【正文】 晶驅(qū)動電源 17 /RST 復(fù)位端4 RS H：輸入L：輸出 18 VEE 屏驅(qū)動負電源5 R/W H：讀取L：寫入 19 A 背光正電源6 E 使能端 20 K 背光負電源714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 引腳名稱和標(biāo)號示意圖： 課程設(shè)計14*+v 12864屏顯示電路圖? 3．6 鍵盤輸入電路的設(shè)計根據(jù)設(shè)計需求， 本系統(tǒng)中使用了4x4 鍵盤用以實現(xiàn)對P 、I 、D 三個參數(shù)和電機正反轉(zhuǎn)的設(shè)定，以及對電機啟動、停止、暫停、繼續(xù)的控制，其電路原。 課程設(shè)計13IN1527304EA6BGD8CSOUTVs9L+vuFRPK.圖 直流電機驅(qū)動電路示意圖? 3．5 電路顯示模塊的設(shè)計根據(jù)設(shè)計要求要對系統(tǒng)各項參數(shù)和電機運行狀態(tài)進行顯示，因此在電路中加入顯示模塊是非常必要的。其電路如圖 3 . 4 所示， 利用兩個光電相合器將單片機的 1/0 與驅(qū)動電路進行隔離， 保證電路安全可靠。Vs 為電機驅(qū)動電源。+圖 穩(wěn)壓電源圖? 直流電機的驅(qū)動電路設(shè)計驅(qū)動模塊是控制器與執(zhí)行器之間的橋梁，在本系統(tǒng)中單片機的 I/O 口不能直接驅(qū)動電機，只有引入電機驅(qū)動模塊才能保證電機按照控制要求運行， 在這里邊用 L298N 電機驅(qū)動芯片驅(qū)動電機， 該芯片是由四個大功率晶體管組成的 H 橋電路構(gòu)成，四個晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機控制達林頓管使之工作在開關(guān)狀態(tài)，通過調(diào)整輸入脈沖的占空比， 調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。 +5vR12047P.圖 光電傳感器示意圖圖 傳感器輸出脈沖波形圖? 電源電路設(shè)計 課程設(shè)計12為獲得穩(wěn)定的電壓和較穩(wěn)定的電流，我們采用相對較為便宜且性能比較良好的電源芯片 7817805 、7912。這樣就可根據(jù)低電平的數(shù)量來計算電機此時轉(zhuǎn)速了。? 速度傳感器與信號調(diào)理電路 在本系統(tǒng)中由于要將電機本次來樣的速度與上次采樣的速度進行比較，通過偏差進行 PID 運算，因此速度來集電路是整個系統(tǒng)不可缺少的部分。靈活的在系統(tǒng)編程（ISP 字節(jié)或頁寫模式）AT89S51 的主要內(nèi)部的結(jié)構(gòu)：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器128 字節(jié)內(nèi)部 RAM32 個 I／O 口線看門狗（WDT）兩個數(shù)據(jù)指針兩個 16 位定時／計數(shù)器一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu) 課程設(shè)計11一個全雙工串行通信口片內(nèi)振蕩器及時鐘電路同時，AT89S51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？撮T狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針低功耗空閑和掉電模式6 個中斷源32 個可編程 I／O 口線三級程序加密鎖－ 的工作電壓范圍4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash 閃速存儲器AT89C52 的主要性能參數(shù)：其總體方框圖如 所示：光電傳感器放大電路V / F轉(zhuǎn)換電路光電隔離器光電隔離器電機驅(qū)動芯片直流電機M C UL E D顯示屏MN鍵盤圖 總體方框圖? 3 硬件電路設(shè)計? 單片機及其外圍電路 課程設(shè)計10AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。單片機對輸入的脈沖信號處理后與計劃的值相比較輸入較小的穩(wěn)態(tài)誤差的信號，經(jīng)L298N 驅(qū)動芯片、放大器后送至直流電機，同時把電機的轉(zhuǎn)速和運行時間顯示在 LED 屏上。( 4 ) 電源模塊：采用較穩(wěn)定的芯片 7812( 5 ) 顯示模塊：采用 128 64LCD 液晶顯示器?( 6 ) 鍵盤模塊：采用 個按鍵的鍵盤mn? 總體方案按照上述方案論證的結(jié)果，基于 PID 算法的直流電機控制的總體方案框圖如圖 所示。 經(jīng)過上述的分析與論證， 系統(tǒng)各模塊采用的方案如下:( 1 ) 控制模塊: 采用 AT89S51 單片機。按鍵設(shè)置在行、列線的交叉點上， 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 個按鍵的鍵盤，因此矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多mn?的場合。但是由于獨立式鍵盤每個按鍵需要占用一根 課程設(shè)計9輸入口線，所以在按鍵數(shù)量較多時，I10 口浪費大，故此鍵盤只適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。（6）鍵盤模塊 方案一：采用獨立式鍵盤，這種鍵盤硬件連接和軟件實現(xiàn)簡單，并且各按鍵相互獨立，每個按鍵均有一端接地，另一端接到輸入線上。 方案二:采用 1602LCD 液晶顯示器，該顯示器控制方法簡單，功率低、硬件電路簡單、可對字符進行顯示，但考慮到 1602LCD 液晶顯示器的屏幕小，不能顯示漢字，因此對于需要顯示大量參數(shù)的系統(tǒng)來說不宜采用。數(shù)碼管具有亮度高、工作電壓低、功耗小、易于集成、驅(qū)動簡單、耐沖擊且性能穩(wěn)定等特點，并且它可采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，編程容易，硬件電路調(diào)試簡單。 方案二：通過固定芯片對整流后的電壓進行降壓、程、壓處理(如7817805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)。 方案二：采用多級放大晶體管構(gòu)成復(fù)合晶體管增大驅(qū)動電流而形成的驅(qū)動電路，但由于采用的晶體管較多增大了驅(qū)動電路中的元件數(shù)目，使電路復(fù)雜化，抗干擾能力差，安全性低。（3）電機驅(qū)動模塊 方案一：采用專用的電機驅(qū)動芯片，例如 L298N、L297N 等電機驅(qū)動芯片， 課程設(shè)計8由于它內(nèi)部己經(jīng)考慮到了電路的抗干擾能力，安全、可靠行，所以我們在應(yīng)用時只需考慮到芯片的硬件連接、驅(qū)動能力等問題就可以了，所以此種方案的電路設(shè)計簡單、抗干擾能力強、可靠性好。其檢測方式為：發(fā)射器和接受器相互對射安裝，發(fā)射器的光直接對準(zhǔn)接受器，當(dāng)壩 IJ 物擋住光束時，傳感器輸出產(chǎn)生變化以指示被測物被檢測到。當(dāng)磁鐵正對金屬板肘，由于霍爾效應(yīng)，金屬板發(fā)生橫向?qū)?lsl ，因此可以在電機上安裝磁片，而將霍爾集成片安裝在固定軸上，通過對脈沖的計數(shù)進行電機速度的檢測。方案二：采用霍爾集成片。（2）速度檢測通道模塊方案一：采用測速發(fā)電機對直流電機轉(zhuǎn)速進行測量。FPGA 采用并行的輸入輸出方式， 提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的控制核心。并且它還具有功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，在各個領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。AT89S51 單片機算術(shù)運算功能強，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制 1 吟。對于控制器的選擇有以下兩種方案。通過固定芯片（7817805）對整流后的電壓進行降壓，穩(wěn)壓處理提高安全性，可靠性，節(jié)省電路元件。采用 個按鍵的鍵盤，雖然操作速度會有所降低但其功能mn?更加豐富。L298N 考慮到了電路的抗干擾能力、安全性、可靠性使電路設(shè)計更加簡單，大大提高了工作效率。在電機轉(zhuǎn)動啟停過程中都能通過該界面了解到電機的轉(zhuǎn)速，運行時間，方便工作人員更好地操作?？刂破鬏敵龅目刂菩盘柦?jīng)該通道對電機轉(zhuǎn)速實施控制。將速度信號通過光電傳感器轉(zhuǎn)化成脈沖頻率反饋到單片機，來影響電機的轉(zhuǎn)速。作為控制系統(tǒng)的核心，可采用單片機、PLC、DCS 等，在實際應(yīng)用中按照需求和經(jīng)濟形勢來選擇，按照輸入其中的 PID 經(jīng)典算法把輸入來的偏差信號按照比例、積分、微分的計算方式計算后輸出較小偏差的電信號驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動，啟停。（4）采用光電傳感器將速度轉(zhuǎn)化成脈沖頻率反饋到單片機控制，將比例、積分、微分的靜態(tài)誤差進行比較，以致達到消除誤差，提高了控制的精度。（2）使用線性的光電隔離器達到主、控電路的隔離，有利于保護電路元件，減少損失。軟件部分采用 C 語言進行程序設(shè)計，其優(yōu)點為：可移植性強、算法容易實現(xiàn)、修改及調(diào)試方便、易讀等。還有在系統(tǒng)中采 12864LCD 顯示器作為顯示部件，通過 44 鍵盤設(shè)置P、I、D、V 四個參數(shù)和正反轉(zhuǎn)控制，啟動后通過顯示部件了解