【正文】 。我謝謝你們，我親愛的老師和同學(xué)們，并深深的祝福你們好人一生平安。 謝謝你們在我大學(xué)生涯中為我付出的種種艱辛與汗水。同時在對硬件電路設(shè)計的過程中，鞏固了我的專業(yè)課知識，使自己受益匪淺。 通過本次設(shè)計，加強(qiáng)了我對單片機(jī)應(yīng)用知識的掌握，同時了解了目前工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)字化系統(tǒng)的重要性，使我 對使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動化控制的設(shè)計過程有了全面地了解。轉(zhuǎn)速控制精度在+1轉(zhuǎn) /秒。本系統(tǒng)采用單片機(jī)STC12C5A60S2 作為控制器，包括按鍵電路、數(shù)據(jù)采集電路、液晶顯示電路、驅(qū)動電路等。 25 參考文獻(xiàn) [1]徐科軍 .傳感器 與檢測技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， 2020,9 [2]陳伯時 .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].機(jī)械工業(yè)出版社， 2020,2 [3]胡壽松 .自動控制原理 [M].科學(xué)出版社， 2020,6 [4]華成英 .童詩白 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M].高等教育出版社， 2020,5 [5]鄭郁正 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].四川大學(xué)出版社， 2020,9 [6]牛昱光 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， 26 致 謝 在論文既將完成之際，我想對這段時間給予我極大支持，并在論文撰寫過程中給予我極大幫助的 侯芳林 老師以及 三 年當(dāng)中傳授我廣泛識的各科老師和曾給予過我鼓勵的廣大師兄師姐們，忠心的說一聲謝謝。速度調(diào)節(jié)時間過長，在更改占空比調(diào)試的程序段后，效果有所改善。 解決方案：更換完好的相同型號的單片機(jī) 檢驗：電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求的效果。 電機(jī)調(diào)試 在聯(lián)調(diào)時，發(fā)現(xiàn)電機(jī)不能反轉(zhuǎn)。 解決方案：在按鍵程序中增加了去抖動。當(dāng)出現(xiàn)脫機(jī)運(yùn)行故障時應(yīng)該考慮 [6]： 1) 程序固化有無錯誤； 2) 在聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試時，未涉及的電路部分有無錯誤； 3) 單片機(jī)比仿真頭的驅(qū)動能力差，可能因此而影響系統(tǒng)的運(yùn)行。一般來說，經(jīng)開發(fā)裝置調(diào)試合格的軟、硬件，脫機(jī)后應(yīng)該正常運(yùn)行。 電機(jī)驅(qū)動模塊調(diào)試 在單片機(jī)內(nèi)相關(guān)寄存器寫入 PWM 輸出控制字，編寫完成測試程序并導(dǎo)入單片機(jī)，上電后用示波器觀察單片機(jī) PWM 輸出口是否輸出了程序所設(shè)置的 PWM 波，觀察后發(fā)現(xiàn)有 PWM 波輸出；用萬 用表觀察 L298 芯片的輸出口，發(fā)現(xiàn)輸出口有電壓輸出，且和程序設(shè)置的 PWM 占空比相對應(yīng)。 軟件調(diào)試 單片機(jī)控制模塊軟件調(diào)試 經(jīng)過硬件調(diào)試之后，電路板的某些模塊必須要結(jié)合軟件調(diào)試才能確定能否具有設(shè)計的功能。由此可以區(qū)別出那個是常閉觸點(diǎn)，那個是常開觸點(diǎn)。 單片機(jī)起振的條件是 XTAL XTAL1 端的電壓為 2V 左 右，測得結(jié)果滿足起振條件；電路中采用高電平復(fù)位，復(fù)位鍵沒按下時 RST 為低電平，復(fù)位電路正確。 單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試 用萬用表檢查單片機(jī)的 VCC、 RST、 XTAL2 和 XTAL1 端的電壓，看是否滿足最小系統(tǒng)的要求。 檢驗：改進(jìn)后電壓單獨(dú)測試時，沒有明顯交流成分。 解決方案：模擬和數(shù)字分開供電。 硬件調(diào)試 電源模塊調(diào)試 加電對電源單獨(dú)調(diào)試，通過示波器檢測電源中的交流成分，沒有明顯的發(fā)現(xiàn)。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計與軟件設(shè)計中存在的錯誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問題，以便修改設(shè)計，最終使系統(tǒng)能正確地工作。 22 進(jìn) 入 中 斷重 裝 定 時 器 值中 斷 次 數(shù) 加 1讀 取 計 數(shù) 器 值中 斷 次 數(shù)= 5 0 0 ？跳 出 中 斷清 零 中 斷 次 數(shù)顯 示 速 度YN 圖 轉(zhuǎn)速檢測子 程序 23 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開發(fā)的重要環(huán)節(jié)。如圖 所示。按鍵查詢方式 采用逐個掃描，當(dāng)有按鍵按下時，按鍵子程序返回的是相應(yīng)鍵碼；當(dāng)沒有按鍵按下時，按鍵子程序返回的是空值。當(dāng)需要改變電機(jī)轉(zhuǎn)動方向時，兩個引腳的輸出相反。在調(diào)速時， IN1 與 IN2 引腳一個為低電平，另一個為高電平。 I N P U T +I N P U T E N a b l eI N 15I N 27I N 31 0I N 41 2E N A6E N B1 1S E N S E B1 5o u t 41 4o u t 31 3o u t 23o u t 12Logic vss9GND8Power VSS4S E N S E A1U 1L 2 9 8O u t p u t +O u t p u t + 1 2+ 5R 1 21 RC i r c u t c o n t r o l1122334455K 1R E L A Y S P D TD 11 N 5 8 1 9D 21 N 5 8 1 9D 31 N 5 8 1 9D 41 N 5 8 1 9J 1 0C O N 3J 9C O N 3J 1 1C O N 2在 背 面 之 間 加 濾 波 電 容 圖 驅(qū)動電路 系統(tǒng)總體程序框圖 本系統(tǒng)直接應(yīng)用 STC12C5A60S2 的軟件方法實(shí)現(xiàn) PWM 信號的輸出，這比硬件實(shí)現(xiàn) PWM 信號成本低、限制少、實(shí)現(xiàn) 便捷。 Keil C51 提供了一個集成開發(fā)環(huán)境（ Integrated Development Environment, IDE）μ Vision，包括 C51 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。其中 D D D D4四個二極管用于保護(hù) L298。 IN1— IN4 輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平信號，用來控制 H橋的開與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)， ENA、 ENB 引腳則為使 能控制端，用來輸入 PWM信號實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。 L298 內(nèi)部的每個 H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（ SENSEA 和 SENSEB）用來連接電阻檢測電流。 17 L e d 1L E DL e d 2L E DR 12 0 0R 22 0 0+ 5i n +5i n 6O u t p u t 27V+8V4L M 3 5 8 BL M 3 5 8R 55 KH R e dH R e d+ 5+ 5R 3RS i n g a lR5 0 K 圖 速度檢測電路 電機(jī)驅(qū)動電路 L298 是由達(dá)林頓管組成的雙 H 橋高電壓大電流集成 PWM 電路， PWM 電路由四個大功率晶體管組成的 H 橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片 機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入脈沖的占空比，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這樣，電機(jī)每轉(zhuǎn)動一圈，發(fā)射管的光線會照射到接收管兩次，接收管就會產(chǎn)生兩個電信號脈沖，經(jīng)過比較器整形后接入控制器。 本設(shè)計中，采用了脈沖式光電傳感器中的紅外對管進(jìn)行測速。 + 1 2C i r c u t c o n t r o l1122334455K 1R E L A Y S P D Ti n +5i n 6O u t p u t 27V+8V4U BL M 3 5 8123I C 2T L 4 3 1R 82 0 0R 92 0 k+ 5r e f+ 5Q 38 0 5 0R 1 01 0 0R 1 12 0 0+ 5 圖 速度檢測電路 脈沖式光電傳感器的作用原理是光電器件的輸出僅有兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，也就是“通”與“斷”的開關(guān)狀態(tài)，即光電器件接受光照時，有電信號輸出；光電器件不接受光照時，無信號輸出。這時，驅(qū)動電路與電源斷開。如果驅(qū)動電路工作在正常狀態(tài)， LM358 輸出電壓為低電平，三極管 8050 工作在截止?fàn)顟B(tài)，繼電器工作在“常閉狀態(tài)”。 本設(shè)計通過繼電器，用 5V 電壓控制 12V 的電機(jī)驅(qū)動電壓，由電路 A 設(shè)定基準(zhǔn)電壓，正常狀態(tài)下 L298 第 15腳與第 1腳的輸出電壓在 1~ 之間，所以在 16 電路 A設(shè)置基準(zhǔn)電壓為 。這樣吸合、 釋放 ，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸 引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（ 常開觸點(diǎn) ）吸合。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用 [4]。 P2.1 P2.4 加速度 啟動 電機(jī)右轉(zhuǎn) 減速度 停止 電機(jī)左轉(zhuǎn) 表 按鍵與 I/O 口對應(yīng)關(guān)系