【正文】 在論文完成之際，我還要感謝所有任課老師和教輔人員對我在學(xué)習(xí)和生活中的關(guān)心和教誨，特向他們的精心授業(yè)和辛勤工作，表示深深的敬意和感謝！本文在寫作過程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，主要文獻(xiàn)資料已經(jīng)列出來，本文的有些句子或段落引自這些參考文獻(xiàn)，在此向所有的作者表示深深的感謝。張老師授嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、精益求精的精神給我留下了深刻的印象，并對我的學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大地促進(jìn)作用。參考文獻(xiàn)[1] 王東峰,王會良, 語言應(yīng)用100 例[M].第1 :電子工業(yè)出版社,2009.[2] [J].機床電器,2008,(01):4547.[3] 的直流電機PWM 調(diào)速系統(tǒng)[J].技術(shù)研發(fā)，2008，（10）：7376.[4] 韓新紅，華云松，[J].信息通信，2010，（01）：3335[5] 胡祝兵. 基于單片機控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2008,10(01):2729.[6] 胡大可. MSP430系列超低功耗16位單片機[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.[7] 左玉蘭,馬宗龍. 直流電機調(diào)速系統(tǒng)的單片機控制[J]. 集成電路應(yīng)用，1999.　[8] 王福瑞. 單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999.[9] 張萌，和湘，. 清華大學(xué)出版社.[10] . 清華大學(xué)出版社.[11] [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991.[12] 李智奇,白小平. MSP430系列超低功耗單片機原理與系統(tǒng)設(shè)計[M] 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.[13] 謝興紅. 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測速電路在硬件設(shè)計中要求將電機的速度檢測出來，并實時的顯示在LED上，測速電路如圖313。如果直接給LED選通端接5V電壓，LED可能會燒毀。設(shè)計中我采用了通過控制三極管來選通LED的方法。、它們所對應(yīng)的LED顯示電機的轉(zhuǎn)速。 (4)RBO：滅零輸出，它和滅燈輸入BI共用一端，兩者配合使用，可以實現(xiàn)多位數(shù)碼顯示的滅零控制。當(dāng)對每一位A3，A2，A1，A0均為0時，本應(yīng)顯示0，但是在RBI=0作用下，使譯碼器輸出全為高電平。BI=0時，不論LT和輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為高電平，使共陽極數(shù)碼管熄滅。當(dāng)LT=0時，無論輸入A3，A2，A1，A0為何種狀態(tài)，譯碼器輸出均為低電平，若驅(qū)動的數(shù)碼管正常，是顯示8。下面是74LS47幾個引腳的介紹。74LS47是BCD7段數(shù)碼管譯碼器/驅(qū)動器，74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，然后我們就能看到從09的數(shù)字。圖311 L298控制時序圖 LED顯示在顯示中使用共陽數(shù)碼管顯示直流電動機的轉(zhuǎn)速，為了節(jié)省I/O口，我們使用74LS47來把BCD碼轉(zhuǎn)換成七段LED顯示，所以在單片機中輸出轉(zhuǎn)速的數(shù)值要用BCD表示。圖311為L298內(nèi)部三極管根據(jù)輸入信號變化的時序圖。當(dāng)ININ2輸入狀態(tài)不同時，電機旋轉(zhuǎn)，且電機旋轉(zhuǎn)方向與高電平控制有關(guān)，即當(dāng)IN1為高電平IN2為低電平時電機正轉(zhuǎn)，當(dāng)IN2為高電平IN1為低電平時電機反轉(zhuǎn)；當(dāng)ININ2輸入狀態(tài)相同時電機快速停止。其中H表示控制輸入端為高電平，L表示低電平，X表示為低電平或者高電平。ENA接PWM波，控制電機的轉(zhuǎn)速；ININ2用來組合控制電機的轉(zhuǎn)向。對于另外一個模塊的三個引腳選擇懸空。L298內(nèi)部有2個功能完全相同的驅(qū)動模塊，每個模塊能控制一個直流電機調(diào)速。L298的兩個輸出與電機的兩端相連。以確定直流電機的正反轉(zhuǎn)方向。以電機正轉(zhuǎn)為例，當(dāng)IN1為高電平時，V1和V4導(dǎo)通時，V2和V3關(guān)斷，電機兩端加正向電壓，可以實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)。我們可以根據(jù)四個開關(guān)管進(jìn)行控制，使其能夠進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的調(diào)速功能控制。在L298的內(nèi)部集成有兩個橋式電路的電機驅(qū)動芯片，在此只用到了其中的一個。在TLP5211的輸出端接反相器74HC14后再送給電機驅(qū)動芯片L298的使能輸入端ENA來驅(qū)動電機。 電機驅(qū)動電路 電氣隔離電路光耦TLP521將控制電路與主電路隔離開，防止主電路對單片機造成沖擊，以確保單片機的正常工作。在MSP430單片機為核心的控制系統(tǒng)中，、單片機輪流檢測兩個輸入按鍵并且增加或減少捕獲／比較寄存器CCR1，從而改變PWM的占空比，進(jìn)而控制平均電壓的大小，正是由于平均電壓的變化可以對電機進(jìn)行調(diào)速，電機轉(zhuǎn)速能從0到最大值分256級調(diào)速。圖37 鍵盤電路圖在調(diào)速時可通過鍵盤對電機進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)、加速和減速控制。 鍵盤調(diào)速調(diào)速裝置主要是通過鍵盤來實現(xiàn)，按所期望的狀態(tài)按下所對應(yīng)鍵盤，電路圖如圖37。圖35 TimerA產(chǎn)生PWM波形圖36為計數(shù)器工作在增計數(shù)模式，輸出采用模式7的輸出波形?？衫眉拇嫫鰿CR0控制PWM波形的周期，CCR0值設(shè)置為255以定義TimerA可計數(shù)到256（8位），用寄存器CCR1控制占空比，當(dāng)改變CCR1的值時就可以改變TimerA產(chǎn)生的PWM信號的占空比。軟件自動檢查寄存器的值以確保它不會超過寄存器所保持的最大值和最小值，因此可防止翻轉(zhuǎn)。故采用輸出模式7。輸出在TAR的值等于CCRX時復(fù)位，當(dāng)TAR的值等于CCR0時置位。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，當(dāng)TAR的值等于CCR0時置位。輸出在TAR的值等于CCRX時復(fù)位，并保持復(fù)位直到選擇出另一種輸出模式。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，輸出信號周期是定時器周期的2倍。輸出在TAR的值等于CCRX時置位，當(dāng)TAR的值等于CCR0時復(fù)位。輸出在TAR的值等于CCRX時翻轉(zhuǎn)，當(dāng)TAR的值等于CCR0時復(fù)位。輸出信號在計數(shù)器TAR等于CCRX時置位，并保持置位到定時器置位或選擇另一輸出模式為止。8種輸出模式為：輸出模式0：輸出模式。D觸發(fā)器的輸出就是輸出信號源。這些模式與TAR、CCRx、CCR0有關(guān)，可產(chǎn)生基于EQUx的多種信號。(3)輸出單元每個捕獲/比較器模塊都包含一個輸出單元，用于產(chǎn)生用戶所需要的輸出信號。比較模式。捕獲模式。(2)捕獲/比較模塊TimerA有多個相同的捕獲/比較模塊，每個模塊都可用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生定時間隔，當(dāng)捕獲事件發(fā)生或定時時間到達(dá)時都將引起中斷。根據(jù)所要求的改變PWM波的占空比，只需要改變寄存器CCR1的值，CCR0的周期不變，所以可以采用增計數(shù)模式和連續(xù)計數(shù)模式。在該模式下，定時器先增計數(shù)到CCR0的值，然后反向減計數(shù)到0。這種模式適應(yīng)于定時周期為65536的連續(xù)計數(shù)情況。TimerA增計數(shù)模式的周期寄存器是16位的捕獲/比較寄存器CCRO。增計數(shù)模式：當(dāng)MC1=0,MC1=1時定時器工作在增計數(shù)模式。停止模式：當(dāng)MC1=0,MC1=0時定時器工作在停止模式。TimerA具有可選的8種輸出模式，支持PWM輸出。捕獲/比較器相互之間工作完全相互獨立。輸入的時鐘源具有4種選擇，所選定的時鐘源又可以4或8分頻作為計數(shù)頻率，TimerA可以通過選擇4種工作模式靈活的完成定時/計數(shù)功能。9) 具有8種輸出方式選擇，3個可配置輸出單元。7) 能捕獲外部事件發(fā)生的時間，鎖定其發(fā)生時的高低電平。5) 具有異步輸入、輸出鎖存功能。3) 具有3個或者5個可配置的捕獲/比較寄存器。 TimerA實現(xiàn)PWM1． MSP430單片機的TimerA特性1) 具有16位計數(shù)器，4種工作模式。故改變值就可以達(dá)到調(diào)壓的目的。 = (31)其中 = (32) 可定義為占空比。 圖34（a） PWM工作原理圖 圖34（b） PWM輸出波形圖假設(shè)Vi先導(dǎo)通T1秒，然后又關(guān)斷T2秒，如此反復(fù)進(jìn)行，可得到圖34(b)的波形圖。 PWM波調(diào)速 直流電機PWM的調(diào)速原理脈寬調(diào)制控制技術(shù)通常簡稱為PWM控制技術(shù)，是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，把直流電壓變成電壓脈沖列，控制電壓脈沖的寬度或周期已達(dá)到變壓目的，或控制電壓脈沖的寬度或周期以達(dá)到變壓變頻目的的一種控制技術(shù)。 圖33 (a) 高速晶體連接圖 圖33（b） 低速晶體連接圖如圖33（a）所示，XIN2和XOUT2連接高速晶體8MHZ, 同時附有兩個電容。它需要外接在XIN2和OUT2兩個引腳，而且必須外接電容。電容大小根據(jù)所接晶體頻率的高低來選擇。低頻振蕩器支持超低功耗，它在低頻模式下使用一個32KHZ的晶體，32KHZ的晶體連接在XIN和XOUT引腳上，不需要任何電容，在低頻模式下內(nèi)部集成了電容。外接震蕩元件一般選用晶體振蕩器。由圖32所示，當(dāng)按下RESET時低電平有效，RST高電平有效RST輸出，為單片機提供復(fù)位信號。供電失敗信號輸出。RST高電平有效RST輸出輸出為的補充，一旦RST為高，為低，反之亦然。PFI供電失敗信號輸入如果沒有使用該引腳可以將PFI連接至地或VCC。其集成有眾多組件，所以它可以有效的增強系統(tǒng)的可靠性及工作效率。圖32為復(fù)位電路圖。一般簡單的復(fù)位電路可以采用RC復(fù)位，但是很不穩(wěn)定，可靠性不高，尤其在高速和龐大的系統(tǒng)中使根本不能采用的，在MSP430系統(tǒng)中，我們都采用專門的復(fù)位芯片來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。為了使電源的輸出紋波較小和降低其對整個系統(tǒng)的干擾，在輸入端和輸出端連接兩個電容以濾除高頻和低頻干擾，在輸出端得到穩(wěn)定的直流工作電壓。其值可以根據(jù)輸出負(fù)載/溫度范圍的要求變動。SPX1117可以提供多種3引腳封裝，一個10uF的輸出電容可有效的保證穩(wěn)定性。SPX1117有很低的靜態(tài)電流。圖31（b） 單片機電源SPX1117是一個低功耗正向電壓調(diào)節(jié)器，它的一個特性是3端可調(diào)節(jié)（電壓可選：， V， V， V， V，及5 V）；。由于C1本身的電解比較大，對高頻交流成分的濾波效果比較差，所以為了改善濾波電路的高頻抑制特性，在C1旁邊并聯(lián)一個高頻濾波性能較好的小電容C2。圖31（a） 雙路穩(wěn)壓電源由上圖可見，這個雙路輸出的直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)十分簡單，只用了一個220V變12V的變壓器，一個整流橋，兩塊穩(wěn)壓集成電路（7812和7805）和4個電容。我們采用雙路輸出的直流穩(wěn)壓電源。如圖31 (a)雙路穩(wěn)壓電源，31 (b)單片機電源。 單片機的最小系統(tǒng)單片機MSP430F149的最小系統(tǒng)包括：電源、復(fù)位電路、晶體。在MSP430單片機為核心的控制系統(tǒng)中，MSP430F149的TimerA可以產(chǎn)生PWM波，通過設(shè)置的四個獨立性鍵盤，其中兩個用來改變單片機產(chǎn)生PWM的占空比， ，控制直流電機的轉(zhuǎn)速。第三章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計原理系統(tǒng)主要由MSP430單片機及其最小系統(tǒng)、直流電機、驅(qū)動、鍵盤、LED顯示、霍爾元件等組成。此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O接口線有確定的高電平。但每個按鍵必須占用一根I/O接口線，在案件數(shù)量較多時，I/O接口線浪費較大。每個獨立式按鍵單獨占有一根I/O接口線，每根I/O接口線的工作狀態(tài)不會影響其他I/O接口線的工作狀態(tài)。雖然獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤都要用到4個I/O口，但是應(yīng)用獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)簡單且不造成按鍵的浪費，故采用獨立式鍵盤。CS3020圖27 CS3020的外形 鍵盤的選擇鍵盤是計算機不可缺少的輸入設(shè)備，使實現(xiàn)人機對話的紐帶，借助鍵盤可以向計算機系統(tǒng)輸入程序、置數(shù)、送操作命令、控制程序的執(zhí)行走向等。CS3020外形如圖27。：CS3020典型應(yīng)用于無觸點開關(guān)、位置控制、轉(zhuǎn)速測量、隔離檢測、無刷電機等方面。稱為霍爾元件的靈敏度，它與元件材料的性質(zhì)、幾何尺寸有關(guān)?；魻栃?yīng)的產(chǎn)生