【正文】 ,14,15,16,17,18,19 Q0 to Q7 3態(tài)鎖存輸出 11 LE 鎖存使能輸入 10 GND 接地 (0V) 20 VCC 電源電壓 74HC573引腳圖如圖 214所示。特別適用于緩沖寄存器， I/O 通道，雙向總線驅動器和工作寄存器。輸出控制 對 鎖存器 的 內部工作 沒有影響 ，即老數(shù)據(jù)可以保 存以待下一次用 ， 即使 輸出被關閉，新數(shù)據(jù)也可 輸 入。 74HC573 原理說明 74HC573地址鎖存器 是透明的 D 型鎖存器，當使能（ G）為高時， Q 輸出 將隨數(shù)據(jù)（ D）輸入 的 變 化而變化 。 輸出能直接接到 CMOS， NMOS 和 TTL 接口上 。 三角波發(fā)生器 元件 表如表 24所示。 當定時電容上的電壓降到（ 1/3） VCC 時， IC1第 3腳又輸出高電平，重復上述過程。 它的工作原理是：如圖 ， 剛接通電源 時 ，定時電容 C2（或C3）上 沒有 電壓， IC1的第 6腳 輸出的是 低電平，第 3腳輸出 的是 高電平，VT1導通，集電極輸出低電平， VT2導通， VT3截止，于是 12V 電源通過 VT2向定時電容充電，電壓 慢慢 上升，形成三角波上升沿 脈沖 。調節(jié)電位器RP1可以改變波形的周期及占空比，從而使得輸出的三角波形左右對稱。 Vco 是控制電壓 口 （ 5 腳），平時輸出 充當 比較器 A1 的參考電平，當 5 腳外接一個 inV ，比較器的參考電 平就 改變 了 ，實現(xiàn)另一種控制 下的 輸出，不 加 外界 電壓， 就把 一個 F? 的電容 接 到地， 可以起到 濾波 的功能 ， 抵消 外 界 干擾，H H L L 17 從而 確保參考電平的穩(wěn)定。 DR 是復位 口 ，當其為 0時， 555 輸出低電平。 C1和 C2的輸出控制 RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管狀態(tài)。 管腳定義如下： A 端輸出 電源電壓 電源電壓 B 端輸出 地 15 A 端輸入 B 端輸入 地 器件管腳圖如圖 210所示： 圖 210 L9110芯片管腳圖 L9110 芯片電氣特性表、真值表如表 21和表 22所示。同時輸出飽和壓降不高；內置的充當鉗位的作用的二極管能夠放出感性元件的反向的沖擊電流，使之安全地驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管。每通道可以輸出連續(xù)電流 ；飽和壓降比較低； TTL/CMOS 輸出電平均可，能徑直接 CPU。 圖 29 電機驅動電路圖 本系統(tǒng)采用的驅動芯片 L9110。 它的檢測原理是：電機主軸帶動光電碼盤轉動，碼盤上的 4個間隙將依次通過對射式光電傳感器中間的狹縫，如圖 ，當光束通過間隙射到光敏三極管上，使三極管能夠導通，使通過 R3的電流變大，從而使R3兩端的電壓增大，輸出電壓變?yōu)榈碗娖?，當光束被碼盤擋住時，光敏三極管處于截止狀態(tài)，通過 R3的電流很小， R3兩端的電壓相應很小，從而輸出電壓為高電平。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電 氣 隔離的，所以它可以在許多場合得到應用。 13 圖 28 DAC0832構成“單緩沖” 電路圖 光電編碼器原理 本設計采用的測速裝置為對射式光電傳感器，其型號為 ITR9608 ITR9608 DIP4 槽型光耦 ，它可實現(xiàn) 快速響應 ，光敏感性高，結電容小，功耗低，抗干擾，分辨率高 ， 符合 國際通用 標準 。 DAC0832 輸出的是電流，一般要求輸出的是電壓，所以必須外接運放轉換成電壓。 8 位 D/A 轉換器有 8 個輸入口（每一個輸入口是 8 位二進制數(shù)中的一位），一個模擬輸出端。輸出電壓 RDDDRVVo nnnnnfr e f 2 1)222( 002211 ????????? ????。 圖 27 DAC0832 管腳圖 DAC0832 是采用 CMOS 工藝制成單片直流輸出型 8 位數(shù) /模轉換器。 Vcc—— 電源電壓端，電壓范圍 +5V 到 +15V。當 XFER=0 且 WR2 有效時，把輸入寄存器的數(shù)據(jù)傳到 DAC 寄存器中。 XFER—— 數(shù)據(jù)傳控信號輸入口，低電平有效。 Iout1—— 電流輸出口，當輸入全為 1 時，其電流最大。 Vref— 基準電壓輸入口，電壓范圍在 10V 和 10V 之間。當CS為 0 時， ILE 為 1， WR1 有效時 DI0 到 DI7 狀態(tài)被鎖存到輸入 寄存器。 DAC0832 芯片為 20 管腳直插封裝，其引腳分部如圖 27 所示， 各引腳定義如下： CS — 片選輸入，低電平有效。 、單緩沖和直通方式進行數(shù)據(jù)輸入； ； TTL 電平兼容； （ +5V~+15V） 。屬于該系列的芯片還有 DAC0830， DAC0831,它們 可以相互代換。它主要由兩個 8 位寄存器和一個 8 位 D/A 轉換器組成。占空比越大，速度越快。在正弦波高于三角波的部分，輸出高電平，如圖 26 的 1， 2， 3， 4 部分。占空比是高電平持續(xù)時間在一個周期內的百分比，控制電機的轉速時，占空比越大，速度越快，如果全為高電平，占空比為100%時，速度達到最快，因為，高電平時間越長，意味著在一個周期內，脈沖給電機加速的時間就越長，電機的轉速就越快。 PWM 波驅動電機設計 本設計采用 PWM 波驅動電機的運轉，它是按一定規(guī)律改變脈沖序列的脈沖信號寬度，以調節(jié)輸出量和波形的 一種調制方式，我們在控制系統(tǒng)中最常用的是矩形波 PWM 信號，在控制時需要調節(jié) PWM 波的占空比。 圖 24 數(shù)碼管原理圖 9 圖 25 顯示整體電路圖 利用數(shù)碼管顯示時，用六個數(shù)碼管來顯示，其中最高位是標記位，用來顯示“運行”狀態(tài)和“調節(jié)”狀態(tài)，如果是調節(jié)狀態(tài)，則顯示“ C” ,如果是運行狀態(tài)，則顯示“ S”。 多位一體的數(shù)碼管，它們內部的公共端是獨立的，而負責顯示什么數(shù)字的段線全部是連接在一起的，獨立的公共端可以控制多位一體的哪一個數(shù)碼管點亮，而連接在一起的段線可以控制這個能點亮數(shù)碼管亮什么數(shù)字，通常我們把公共端叫做“位選線”，連接在一起的段線稱為“段選線”本設計采用 74HC138 譯碼器作為數(shù)碼管的位選。想讓它顯示幾，就給對應的發(fā)光二極管送高電平，因此我們在顯示數(shù)字的時候首先做的就是給 0~9 十個數(shù)字編碼，在要它亮什么數(shù)字的時候直接把這個編碼送到它的陽極就行了。 (如圖 24)該數(shù)碼管是共陰極數(shù)碼管，其工作原理如下：數(shù)碼管的內部一共有 8 個發(fā)光二極管和一個公共端，對于共陰極數(shù)碼管來說，其 8 個發(fā)光二極管的陰極在數(shù)碼管內部全部連接在一起，所以稱為“共陰”。 按鍵抖動示意圖如圖 23 所示。 不管 按鍵被按下 還是被彈起 ，按鍵觸點 因為 彈性會 導致 抖動。 當 按鍵被 按下或彈起時，可以產生低電平或高電平，但實際 情況不是這樣 。 圖 22 鍵盤圖 將 5 個按鈕的連接到單片機的接地端，然后將按鈕的另一端分別連接到單片機的 P1^ P1^ P1^ P1^ P1^7 口。由于本設計用到的鍵盤數(shù)量少，單片機 I/O 端口充足 ，所以 使用獨立鍵盤 。獨立 的使 用在按鍵 少 的情況，按鍵和單片機的 輸入 /輸出 口線 直接相連 。本文 采 用軟件 進行 鍵盤的掃描。 按鍵電路設計 鍵盤是 常用 的輸入 器件 ， 實現(xiàn) 鍵 盤 的功能 有 2 種 方法 ：一 、使 用現(xiàn)有芯片實現(xiàn)，如 8279 等， 二、使 用軟件實現(xiàn)。另外它還有第二功能，分別是 : 是串行數(shù)據(jù)口， 是串行數(shù)據(jù)口， 是外部中斷 0， P3.,3 是外部中斷 1， 是定時 /計數(shù) 0 外部輸入端， 是定時 /計數(shù) 1 外部輸入端， 是外存儲器寫脈沖， 是外存儲器讀脈沖。 EA(低電平有效 )/Vpp 訪問存儲器控制端。 PSEN(低電平有效 )是程序存儲器允許輸出控制端。 XTAL XTAL2 是外接時鐘引腳。 第三類， I/O口引腳。 第一類，電源和時鐘引腳。 5 第二章 硬件控制方案 單片機控制單元 本設計采用 STC90C516RD 單片機作為控制器 (如圖 21 所示 )， 單片機是宏晶科技的新一代超高速 /低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機， 有 12 時鐘機器周期 、 6時鐘機器周期 兩種機器周期 可選，內部 有 MAX810復位電路，時鐘 的 頻率在 12MHz 以下時，復位腳可 以 直接接 到 地 線上 。 利用獨立按鍵控制電機的正反轉、加減速，利用數(shù)碼管和 LED 燈顯示轉速和正反轉 狀態(tài) ，并用光電編碼器將所測速度反饋至單片機，控制電機恒速運行。 4 本文主要工作 硬件設計 搭建 STC89C516RD 單片機硬件控制單元，用單片機與 DAC0832 通過編程 產生 占空 比可變的正弦 波與三角波發(fā)生器 產生的三角波 通過比較器合成SPWM 波，通過控制 SPWM 波的占空比來達到控制電機轉速的目的 。使用晶閘管制作功率器件；在表面安裝控制面板；通過電源換相、相位控制來控制。 目前，很多電機微機控制系統(tǒng)都是由數(shù)字器件和模擬器件組成的混合系統(tǒng)，而全數(shù)字控制系統(tǒng)是當 前的主要發(fā)展方向。 數(shù)字式控制器有很強的通訊組網功能，不僅可以和上位機通訊，而且在數(shù)字式直流傳動裝置之間、 PLC 之間、數(shù)字式交流傳動裝置之間都可以通過網絡進行通訊，實現(xiàn)生產過程的自動化。軟件控制的靈活性增強了控制器對被控對象的適應能力，使各種新的控制策略和控制方法得以實現(xiàn)。數(shù)字觸發(fā)和相位控制，電樞電流和 勵磁電流的控制，速度控制，邏輯切換和各種保護功能，在系統(tǒng)硬件不變的情況下，很方便引入各種先進的控制規(guī)律，如非線性控制，最優(yōu)控制等，自動適應不同控制對象和控制規(guī)律的要求，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，增強設備通用性，實現(xiàn)硬件設備的標準化，以微機為核心的控制裝置可以完成復雜的計算和判斷在內的高精度運算、變換和控制。對被控制的對象 —— 電機的各種狀態(tài)量可以實現(xiàn)快速、寬范圍、高分辨率、高精度的檢測，為實現(xiàn)高性能傳動系統(tǒng)提供了基本條件。目前在數(shù)控伺服系統(tǒng)等自動化控制系統(tǒng)中應用較多，為提高其性能，已采用先進的 DSP 高速處理芯片，其指令執(zhí) 3 行速度達到每秒幾百兆以上，并且具有適用于矩陣運算的指令。通過微機控制，可以使電機的性能有很大的提高，傳統(tǒng)的直流電機與交流電機各有各有它們的優(yōu)缺點，直流電機調速性能較好，但由于有換向器，存在機械磨損及換向火花等問題；交流電機，不管是異步電機還是同步電機，結構都比直流電機簡單，工作可靠性也比直流電機好很多。此外，電力電子技術的發(fā)展，使大功率電子器件的性能迅速提高，因此就給普遍使用微機帶來了可能，完成各種高性能、新穎的控制策略，使電機的各種潛在能力得到充分的發(fā)揮，其性能更加符合使用要求，還可以制造出各種特定功能的新型電機，使電機出現(xiàn)新的面貌， 較為簡單的微機控制，只需要用微機控制繼電器或者電力電子開關元件控制通斷即可，在各種機床設備及生產流水線上，現(xiàn)已采用帶微機的控制系統(tǒng)，按一定的規(guī)律控制各類電機的動作。工程上，常常利用電動機轉子的轉動慣量 J，電樞電阻 Ra、電機反電動勢系數(shù) Ke 和轉矩系數(shù) Kt 求出機械時間常數(shù) :Tm=(J*Ra)/(Ke*Kt) —— 具有質量的物體維持其固有運動狀態(tài)的一種 性質。工程上，常常利用電樞繞組的電阻 Ra 和電感 La 求出電氣時間常數(shù)： Te=La/Ra —— 電機從啟動到轉速達到空載轉速的 %時所經歷的時間。 —— 電樞電流從 0 開始達到穩(wěn)定值的 %時所經歷的時間。 2 —— 電樞內部的電阻，在有刷電機里一般包括電刷與換向器之間的接觸電阻，由于電阻中流過電流會發(fā)熱，因此總希望電樞電阻盡量小。 —— 電機旋轉的速度，工程單位為 r/min,即轉每分。 —— 電刷、軸承、換向單元等因摩擦而引起的轉矩損失。 直流電機的基本參數(shù)： —— 電機得以旋轉的力矩，單位為 或 。 （ 4） 調速時的能量損耗性較小。 （ 2） 過載、起動、制動轉矩大。現(xiàn)行的直流電機都是旋轉電樞式的，也即，激磁繞組及其所包圍的鐵芯組成的磁極為定 子，帶換向單元的點數(shù)繞組和電樞鐵芯結合構成直流電機的轉子。作