàn)鎖存。 5）結(jié)束刷新，并等待下一個(gè)刷新信號(hào)的到來(lái)，再次從第二步開始循環(huán)。總體結(jié)構(gòu)如圖 37 所示： 圖 37 顯示模塊工作原理 動(dòng)態(tài)刷新方式顯示數(shù)據(jù)的工作流程如下 1）打開顯示模塊 2）收到顯示器刷新請(qǐng)求。 XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時(shí)反饋電路。 VCC 為 +5V 電源線， VSS 為接地線。 ：這組引腳的第一功能可以作為通用的 I/O 使用。 中斷控制系統(tǒng)：該芯片 擁有比較豐富的中斷源， 共有 5 個(gè)， 其中 外部中斷 2個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)和串行中斷 1 個(gè)。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：芯片中共有 256 個(gè) RAM 單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128 個(gè)單元，其地址為 00H—7FH。 PWM 的實(shí)現(xiàn) 圖 32 PWM 軟件實(shí)現(xiàn)邏輯框圖 初始化 達(dá)到占空比 等待 1ms N 停轉(zhuǎn) Y 達(dá)到 100ms 等待 1ms N Y 開始 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 脈沖發(fā)生器主要由單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)時(shí)器 0 實(shí)現(xiàn)，精確度達(dá)到了毫秒級(jí)，主要有軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比的控制。 由上面的公式 我們可以預(yù)見 ，當(dāng)改變占空比 T = H/ (H+L)時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Va verge ，從而達(dá)到 控制轉(zhuǎn)動(dòng)速度的目標(biāo) 。 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的 調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi) “接通 ”和 “斷開 ”時(shí)間的長(zhǎng)短。 PWM 控制技術(shù) 以其控制簡(jiǎn)單，靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為 電力電子技術(shù)最 廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。 電機(jī)：系統(tǒng)的控制目標(biāo)。 邏輯上位機(jī)：在工作狀態(tài) 下系統(tǒng)是默認(rèn)存在上位機(jī)的，當(dāng)在串行接口接收到有效命令時(shí)，即開始執(zhí)行相應(yīng)的指令，完成要求后，再將結(jié)果反饋到上位機(jī)。而在轉(zhuǎn)速超過(guò)要求時(shí)系統(tǒng)又會(huì)逐級(jí)減小占空比，直到達(dá)到要求或占空比為零，甚至輸出反向轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，而完成對(duì)電機(jī)制動(dòng)。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。因此，PWM 又被稱為 “開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置 ”。四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2章 總體電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。 本章小節(jié) 本章先分析了直流電機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)中不可或缺的位置，在日常生活中扮演的重要角色，比較詳細(xì)的闡述了其 在各個(gè)方面的應(yīng)用。由于科學(xué)技術(shù)的 飛速 發(fā)展已經(jīng) 開始模糊了學(xué)科之間的 界限 ，現(xiàn)代控制理論思想 很可能 會(huì)成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的 主流方向。 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用 的 模擬元件，雖在一定程度上 可以 滿足生產(chǎn)要求，但是因?yàn)樵?的 老化和外界干擾 的 影響， 以及 線路復(fù)雜、通用性差，控制 效果 易 受到元 件性能 ，天氣， 溫度等 方面 因素的影響， 所以 系統(tǒng)的可靠性 方面十分的不理想 ，甚至事故 頻出 。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速依然是建立在 交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ) 上 。 PWM 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì) 80 年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。 Serial port munication 張平：數(shù)字式直流電機(jī)控速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 摘要 ........................................................ II Abstract .................................................... III 第 1章 引 言 .................................................. 1 設(shè)計(jì)背景 ................................................................................................................1 目的和意義 .............................................................................................................1 研究方法 .................................................................................................................2 本章小節(jié) ................................................................................................................2 第 2章 總體電路設(shè)計(jì) ............................................ 3 系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)介 ...................................................................................................3 系統(tǒng)框圖 ................................................................................................................4 本章小結(jié) ................................................................................................................5 PWM 信號(hào) 發(fā)生電路 .................................................................................................6 PWM 的基本原理 ..........................................................................