【正文】 平時(shí)， Q4和 Q8 導(dǎo)通， Q2 和 Q6 關(guān)斷，沒(méi)有電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)；當(dāng) DIR端輸入低電平時(shí)， Q7 和 Q3 關(guān)斷， Q1 和 Q5 導(dǎo)通，當(dāng) PWM 端為高電平時(shí)， Q4 和 Q8導(dǎo)通， Q2 和 Q6關(guān)斷，電流從 Q1 流向 Q4，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，若 PWM 端為低電平，則 Q8和 Q2 關(guān)斷，沒(méi)有電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)。于是將 e 代入電壓平衡方程 IReU ??式中，可得： U = C*Φ *ω + IR 經(jīng)過(guò)移項(xiàng)之后就可得出角速度和電壓的關(guān)系式： ???? C IRU? 從上式可以看出，改變外接電壓 U,電機(jī)回路電阻 R, 磁通Φ，可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。 由直流電機(jī)的電壓平衡方程式： IReU ?? 其中 I 為電機(jī)線圈電流， R為線圈電阻， e 為電機(jī)的反電勢(shì)。對(duì)于一般電機(jī)控制，采用第一種方法在控制電壓變化時(shí)濾波的實(shí)現(xiàn)存在較大的困難，這主要是因?yàn)闉V波頻率較低、濾波精度要求高和濾波電路的參數(shù)不易調(diào)整，而脈沖計(jì)數(shù)法相對(duì)來(lái)說(shuō)，比較的容易控制，對(duì)外部信號(hào)要求也不高。 PWM 控制技術(shù)原理以結(jié)論：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，為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替所需要的波形。 直流電動(dòng)機(jī)電路論證 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 13 圖 3 直流電動(dòng)機(jī)電路 設(shè)計(jì)電路如圖 3所示，采用 PWM—— 脈沖寬度調(diào)制， PWM 是對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼。使用元件少、線路簡(jiǎn)單。電樞電流的脈動(dòng)量小，容易連續(xù)，而且可以不必外加濾波電抗也可以平穩(wěn)工作 。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲?步進(jìn)電機(jī)有一個(gè)技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 12 止的位置只取決于脈沖信號(hào)的 頻率 和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。這個(gè)電路由于管子工作的飽和截止模式下，效率很高，電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也很強(qiáng)。而在用了 PWM 技術(shù)后，避免了以上的缺陷，實(shí)現(xiàn) 了用數(shù)字方式來(lái)控制模擬信號(hào)，可以大幅度降低成本和功耗。 PWM 具有很強(qiáng)的抗噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。 （ 4） 中斷標(biāo)志： AT89C51在 S5P2 時(shí)檢測(cè) (或接收 )外部 (內(nèi)部 )中斷源發(fā)來(lái)的中斷請(qǐng)求信號(hào)后先使相應(yīng)中斷標(biāo) 志位置位 ,然后便在下個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)這些中斷標(biāo)志位狀態(tài) ,以決定是否響應(yīng)該中斷。在串行口進(jìn)行發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)時(shí) ,每當(dāng)串行口發(fā)送 /接收完一組串行數(shù)據(jù)無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 11 時(shí)串行口電路自動(dòng)使串行口控制寄存器 SCON中的 RI或 TI中斷標(biāo)志位置位，并自動(dòng)向 CPU 發(fā)出串行口中斷請(qǐng)求 ,CPU 響應(yīng)串行口中斷后便立即轉(zhuǎn)入串行口中斷服務(wù)程序執(zhí)行。 （ 3） 串行口中斷源：串行口中斷由 AT89C51內(nèi)部串行口的中斷源產(chǎn)生 ,也是一種內(nèi)部中斷。 AT89C51 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,受內(nèi)部定時(shí)脈沖 (主脈沖經(jīng) 12 分頻后 )或 T0/T1 引腳上輸入的外部定時(shí)脈沖計(jì)數(shù)。若設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式 (IT0=1或 IT1=1),則 CPU需要兩次檢測(cè) INT0、 INT1 線上電平方能確定其上中 斷請(qǐng)求是否有效 ,即前一次檢測(cè)為高電平和后一次檢測(cè)為低電平時(shí)中斷請(qǐng)求才有效。 AT89C51在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)對(duì) INT0、線上中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行一次檢測(cè) ,檢測(cè)方式和中斷觸發(fā)方式的選取有關(guān)。 （ 1） 外部中斷源： AT89C51 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請(qǐng)求輸入線 ,用于輸入兩個(gè)外部中斷源的中斷請(qǐng)求信號(hào) ,并允許外部中斷源以低電 平或負(fù)邊沿兩種中斷觸發(fā)方式來(lái)輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。中斷的特點(diǎn)是分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理和故障處理。 C51 系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有 4個(gè)，分別為中斷源寄存器 TCON和 SCON、中斷允許控制寄存器 IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 IP；中斷源有 5 個(gè)，分別為外部中 斷 0請(qǐng)求 INT0、外部中斷 1 請(qǐng)求 INT定時(shí)器 0 溢出中斷請(qǐng)求 TF0、定時(shí)器 1 溢出中斷請(qǐng)求 TF1 和串行中斷請(qǐng)求 R1 或T1。實(shí)時(shí)控制、故障自動(dòng)處理、單片機(jī)與外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送往往采用中斷系統(tǒng)。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。在閑置模式下， CPU 停止工作。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。當(dāng)輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，而對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 3：振蕩器： XTAL1 和 XTAL2 分別 為反向放大器的輸入和輸出。新的計(jì)數(shù)值是在檢測(cè)到輸入引腳電平發(fā)生 1 到 0 的負(fù)跳變后，于下一個(gè)機(jī)器周期的 S3P1期間裝入計(jì)數(shù)器中的，可見(jiàn)，檢測(cè)一個(gè)由 1 到 0 的負(fù)跳變需要兩個(gè)機(jī)器周無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 9 期，所以最高檢測(cè)頻率為振蕩頻率的 1/24。 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)來(lái)自輸入引腳 T0（ ）和 T1（ ）的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，計(jì)數(shù)器加 1，直至計(jì)滿溢出。在單片機(jī)中，定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行的。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加 1 計(jì)數(shù)引腳上施加器，其基本功能是加 1 功能。 2：定時(shí)器 /計(jì) 數(shù)器：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器（ timer/counter）是單片機(jī)中的重要部件，其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單，使用它對(duì)減輕 CPU 的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。實(shí)際上，它們已被歸入專用無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 8 寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。 單片機(jī)的內(nèi)部單元的作用： 1：并行 I/O 接口：?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行 I/O 口。對(duì)于這種無(wú)源晶體振蕩器而言，其兩端一般要加入負(fù)載電容進(jìn)行頻率的微調(diào)，對(duì)于 晶體振蕩器而言，一般使用 20~30pF 的瓷片電容即可，此次是采用 30pF 的電容。 所謂雙端驅(qū)動(dòng)就是說(shuō)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)源晶體振蕩器來(lái)構(gòu)成振蕩電路。單端驅(qū)動(dòng)即時(shí)使用一個(gè)外部的穩(wěn)定時(shí)鐘信號(hào)直接輸入給單片機(jī)，該方法要求外部存在一個(gè) 穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，一般由有源晶體振蕩器或者是其他 IC 產(chǎn)生。 震蕩電路：作用給單片機(jī)提供一個(gè)合適的工作頻率信號(hào)。注意：當(dāng)用戶單擊 SW1 時(shí) ,由 C R6 和 SW1 構(gòu)成一個(gè)環(huán)路， C3 在改回路上進(jìn)行放電，所以 R6 不可缺少；如果缺少 R6或者 R6阻值太小，將可能會(huì)造成 C3 損壞。 手動(dòng)復(fù)位電路使用的按鍵復(fù)位電路 ，當(dāng)用戶單擊 SW1 時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)一個(gè)高電平信號(hào)，強(qiáng)制驅(qū)使單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)上電時(shí)，因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰荒芡蛔?，所以在單片機(jī)的 RST引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平，從而使單片機(jī)復(fù)位，隨著電容 C3充電時(shí)間延長(zhǎng)，電容充電電路逐漸下降， RST引腳的電壓也隨著下降。復(fù)位電路的構(gòu)成方法有很多，比如專用復(fù)位芯片、看門狗等，但是這些電路相對(duì)較為復(fù)雜，本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路使用的是較為簡(jiǎn)單的阻容復(fù)位電路。手動(dòng)復(fù)位指的是用戶根據(jù)需要使用按鍵等方式驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位的一種電路。 復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路包含兩種，上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位。 無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 6 圖 2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 下面來(lái)介紹一下 89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)（如圖 2），單片機(jī)最小系統(tǒng)指的是能單獨(dú)運(yùn)行的最簡(jiǎn)系統(tǒng)，一般只是包括 5V 電源、復(fù)位電路和晶振電路。它是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8KB 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器，使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造。本設(shè)計(jì) 中采用的是 Atmel 公司的帶 8KB Flash 的 8 位微控制器AT89C51 作為單片機(jī)芯片，它完全與 MCS51 系列單片機(jī)兼容（從指令集到引腳）。無(wú)論輸入量是什么類型，單片機(jī)都要根據(jù)輸出量來(lái)進(jìn)行分析、處理，從而實(shí)現(xiàn)其各個(gè)功能。單片機(jī)取兩個(gè)量的商，并對(duì)小數(shù)部分進(jìn)行處理，將一個(gè)整型的數(shù)據(jù)類型輸送給顯示器，顯示根據(jù)單片機(jī)的指令進(jìn)行顯示。接著，測(cè)速部分控制步驟：速度的采集 —— 數(shù)據(jù)的處理 —— 速度的顯示。首先，介紹一下電機(jī)控制部分，電機(jī)控制部分控制步驟：變動(dòng)數(shù)據(jù)輸入 —— 數(shù)據(jù)的處理 —— 電動(dòng)的狀態(tài)。 （ 3） 由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。與其他控制系統(tǒng)相比 ，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)： （ 1） 由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)都比較低，而且外圍電路的元器件價(jià)格也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來(lái)，成本比較低。 本次設(shè)計(jì)主要以 ATM 公司的 89C51 為核心元件，圍繞其外部硬件電路與軟件相結(jié)合的方式來(lái)控制電動(dòng)車的加速、減速、測(cè)速等。單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)主要是面向控制的需要，因此，它的硬件結(jié)構(gòu) 、指令系統(tǒng)、和 I\O 能力等方面均有其獨(dú)特之外，其顯著的特點(diǎn)之一就是非常有效的控制功能，為此，又稱為微控制器 MCU。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作?，F(xiàn)代人類 生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。整體的運(yùn)行性能、經(jīng)濟(jì)性等首先取決于控制系統(tǒng)，而控制系統(tǒng)更多的趨向于單片機(jī)控制。目前自行車擁有量為 4億多輛，如把 10 個(gè)自行車換成電動(dòng)自行車，就需 4000以每輛均價(jià) 500元計(jì)算，就是 60 個(gè)億，這是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，有著強(qiáng)大的吸引力。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，在走過(guò)了漫長(zhǎng)而艱難的發(fā)展歷程之后，電動(dòng)車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成 為 21 世紀(jì)的重要交通工具。目前我國(guó)電動(dòng)車的保有量已經(jīng)超過(guò) 億臺(tái)，此部分包括了未進(jìn)入統(tǒng)計(jì)的一些小型工廠的銷量。我國(guó)在 1992年就把電動(dòng)車的開(kāi)發(fā)列人國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。 今天，能源和環(huán)境對(duì)人類的壓力越來(lái)越大，要求盡快改善人類生存環(huán)工業(yè)界正在加大對(duì)電動(dòng)車開(kāi)發(fā)的投資力度，加快電動(dòng)車的商品化步伐。市場(chǎng)的強(qiáng)大需求，推動(dòng)了電動(dòng)車的飛速發(fā)展，越來(lái)越智能化。但是相對(duì)而言，小汽車代價(jià)相對(duì)比較高昂，不是一 般家庭能夠承擔(dān)得起，摩托車噪音大，事故率高，安全系數(shù)低，也被很多大小城市所禁止。 關(guān)鍵詞： 直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、 89C5測(cè)速電路 1 引言 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們收入的增多，衣食住行都發(fā)生這明顯的變化。無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 1 基于單片機(jī)的 智能電動(dòng)車控制器 設(shè)計(jì) 摘 要 隨著市場(chǎng)的發(fā)展，電動(dòng)車的市場(chǎng)日益遞增，實(shí)現(xiàn)并完善電動(dòng)車的智能控制、簡(jiǎn)單操作已經(jīng)成為需求的一部分。運(yùn)用單片機(jī)的硬件電路與軟件相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的加速、減速、測(cè)速等功能，使電動(dòng)車的操縱更智能，更簡(jiǎn)單，更安全，更加適應(yīng)市場(chǎng)的需求。自行車代步的年代已經(jīng)過(guò)去，取而代之的是電動(dòng)車，摩托車甚至是小汽車的普遍。相比前兩者，電動(dòng)車有很大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，體型輕巧、環(huán)保、安全、經(jīng)濟(jì)適用，成為眾多人心中的理想的代步工具。其中以單片機(jī)為核心的智能控制電動(dòng)車將成為目前發(fā)展的一個(gè)方向，引領(lǐng)電動(dòng)時(shí)代的潮流。 中國(guó)作為 電動(dòng)車最大擁有國(guó)，電動(dòng)車的發(fā)展與國(guó)外基本同步。 98年我國(guó)發(fā)展電動(dòng)車以來(lái)產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)，從 1998年的 2022年的 2369萬(wàn)輛。截至目前為止我國(guó)電動(dòng)車出口占全世界出口量的90%，雖然目前電動(dòng)車在能源和行駛里程方面還未能盡如人意，但已足以滿無(wú) 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 2 足人們的基本需要。 中國(guó)人口眾多，具有世界最龐大的電動(dòng)車市場(chǎng)。 現(xiàn)代電動(dòng)車是融合了電力、電子、機(jī)械控制、材料科學(xué)以及化工技術(shù)等多種高新技術(shù)的綜合產(chǎn)品。因?yàn)閱纹瑱C(jī)更適合應(yīng)用于嵌計(jì)算機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。汽車上一般配備 40PC機(jī)和其他計(jì)算的 單片機(jī)除了具備一般微型計(jì)算機(jī)的功能