【正文】 AT89C51沒有專門的引腳輸出PWM波，只能通過軟件進(jìn)行模擬PWM。電機(jī)電樞端電壓的平均值為 （公式55）由于0≤α≤1，Ua值的范圍是 –UdUd，因而電機(jī)可以再正、反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)VV4先同時(shí)導(dǎo)通T1秒后同時(shí)關(guān)斷，間隔一定時(shí)間（為避免電源直接短路。當(dāng)需要早正、反向兩個(gè)方向調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，即可逆調(diào)速時(shí)，就要使用510a所示的橋式（稱為H型）斬波電路。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變的值，從而達(dá)到調(diào)壓的目的： （1）定寬調(diào)頻法：T1保持一定，使T2在0∞范圍內(nèi)變化； （2）調(diào)寬調(diào)頻法：T2保持一定，使T1在0∞范圍內(nèi)變化； （3）定頻調(diào)寬法：T1+ T2=T保持一定，是T1在0T內(nèi)變化。如此反復(fù)，則電樞端電壓波形如圖59b中所示。圖59為PWM斬波器的原理圖及輸出電壓波形。晶閘管的相控調(diào)壓或PWM斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高。因此，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。設(shè)直流電源電壓為Ud,將電樞串聯(lián)一個(gè)電阻R，接到電源Ud，則 （公式52）顯然，調(diào)節(jié)電阻R即可改變電壓，達(dá)到調(diào)速的目的。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制；而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。 眾所周知，直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n的表達(dá)式為 (r/min) （公式51）式中 ——電樞端電壓（V） ——電樞電流（A） ——電樞電路總電阻（）； ——每級(jí)磁通量（Wb）； ——與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。PROTEUS軟件中的電機(jī)模塊提供了一個(gè)輸出脈沖，每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈時(shí)就會(huì)輸出一個(gè)脈沖，這也就注定了仿真出來的速度只能是按秒計(jì)數(shù)，亦決定了仿真的精度不會(huì)很高。內(nèi)部部結(jié)構(gòu)如圖58所示。其內(nèi)部具有2個(gè)完全相同的PWM功率放大回路,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖57所示。 圖56 74HC240真值表L298是雙電源大電流功率集成電路, 直接采用TTL邏輯電平控制,可用來驅(qū)動(dòng)繼電器、線圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。該三態(tài)輸出由輸出使能端1OE和2OE控制。74HC240是一款高速CMOS器件，74HC240引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。雖然按這種工作方式，LED顯示屏是一行一行點(diǎn)亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點(diǎn)亮50次以上，即刷新頻率高于50Hz，那么由于人的視覺惰性，所看到的LED顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。單片機(jī)對(duì)LED顯示屏第2行的掃描控制、第3行的掃描控制……直到第8行的掃描控制，其過程與第1行的掃描控制過程相同。接著第2排第1行、第3排第1行……直到最后一排第1行的點(diǎn)亮。是否是返回等待按鍵釋放該列有鍵輸入？讀入行信號(hào)返回開始4列掃描完？初始化地址參數(shù)按照行列計(jì)算鍵值查表得鍵碼否輸出列掃描信號(hào)列掃描信號(hào)移位圖54 鍵盤掃描流程圖矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比獨(dú)立式鍵盤復(fù)雜些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，在上圖中，列線通過單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)高電平，并將行線通過單片機(jī)的輸出而呈現(xiàn)低電平，這樣，當(dāng)按鍵沒有被按下時(shí)，列線都是高電平，代表無按鍵按下，行線輸出是低電平；一旦有鍵按下，輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可以得知是否有鍵按下了，具體的識(shí)別及編程方法如圖54。比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一個(gè)鍵（9鍵）。 矩陣式鍵盤的連接方法和工作原理圖53 4*4鍵盤什么是矩陣式鍵盤？當(dāng)鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口線的占用，通常將按鍵排列成矩陣式，在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接，如圖53。硬件去抖動(dòng)方法很多，這不在我們的討論范圍。圖52 鍵盤抖動(dòng)通常我們用來做鍵盤的 有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種，單片機(jī)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的觸點(diǎn)式微動(dòng)開關(guān)，這種開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用可靠的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)我們按下按鍵或釋放按鍵的時(shí)候它有一個(gè)特點(diǎn)，就是會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，看上圖的按鍵脈沖波形，這種抖動(dòng)對(duì)于人來說是感覺不到的，但對(duì)單片機(jī)來說，則是完全可以感應(yīng)到的，因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理的速度是在微秒級(jí)的，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這已是一個(gè)很“漫長(zhǎng)”的過程了，如圖52。如果按鍵不被按下，其端口就為高電平，如果相應(yīng)的按鍵被按下，則端口變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻到y(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器PC將得不到一個(gè)合適的初值，因此，CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序，所以需上電復(fù)位電路。在圖2的復(fù)位電路中，當(dāng)Vcc掉電時(shí)，必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位，RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。F。AT89C51的上電復(fù)位電路如圖51所示，只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc端，下接一個(gè)電阻到地即可。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞,直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。 硬件電路在上電或復(fù)位過程中，控制CPU的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓CPU保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止CPU發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能。如果程序錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)人員很容易發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)的代碼段；并且，也可以很清晰地觀察到每句程序?qū)纹瑱C(jī)電路的控制。按 Ctrl+F5 進(jìn)入調(diào)試界面或者點(diǎn)擊工具欄的調(diào)試按鈕。第五步，Proteus 的設(shè)置。再點(diǎn)擊Setting設(shè)置通信接口，在Host 后面添上，如果你是用的不是同一臺(tái)電腦，在這里添上另一臺(tái)電腦的IP 地址(另一臺(tái)電腦已安裝 Proteus)， 在 Port 后面添上8000，點(diǎn)擊OK按鈕即可。第四步，Kei 的設(shè)置。第二步，安裝完畢，把 Proteus 6 Professional\MODELS\目錄下的 文件復(fù)制到 Keil\C51\BIN 文件夾下。其中，Keil 是目前世界上最好的 51 單片機(jī)的 C 語言的開發(fā)工具。但是，現(xiàn)在的大部分的單片機(jī)研發(fā)人員都用 C 語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程控制。這樣可以讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過程的了解和學(xué)習(xí)。(4)實(shí)驗(yàn)過程中損耗小 用Proteus仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生們可以將自己的構(gòu)思付諸于設(shè)計(jì)，不用因?yàn)樵骷蛢x器儀表的損耗問題而畏首畏尾。(3)硬件投入少由于Proteus 軟件實(shí)驗(yàn)資源庫非常豐富，對(duì)于從模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路到單片機(jī)系統(tǒng)等領(lǐng)域都可以進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)，而且其虛擬元器件的參數(shù)都是由實(shí)際元器件廠家提供，然后生成SPICE(Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis)模型，這樣就可以用Proteus軟件中的虛擬元器件代替實(shí)際元器件進(jìn)行設(shè)計(jì)電路，而無需去購(gòu)買實(shí)際的元器件。(2) 實(shí)驗(yàn)周期短在Proteus 軟件中設(shè)計(jì)電路可以很方便的判斷是硬件錯(cuò)誤，還是軟件錯(cuò)誤，方法如下：運(yùn)行Proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。Proteus提供了豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。 對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室，測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。(1) 實(shí)驗(yàn)資源豐富 Proteus 軟件所提供了30多個(gè)元件庫，數(shù)千種元件。 PROTEUS系統(tǒng)特性 Proteus 軟件支持許多通用的微控制器，如 PCI、AVR、HC11 以及 8051；包含強(qiáng)大的調(diào)試工具，具有對(duì)寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式 IAR CSPY、Keil、MALAB等開發(fā)工具的源程序進(jìn)行調(diào)試的功能；能夠觀察代碼在仿真硬件上的實(shí)時(shí)運(yùn)行效果、對(duì)顯示、按鈕、鍵盤等外設(shè)的交互可視化進(jìn)行仿真；具有 6000 多種模擬和數(shù)字器件的模型庫；具有單步斷點(diǎn)設(shè)置等調(diào)試功能；能夠與常用的匯編器、編譯器如 IAR、Keil、Proton 等協(xié)同調(diào)試；有直流電流表/電壓表、交流電壓表/電流表、示波器邏輯分析儀、計(jì)數(shù)/按時(shí)/頻率計(jì)虛擬終端、SPI 調(diào)試器等虛擬儀器，以仿真中的測(cè)量記錄提供了方便；支持圖形化的分析功能，具有頻率特性、傅立葉、失真、噪聲分析等多種繪圖方式、可將仿真曲線精美地繪制出來。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS）。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil 的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)。高級(jí)圖形分析 PROTEUS處理器仿真模塊動(dòng)態(tài)器件庫混合模型反震原理圖編輯ISIS布線系統(tǒng)ARES圖41 Proteus分解圖 KEIL簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Proteus 軟件集成了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE 電路仿真、PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。圖32直流電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型第四章 仿真軟件 PROTEUS簡(jiǎn)介 Proteus 軟件是由英國(guó) Lab Center Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。動(dòng)態(tài)工作特性是指實(shí)際的動(dòng)作與相應(yīng)的動(dòng)作命令之間的響應(yīng)關(guān)系。Tl負(fù)載轉(zhuǎn)距。Ω轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。Ea電樞反電動(dòng)勢(shì)。Ra電樞電阻(包括電刷、換向器以及兩者之間的電阻)。圖31直流電動(dòng)機(jī)等效圖電路的電壓平衡方程和力矩平衡方程為: (公式31) (公式32)式中 Ua 電源電壓。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。近年來，與電力電子裝置結(jié)合而具有直流電機(jī)性能的電機(jī)不斷涌現(xiàn)，使直流電機(jī)有被取代的趨勢(shì)。直流電動(dòng)機(jī)以其良好的啟動(dòng)性和調(diào)速性能著稱，直流發(fā)電機(jī)供電質(zhì)量較好，常常作為勵(lì)磁電源。第三章 直流電機(jī)定義輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。應(yīng)當(dāng)注意的是EA/，因此要求該電壓非常穩(wěn)定。（4）EPROM編程和校驗(yàn)方式：編程是指利用特殊手段對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的EPROM進(jìn)行寫入的過程，校驗(yàn)則是對(duì)剛剛寫入的程序代碼讀出校驗(yàn)的過程。表21 PCON寄存器的位定義位序D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SMOD————————GF1GF0IDLSMOD：串行口波特率倍率控制位，用于串行口通信；GFGF0：通用標(biāo)志位；PD：掉電方式控制位，PD=1進(jìn)入掉電工作方式；IDL：空閑方式控制位，IDL=1進(jìn)入空閑工作方式。HMOS單片機(jī)的節(jié)電工作方式只有掉電工作方式；CHMOS單片機(jī)的節(jié)電工作方式有掉電工作方式和空閑工作方式兩種。連續(xù)執(zhí)行方式是所有單片機(jī)都需要的一種基本工作方式，用戶編寫好的被執(zhí)行程序放在片內(nèi)或片外ROM中；單步運(yùn)行方式是用戶調(diào)試程序的一種工作方式，在單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)上有一個(gè)專用的單步執(zhí)行按鍵，每按下一次，單片機(jī)就順序執(zhí)行一條指令（僅僅執(zhí)行一條），單片機(jī)的單步運(yùn)行方式通常只在用戶調(diào)試程序時(shí)使用，用于觀察每條指令的執(zhí)行情況。（2）程序執(zhí)行方式：程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式，也就是執(zhí)行用戶編好放在程序存儲(chǔ)器中的程序。MCS51系列單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位方式有：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位后，單片機(jī)內(nèi)部寄存器的值被初始化。（1）復(fù)位方式：復(fù)位是單片機(jī)進(jìn)入狀態(tài)的初始化操作，是使CPU和系統(tǒng)中其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)不同的工作方式，代表單片機(jī)處于不同的狀態(tài)。由以上可以看出，單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類齊全的特點(diǎn)，其基本組成和一般微型計(jì)算機(jī)是相同的，它只不過是把計(jì)算機(jī)的基本功能部件集成到了一塊芯片上，具有完成特定功能的微型計(jì)算機(jī)。（8）片外可尋址64K程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 片外最多可擴(kuò)展64K程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。（6）兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 片內(nèi)兩個(gè)16