【正文】 內(nèi)部設(shè)有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13表 中斷優(yōu)先級控制表Tab. The table of interrupt priority level7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)IP PS PT1 PX1 PT0 PX0 B8H說明：（1）PX0（）外部中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位； （2）PT0 （）定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T0 優(yōu)先級設(shè)定位； （3）PX1（）外部中斷 0 優(yōu)先級設(shè)定位； （4）PT1 （）定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T1 優(yōu)先級設(shè)定位； （5）PS（）串行口優(yōu)先級設(shè)定位； （6）PT2 （）定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T2 優(yōu)先級設(shè)定位。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的。中斷允許控制：表 中斷允許控制表Tab. The table of interrupt allowable control7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)IE EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 A8H（1）EX0() 外部中斷 0 允許位； （2）ET0() 定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 T0 中斷允許位； （3）EX1() 外部中斷 0 允許位； （4）ET1() 定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器 T1 中斷允許位； （5）ES （) 串行口中斷允許位； （6）EA ()CPU 中斷允許（總允許）位。每發(fā)送完一個(gè)串行幀，由硬件置位 TI。（2）TI（）串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，由硬件置位 RI。（6）TF1 （）定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T1 溢出中斷請求標(biāo)志位。（4）IE1（ ）外部中斷 1 中斷請求標(biāo)志位。）（2）IE0（ ）外部中斷 0 中斷請求標(biāo)志位。（當(dāng) IT0=0 時(shí)：為電平觸發(fā)方式。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位 RI 或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位 TI，向 CPU 申請中斷。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 T1發(fā)生溢出時(shí)，置位 TF1，并向 CPU 申請中斷。當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0發(fā)生溢出時(shí)，置位 TF0，并向 CPU 申請中斷。當(dāng) CPU 檢測到 引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時(shí)，中斷標(biāo)志 IE1()置 1,向 CPU 申請中斷。（2）INT1（ ），外部中斷 2?？捎?IT0()選擇其為低電平有效還是下降沿有效。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)） 。CPU 暫時(shí)中斷原來的事務(wù) A，轉(zhuǎn)去處理事件 B。山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11表 P3 端口引腳與復(fù)用功能表 Tab. The table of port pin and multiplexing function of P3端口引腳 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 單片機(jī)中斷系統(tǒng)引起 CPU 中斷的根源，稱為中斷源。 在 AT89S51 中，同樣 P3 口還用于一些復(fù)用功能。對端口寫“1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。 P2 端口為準(zhǔn)雙向口。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址，在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。對端口寫 “1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。在對 Flash 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址。對端口寫 “1”時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，此時(shí)可用作輸入口。在對 Flash 存儲(chǔ)器進(jìn)行編程時(shí)， P0 用于接收代碼字節(jié)；在校驗(yàn)時(shí)，則輸出代碼字節(jié)；此時(shí)需要外加上拉電阻。當(dāng)把 “1”寫入 P0 時(shí)，則它的引腳可用作高阻抗輸入。P0 端口，該口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。（4）I/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口：P0、P1 、PP3 口，共 32 個(gè)引腳。 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) ， 此 間 內(nèi) 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 。 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 電 平 時(shí) 間 。 但 在 訪 問 外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， 這 兩 次 有 效 的 PSEN 信 號 將 不出 現(xiàn) 。付蒙：直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)10 PSEN 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 選 通 信 號 。 另 外 ， 該 引 腳 被 略 微 拉 高 。 如 想 禁 止 ALE 的 輸 出 可 在 SFR8EH 地 址 上 置 0。 因 此 它 可 用 作 對 外 部輸 出 的 脈 沖 或 用 于 定 時(shí) 目 的 。 在 FLASH 編 程 期 間 ， 此 引 腳 用 于 輸 入 編 程 脈 沖 。 （2）時(shí)鐘 XTALXTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 存 儲(chǔ) 器 由 許 多 存 儲(chǔ) 單 元 （ 最 小 的 存 儲(chǔ) 單 位 ） 組 成 ，就 像 大 樓 房 有 許 多 房 間 組 成 一 樣 ， 指 令 就 存 放 在 這 些 單 元 里 ， 單 元 里 的 指 令 取 出 并執(zhí) 行 就 像 大 樓 房 的 每 個(gè) 房 間 的 被 分 配 到 了 唯 一 一 個(gè) 房 間 號 一 樣 ， 每 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 也必 須 被 分 配 到 唯 一 的 地 址 號 ， 該 地 址 號 稱 為 存 儲(chǔ) 單 元 的 地 址 ， 這 樣 只 要 知 道 了 存 儲(chǔ)單 元 的 地 址 ， 就 可 以 找 到 這 個(gè) 存 儲(chǔ) 單 元 ， 其 中 存 儲(chǔ) 的 指 令 就 可 以 被 取 出 ， 然 后 再 被執(zhí) 行 。 單 片 機(jī) 自 動(dòng) 完 成 賦 予 它 的 任 務(wù) 的 過 程 ，也 就 是 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 程 序 的 過 程 ， 即 一 條 條 執(zhí) 行 的 指 令 的 過 程 ， 所 謂 指 令 就 是 把 要 求單 片 機(jī) 執(zhí) 行 的 各 種 操 作 用 的 命 令 的 形 式 寫 下 來 ， 這 是 在 設(shè) 計(jì) 人 員 賦 予 它 的 指 令 系 統(tǒng)所 決 定 的 ， 一 條 指 令 對 應(yīng) 著 一 種 基 本 操 作 ； 單 片 機(jī) 所 能 執(zhí) 行 的 全 部 指 令 ， 就 是 該 單片 機(jī) 的 指 令 系 統(tǒng) ， 不 同 種 類 的 單 片 機(jī) ， 其 指 令 系 統(tǒng) 亦 不 同 。它的應(yīng)用范圍廣，可用于解決復(fù)雜的控制問題，且成本較低。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器允許重復(fù)在線編程，允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)內(nèi)通過 SPI 串行口改寫或用同用的非易失性存儲(chǔ)器改寫。AT89S51 單片機(jī)是一種低功耗高性能的 CMOS8 位微控制器，內(nèi)置 8KB 可在線編程閃存。 圖 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 The block diagram of SCMATMEL89 系列單片機(jī)是 ATMEL 公司的以 8031 核構(gòu)成的 8 位 Flash 單片機(jī)系列。典型的結(jié)構(gòu)如圖所示。它在一塊芯片上集成了中央處理單元 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種輸入/輸出（I/O） ，如并行 I/O、串行 I/O 和A/D 轉(zhuǎn)換器等。若不相等，則繼續(xù)輸出控制脈沖，直到計(jì)數(shù)值與給定值相等，使電機(jī)斷電。計(jì)數(shù)法的基本思想是：當(dāng)單位延時(shí)個(gè)數(shù) M求出之后，將其作為給定值存放在某存儲(chǔ)單元中。軟件延時(shí)法的基本思想是：首先求出占空比D，再根據(jù)周期 T分別給電機(jī)通電M 個(gè)單位時(shí)間t0，所以M=t1 ／ t0然后，再斷電N個(gè)單位時(shí)間，所以 N=t2/t0。采用比例積分調(diào)節(jié)器代替比例放大器后，可以使系統(tǒng)穩(wěn)定且有足夠的穩(wěn)定裕量，但是比例調(diào)節(jié)存在問題，對于多數(shù)慣性環(huán)節(jié)，比例調(diào)節(jié)會(huì)引起自激震蕩，而且其控制作用需要用偏差來維持，屬于有靜差調(diào)速系統(tǒng)，只能設(shè)法減少靜差，無法從根本上消除靜差。比例調(diào)節(jié)是最簡單最基本的方式，調(diào)節(jié)器的輸出與輸入成正比，與調(diào)節(jié)比例系數(shù)成正比。利用單片機(jī) A\D 轉(zhuǎn)換器輸出控制直流電機(jī)兩端電壓，來控制轉(zhuǎn)速。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。由于PWM信號軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，而不同單片機(jī)的定時(shí)器具有不同的特點(diǎn)，即使是同一臺(tái)單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時(shí)器工作方式不同，其定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也不同。51系列典型產(chǎn)品89S5l具有兩個(gè)定時(shí)器T0和T1。PWM信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax ，設(shè)占空比為 D=T1／T，則電機(jī)的平均速度為V=Vmax*D 由公式可見，當(dāng)我們改變占空比D 時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。在開關(guān)放大器中，常采用晶體管作為開關(guān)器件，晶體管如同開關(guān)一樣，總是處在接通和斷開的狀態(tài)。根據(jù)PWM控制技術(shù)的特點(diǎn)，到目前為止主要有八類方法：相電壓控制PWM、線電壓控制PWM、電流控制PWM、非線性控制PWM，諧振軟開關(guān)PWM、矢量控制PWM、直接轉(zhuǎn)矩控制PWM、空間電壓矢量控制PWM。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM可以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。效果基本相同是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。0MM lnn 1n 2n 3n 4U 1U 2U 3U 4 圖 改變直流電機(jī)電壓調(diào)速特性曲線 The special curve of Voltage DC motor speed PWM 脈寬調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn)方法PWM（Pulse Width Modulation）脈寬調(diào)制基本原理沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同?；谝陨咸匦?，改變電樞電壓，實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。不同電樞電壓的機(jī)械特性曲線相互平行，說明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機(jī)帶負(fù)載能力恒定。故可分析改變電樞供電電壓。但由于勵(lì)磁線圈發(fā)熱和電動(dòng)機(jī)磁飽和的限制，電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和磁通量只能在低于付蒙：直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)6其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。分析可得，當(dāng)分別改變Ra、Up、Ф時(shí)，可以得到不同的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。 基本工作原理 直 流 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié) 原 理直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 和其他參量的關(guān)系可表示為Ua——電樞供電電壓（ V）；Ia ——電樞電流（A）；Ф——?jiǎng)?lì)磁磁通（ Wb）；Ra——電樞回路總電阻（Ω）；CE——電勢系數(shù)， ，p 為電磁對數(shù)，a 為電樞并聯(lián)支路數(shù)， N 為導(dǎo)體數(shù)。以 89S51 單片機(jī)為核心的轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。由直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制的地位與作用可知，直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有著廣泛市場前景。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對直流電氣傳動(dòng)在起制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度、調(diào)速范圍、靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)等方面都提出了更高的要求，這就要求大量使用直流調(diào)速系統(tǒng)。 直流電機(jī)調(diào)速發(fā)展前景在現(xiàn)代工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)作為電能轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、石油化學(xué)、國防等工業(yè)部門中，隨著對生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和產(chǎn)量的增長，越來越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。隨著各種微處理器的出現(xiàn)和發(fā)展，國外對直流電機(jī)的數(shù)字控制調(diào)速系統(tǒng)的研究也在不斷發(fā)展和完善，尤其 80 年代在這方面的研究達(dá)到空前的繁榮。該方法對模糊控制理論在小慣性系統(tǒng)上對其應(yīng)用進(jìn)行了嘗試。這種單神經(jīng)元自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)不僅具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，而且還具有令人滿意的魯棒性與自適應(yīng)性。 （3）單神經(jīng)元自適應(yīng)智能控制的方法。 （2）直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)?？刂品椒?。目前，提出了許多關(guān)于直流調(diào)速系統(tǒng)的控制算法：（1）直流電動(dòng)機(jī)及直流調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)辯識(shí)的方法。 直流電機(jī)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r我國從六十年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)開始得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 目前，電機(jī)調(diào)速控制模塊主要有以下三種： （1）采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整直流電機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的； （2）采用繼電器對直流電機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整； （3）采用由 IGBT 管組成的 H 型 PWM 電路。通常 PWM 配合橋式驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，非常簡單，且調(diào)速范圍大。進(jìn)入 70 年代以來，體積小、耗電少、成本低、速度快、功能強(qiáng)、可靠性高的大規(guī)模集成電路微處理器已經(jīng)商品化，把電機(jī)控制推上了一個(gè)嶄新的階段，以微處理器為核心的數(shù)字控制（簡稱微機(jī)數(shù)字控制）成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制器的主要形式。脈寬調(diào)制控制方法在直流調(diào)速中獲得了廣泛的應(yīng)用。目前開關(guān)速度更快、控制更容易的全控型功率器件 MOSFET 和 IGBT 成為主流。其中電機(jī)的控制部分已經(jīng)由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制，形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)，并正向全數(shù)字控制方向快速發(fā)展。 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。交流電動(dòng)機(jī)直流具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維修簡便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等優(yōu)點(diǎn)，但主要缺點(diǎn)為調(diào)速較為困難。山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3 直流