【正文】 /速 right()。 //調(diào) right()。 //機(jī) left()。 //電 left()。 //D left()。 //I第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽23 right()。 //P right()。 //字 right()。 //數(shù) right()。 //的 right()。 //機(jī) left()。 //片 left()。 //單 left()。 //清屏 left()。 Init_lcd()。 pwm2=0。 zanting=0。 Un=0。 en2=0。 en=0。 EX0=1。 EA=1。第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽21參考文獻(xiàn)[1] 孫傳友. 測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)[M] .北京：北京航空航天大學(xué)出版社, 2022[2] （第四版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2022 [3] （第三版）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2022[4] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022[5] （第四版）.北京：高等教育出版社，2022[6] （第五版）.北京：高等教育出版社，2022[7] （第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2022[8] [9] STC12C5A60S2 系列單片機(jī)器件手冊(cè). [10] 數(shù)據(jù)手冊(cè)[DB/OL]. 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽22附錄 部分源程序一、主程序：main( ){ zf=0。完成了硬件電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件方面利用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，增強(qiáng)了程序的可移植性和靈活性。驅(qū)動(dòng)體積小，功耗小，采用標(biāo)準(zhǔn)器件方便更換升級(jí)?？梢詫?duì)小型工農(nóng)業(yè)的電機(jī)簡(jiǎn)單控制實(shí)現(xiàn)小型化。其運(yùn)算公式為： ?)(nu因此要想實(shí)現(xiàn) PID 控制在單片機(jī)就必須存在上述算法，其程序流程如圖 12 所示。在被測(cè)機(jī)構(gòu)與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接時(shí)，只要檢測(cè)出輸出電動(dòng)勢(shì)，就能獲得被測(cè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速。測(cè)速發(fā)電機(jī)的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計(jì)，其輸出電動(dòng)勢(shì) E 和轉(zhuǎn)速 n 成線性關(guān)系，即 E=Kn,K 是常數(shù)。i=0i=+1 RETIYNNY初 始 化循 環(huán) 次 數(shù)j＝ 2 ?寫 入 數(shù) 據(jù) 字節(jié) 數(shù) i＝ 8？設(shè) 置 顯 示 起 始頁(yè) 、 起 始 列調(diào) 用 寫 入 數(shù)據(jù) 子 程 序j=+1。顯示子程序流程如圖 10 所示圖 10 顯示程序流程 鍵盤程序程序流程鍵盤中斷程序是用來(lái)設(shè)在系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)和控制系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，其程序流程圖如圖 11 所示。4 軟件設(shè)計(jì) 程序流程 主流程圖第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽16開 始初 始 化調(diào) 用 清 屏 子 程 序開 始 界 面 顯 示設(shè) 置 鍵按 下 ？調(diào) 用 清 屏 子 程 序設(shè) 置 界 面 顯 示根 據(jù) 設(shè) 置計(jì) 算 參 數(shù)啟 動(dòng) 鍵按 下 ？調(diào) 用 清 屏 子 程 序電 機(jī) 運(yùn) 行狀 態(tài) 顯 示PWM脈 沖 輸 出YNYN在一個(gè)完整的系統(tǒng)中，只有硬件部分是不能完成相應(yīng)設(shè)計(jì)任務(wù)的，所以在該系統(tǒng)中軟件部分是非常重要的，按照要求和系統(tǒng)運(yùn)行過程設(shè)計(jì)出主程序流程如圖 9 所示。在本系統(tǒng)中，第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽150 1 2 34 5 6 78 9 停停停 停停停停 停停 停停 停停H0H1H2H3L0L1L2L3用 ～ 連接鍵盤的列信號(hào) L0～L3；用 ～ 連接鍵盤的行信號(hào) H0～H3。 20 K 背光電源（）714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 有些型號(hào)的模塊 120 腳為空腳 鍵盤電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)需求，本系統(tǒng)中使用了 44 鍵盤用以實(shí)現(xiàn)對(duì)P、I、D 三個(gè)參數(shù)和電機(jī)正反轉(zhuǎn)的設(shè)定，以及對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、停止、暫停、繼續(xù)的控制，其電路原理圖如圖 8 所示。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中需要顯示的數(shù)據(jù)比較多，而且需要漢字顯示，在這里選用 12864 液晶顯示器比較適合，它是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器,主要由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及 12864 全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成漢字（1616）顯示和圖形顯示共有 20 個(gè)引腳，其引腳名稱及引腳編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖7，引腳功能如表 2 所示。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)光耦截止，此時(shí)接口電路輸出亦為低電平，功放輸出級(jí)PNP 晶體管導(dǎo)通，給被驅(qū)動(dòng)的功率 IGBT 柵、射極間施加以反向電壓，使被驅(qū)動(dòng)功率 IGBT 模塊恢復(fù)關(guān)斷狀態(tài)。其外形和引腳排列如圖 5 所示，各引腳的名稱、功能及用法可參見表 1 所列。M57957L 可用來(lái)直接驅(qū)動(dòng) Vces=600V 系列的電流容量在 200A 以內(nèi)的 IGBT 模塊及 Vces=1200V 系列的電流容量在 100A 以內(nèi)的 IGBT 模塊；而M57958L 可用來(lái)直接驅(qū)采用雙電源驅(qū)動(dòng)技術(shù)，輸入信號(hào)與 TTL 電平兼容，且采用單列直插式厚膜集成電路封裝。同時(shí)乙機(jī)控制 12864LCD 液晶顯示器，顯示出當(dāng)前轉(zhuǎn)速。其中，甲機(jī)用于監(jiān)控電源電壓是否出現(xiàn)欠電壓過電壓過電流。串行通信連線少、連接可靠，適合遠(yuǎn)距離通信。相同時(shí)鐘速率下，并行通信速度較快，適合高速本地通信。由于要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的 PID 調(diào)速同時(shí)還要進(jìn)行過電壓欠電壓保護(hù)以及電流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此這里提出一種基于雙單片機(jī)的信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)采用單片機(jī) STC12C5A60S2 作為核心器件，2 片單片機(jī)作為雙核心分擔(dān)整個(gè)控制、檢測(cè)單元的任務(wù)。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)；EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，訪問外部 ROM；注意加密方式 1時(shí)，EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部ROM。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效；PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令時(shí) 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(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高平時(shí)間；ALE / PROG ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)；P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收；P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FLASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部電位必須被拉高；P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 STC12C5A60S2 單片機(jī)的基本特性單片機(jī)我們采用 STC12C5A60S2 (其引腳圖如圖 2)，相較于89C52 系列單片機(jī)它本身帶有一定的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)單片機(jī)模塊，考慮到單片機(jī)本身的外圍電路較多，所以在單片機(jī)模塊方面需要極為小心。, 避免邏輯上的缺陷, 軟硬件協(xié)調(diào)工作。；控制系統(tǒng)，完成欠電壓過電壓過電流保護(hù)。根據(jù)上面兩種方案的論述，由于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件連接比較復(fù)雜，對(duì)軟件的運(yùn)行速度相對(duì)要求不高，所以采用方案二矩陣式鍵盤進(jìn)行設(shè)計(jì)。按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點(diǎn)上，利用這種矩陣結(jié)構(gòu)只需 m 根行線和 n 根列線就可組成 個(gè)按鍵的鍵盤，因此nm?矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合。但是由于獨(dú)立式鍵盤每個(gè)按鍵需要占用一根輸入口線，所以在按鍵數(shù)量較多時(shí)，第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽5I/O 口浪費(fèi)大，故此鍵盤只適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 鍵盤模塊設(shè)計(jì)方案 在電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要按鍵進(jìn)行參數(shù)的輸入、工作方式的設(shè)定以及電機(jī)起停的控制，因此鍵盤在整個(gè)系統(tǒng)中是不可缺少的一部分，考慮有二種方案：方案一：采用獨(dú)立式鍵盤，這種鍵盤硬件連接和軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，并且各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵均有一端接地，另一端接到輸入線上。方案二：采用測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。其檢測(cè)方式為：發(fā)射器和接受器相互對(duì)射安裝，發(fā)射器的光直接對(duì)準(zhǔn)接受器，當(dāng)測(cè)物擋住光束時(shí)，傳感器輸出產(chǎn)生變化以指示被測(cè)物被檢測(cè)到?；谏鲜隼碚摲治龊蛯?shí)際情況，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選用方案二。因此此中方案不宜采用。因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊器件的選取是本此設(shè)計(jì)的重要部分，其方案有以下兩種。所以基于上述理論分析和實(shí)際情況，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選用方案二。并且它具有功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。方案一：選用 89C52 系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。顯示模塊控制模塊鍵盤模塊 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 直流電機(jī)電源電壓采樣模塊 ADC 速度檢測(cè)模塊圖 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽3 控制器模塊設(shè)計(jì)方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，控制器主要用于產(chǎn)生占空比受數(shù)字 PID 算法控制的 PWM 脈沖，并對(duì)電機(jī)當(dāng)前速度進(jìn)行采集處理，根據(jù)算法得出當(dāng)前所需輸出的占空比脈沖，并且完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流。正常無(wú)報(bào)警，過電壓欠電壓報(bào)警。第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽22 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及指標(biāo) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖中控制器模塊單片機(jī)為系統(tǒng)的核心部件，鍵盤和顯示器用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，其中通過鍵盤將需要設(shè)置的參數(shù)和狀態(tài)輸入到單片機(jī)中，并且通過控制器顯示到顯示器上。單片機(jī)控制直流電機(jī)，以 STC 的 12 系列單片機(jī)為核心，并且采用雙單機(jī)工作模式，并口通訊方式，具有較高的抗干擾能力。單片機(jī)本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，所以只要在其外部適當(dāng)?shù)脑黾右恍┍匾耐鈬鷶U(kuò)展電路就可以靈活的構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，來(lái)對(duì)各種電機(jī)進(jìn)行速度等方面的自動(dòng)控制，并且易于操作和監(jiān)控。 雖然單片機(jī)在各個(gè)方面都發(fā)揮著不可替代的作用，但由于動(dòng)力需求的不同，研制出不同種類的電機(jī)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)各類電機(jī)的電路也不斷增多，這使得系統(tǒng)的升級(jí)，改造的困難大大提高。這種新型控制技術(shù)已經(jīng)不是傳統(tǒng)的“電機(jī)控制”， “電力控制”而是“運(yùn)動(dòng)控制” ，運(yùn)動(dòng)控制使被控電機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，速度控制，加速度控制等當(dāng)前，單片機(jī)技術(shù)取得的進(jìn)步比以往任何時(shí)候都更加有效的控制電機(jī)，而成本更低。尤其是近些年來(lái)，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的應(yīng)用技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的 PID 調(diào)速，并且具有欠電壓過電壓過電流保護(hù)。闡述了系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目針對(duì)以上問題重點(diǎn)設(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為主要控制器件，以 IGBT 為主要功率開關(guān)器件。電機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利處已經(jīng)觸及各種各樣的設(shè)備，從大型工業(yè)設(shè)備像鋼鐵制造廠、造紙廠的軋鋼機(jī)等，到機(jī)床和半導(dǎo)體制造機(jī)中使用的機(jī)電一體化設(shè)備。第十一屆“挑戰(zhàn)杯”遼寧省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽多功能電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究摘 要電機(jī)本體及其