【正文】 。其運(yùn)算公式為： ?)(nu (42) 其程序流程如圖 42 所示。在設(shè)計中采用了 光電編碼 器做為測速裝置，其計算公式為： v= 60??tNn r/min (41) 速度 v 的誤差主要取決于圓盤邊緣上的凹槽數(shù)，為了減少系統(tǒng)誤差應(yīng)盡量提高凹槽的數(shù)量，在本次設(shè)計中取凹槽數(shù) N 為 120，采樣時間 t 為 ，則速度計算具體程序流程如圖 31 所示。 通過固定芯片對整流后的電壓進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓處理（如 781 7805 等），此種方案可靠性、安全性高，對能源的利用率高，并且電路簡單容易實現(xiàn)。在此選用光耦 TLP5211 芯片 ,其耐壓和速度都符合電路的要求。 圖 29 按鍵接口電路 表 35 鍵盤各按鍵的功能定義 按鍵 鍵名 功能 Start 啟動鍵 使電動機(jī)啟動 Stop 停止鍵 使系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入設(shè)置狀態(tài) Positive amp。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 （ 2） 判斷閉合鍵所在的位置，在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過程。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4 根行線相交叉的 4 個按鍵之中。 逐行（或列）掃描查詢法 ， 過程如下。 采用 掃描法 ： 掃描法的特點是逐行（或逐列）掃描查詢，這時相應(yīng)行（或列）應(yīng)有上拉電阻接高電平。當(dāng) RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù) 6 E 使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令 714 DB0DB7 8 位雙向數(shù)據(jù)線 1520 空腳 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 34 指令作 用表 指令 作用 1 清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 2 光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 3 光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。共有 20 個引腳 [8]，其引腳名稱及引腳編號的對應(yīng)關(guān)系如圖 ，引腳功能如表 所示。 根據(jù)設(shè)計要求顯示系統(tǒng)各項參數(shù)和電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，因此本設(shè)計選擇常用的 4 行 16個字 12864LCD 液晶模塊。 即被檢測電流與 A / D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量間建立了一一對應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)被檢測的電流為 3 0 A 時， D = 0 ；當(dāng)被檢測的電流為 0A 時， D=128；當(dāng)被檢測的電流為 30A時， D =256， 被檢測電流的大小通過 ACS712 和 ADC0809 轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后輸入到單片機(jī)進(jìn)行處理。 VOUT 的輸出范圍為 ～ ，量程為 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 4V，若采用 8 位的 ADC時，量化單位 Δ =4/256V= 小于 ACS712 的輸出靈敏度，即用 8 位的 ADC在轉(zhuǎn)換精度上可以滿足需要． 設(shè)計中 ADC0809 的 VCC=5V， VREF(+)=， VREF( )= 0 . 5 V ，根據(jù) A D C 0 8 0 9 的特性， ADC0809 輸入的模擬量 VIN 和輸出的數(shù)字量 D 之間的關(guān)系為： D= (VIN VREF()) 28/ (VREF(+)VREF())=64VIN 32。 ACS712檢測靈敏度與電流關(guān)系的特性曲線，輸出靈敏度約為 66 mV/A，受溫度的影響很小 . 2 ACS712 與 ADC0809 接口 ACS712 的典型應(yīng)用被檢測的電流由 IP+端輸入 ， IP端輸出， VIOUT 輸出一模擬電壓，該電壓在指定的檢測范圍內(nèi)和被檢測的直流或交流電流 IP呈線性關(guān)系， CF用于噪聲管理，提高輸出的精度。 工作特性 工作的溫度范圍為 40℃ 到 85℃ ，為 ACS712輸出電壓與檢測電流關(guān)系的特性曲線 在檢測范圍 177。 ACS712 內(nèi)含一個電阻 RF(INT)和一個緩沖放大器，用戶可以通過 FITER 引腳（第 6 腳）外接一個容 CFRF(INT)組成一個簡單的外接 RC 低通濾波器，由于內(nèi)部緩沖放大器能消除因芯片內(nèi)部電阻和接口負(fù)載分壓所造成的輸出衰減，所以外接的 RC 低 通濾波器不會影響信號的衰減，且可進(jìn)一步降低輸出噪音并改善低電流精確度。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場，能夠被片內(nèi)的霍爾 IC 感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為成比例的電壓。被測電流流經(jīng)的通路的內(nèi)電阻通常是 Ω，具有較低 的功耗。 其中 被測電流輸入或輸出引腳 均內(nèi)置有保險，為待測電流的兩個輸入端，當(dāng)檢測直流電流時， IP+、 IP分別為待測電流的輸入端和輸出端。 主要特點： (1) 對應(yīng)步進(jìn)輸入電流，輸出上升時間為 5μs （ 2） 50 千赫帶寬 （ 3） 總輸出誤差最大為 4% （ 4） 高輸出靈敏度 66mV/A～ 185 mV/A 主要應(yīng)用于載荷檢測和管理、 電動機(jī)控制、過電流故障保護(hù) 和 開關(guān)式電源 等，特別是那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用中。接口裝置在系統(tǒng)軟件的控制下 , 實現(xiàn)對 SSI接口光電編器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示及輸出等操作。數(shù)據(jù)采集電路圖如圖 4。 由于編碼器 R O Q 425 的輸出信號是符合 R S485 協(xié)議的電平 , 因而需將其轉(zhuǎn)換成可以輸入單片機(jī)的電平。 (4)信號輸入 : TTL 時鐘信號 。 主要參數(shù)指標(biāo)： (1)共有 4096( 12 位 ) 圈 , 每圈有 8192( 13 位 ) 個位置值； (2)工作電壓 : 10V ～ 30V 。因其結(jié)構(gòu)簡單、計量精度高、壽命長等優(yōu)點 , 近年來在數(shù)控機(jī)床的精密定位方面使用較多。 速度檢測用光電編碼器。 CONTROL 為高電平時，為低電平時，則對抑制線 INH1和 INH2有抑制作用，從而可對電動機(jī)和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。為了獲得電動機(jī)良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，通過 2個 PWM 斬波器控制電動波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，晶片內(nèi)部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。 L298N 的工作原理介紹 主要參數(shù)指標(biāo) ： (1).驅(qū)動芯片： L298N 雙 H 橋直流電機(jī)驅(qū)動芯片 (2).驅(qū)動部分端子供電范圍 Vs：＋ 5V～＋ 35V ； 如需要板內(nèi)取電，則供電范圍 Vs：+7V～ +35V (3).驅(qū)動部分峰值電流 Io： 2A (4).邏輯部分端子供電范圍 Vss：＋ 5V～＋ 7V（可板內(nèi)取電＋ 5V） (5).邏輯部分工作電流范圍 :0～ 36mA (6).控制信號輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤Vin≤ 高電平： ≤Vin≤Vss (7).使能信號輸入電壓范圍： 低電平：－ ≤Vin≤（控制信號無效） 高電平： ≤Vin≤Vss（控制信號有效） (8).最大功耗： 20W（溫度 T＝ 75℃ 時） L298的內(nèi)部有變換器。 轉(zhuǎn)換時間： 指從輸入啟動轉(zhuǎn)換信號開始到轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出量為止的時間是100us。 (5) 根據(jù) EOC 信號來判斷是否轉(zhuǎn)換完畢。 (3) 送要轉(zhuǎn)換到 IN0 的地址到 A， B， C 端口上， A,B,C 都接地。 ADC0809 應(yīng)用說明 (1) ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 主要參數(shù)指標(biāo) （ 1） 工作電壓： +5V，參考電壓標(biāo)準(zhǔn)值 +5V； （ 2） 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容； （ 3） 帶有鎖存功能的 8 路模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)，對 8 路 0～ 5V模擬量進(jìn)行分時轉(zhuǎn)換； （ 4） 分辨率： 8 位，轉(zhuǎn)換時間： 100us； （ 5） 輸出具有三態(tài)鎖存 /緩沖功能； （ 6） 不可調(diào)誤差： 177。多路開關(guān)可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 22 AT89S51 引腳圖 RESET：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。 ， 和 做為 1602 液晶顯示的控制信號口， ， 和 作為單片機(jī)控制 L298 的輸出口和 PWM 的輸出口。當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 它外接 4*4 鍵盤，作為信號的輸入口。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 它外接 1062LCD 液晶顯示，和 AD0809 的信號輸入口 D0~D7。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 ．主要 性能參數(shù) ： (1)與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 (2)4K 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ ISP） Flash 閃速存儲器 (3) (4)全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz (5)三級程序加密鎖 (6)128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM (7)32 個 可編程 I/O 口線 (8)2 個 16 位定時 /計數(shù)器 (9)6 個中斷源 （ 10） 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 在系統(tǒng)中的應(yīng)用說明 VCC：供電電壓。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。采用AT89S51 作為系統(tǒng)控制器。在運(yùn)行過程中控制器產(chǎn)生PWM 脈沖送到電機(jī)驅(qū)動電路中，經(jīng)過放大后控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，同時利用速度檢測模塊將當(dāng)前 轉(zhuǎn)速反饋到控制器中，控制器經(jīng)過數(shù)字 PID 運(yùn)算后改變 PWM 脈沖的占空比，實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速實時控制的目的。 P I D位 置 算 法控 制 器 被 控 對 象r ( t )+e ( t ) uc ( t ) 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 3 章 設(shè)計方案 選擇 系統(tǒng)設(shè)計方案 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)和要求，設(shè)計系統(tǒng)方框圖如 圖 21 所示 。小慣量如：一個小電機(jī)閉環(huán)控制，一般 P在（ 10）之間 ,I 在（ 0、 5）之間 ,D 在（ 、 1）之間 ,具體參數(shù)要在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試。 PID 參數(shù)是根據(jù)控制對象的慣量來確定的。 （ 4） 引入適當(dāng)?shù)膶嶋H微分系數(shù) KD 和實際微分時間 TD，此時可適當(dāng)增大比例系數(shù)KP 和積分系數(shù) KI。否則，將原比例系數(shù) KP增大一些，再調(diào)整積分系數(shù) KI，力求改善控制過程。 （ 2） 取比例系數(shù) KP為當(dāng)前的值乘以 ，由小到大增加積分系數(shù) KI，同樣讓擾動信號作階躍變化，直至求得滿意的控制過程。 經(jīng)驗法是靠工作人員的經(jīng)驗及對工藝的熟悉程度，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，來調(diào)整 P、 I、 D 三者參數(shù)的大小的。因此，實際用得較多 的還是工程整定法。 PID 調(diào)節(jié)器的參