【正文】 ........................................................... 13 陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) VI 流程圖 ............................................................... 12 主程序流程圖 ..................................................... 12 實(shí)物實(shí)現(xiàn)過(guò)程 ......................................................... 13 結(jié)論 ....................................................................... 14 參考文獻(xiàn) ................................................................... 15 附錄 ....................................................................... 16 附錄 1 ..................................................................... 16 附錄 2 ..................................................................... 20 陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Ⅰ 1 1 引言 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。由于微處理器以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。所以，直流傳動(dòng)控制采用微處理器實(shí)現(xiàn) 全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。此外，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，制作工藝的提升，使得大功率電子器件的性能迅速提高。 對(duì)于簡(jiǎn)單的微處理器控制電機(jī)，只需利用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元器件，使電路開通或關(guān)斷就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。對(duì)于復(fù)雜的微處理器控制電機(jī) ,則要利用微處理器控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等，使電機(jī)按給定的指令準(zhǔn)確工作。目前相比直流電機(jī)和交流電機(jī)他們各有所長(zhǎng)，如直流電機(jī)調(diào)速性能 好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問(wèn)題；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床等數(shù)控位置伺服系統(tǒng)，已經(jīng)采用了如 DSP 等的高速微處理器，其執(zhí)行速度可達(dá)數(shù)百萬(wàn)兆以上每秒，且具有適合的矩陣運(yùn)算。直流它具有優(yōu)良的調(diào)速特性 ,調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣 。需要能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，從而對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這時(shí)通過(guò) PWM 方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法應(yīng)運(yùn)而生。 主體電路：即直流電機(jī) PWM 控制模塊。其間是通過(guò) AT89C51單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)并輸入到 L298驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制直流電機(jī)工作的。 設(shè)計(jì)控制部分：主要由 AT89C51 單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。2． 3 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì) 圖 21 直流電機(jī) PWM調(diào)速方案 方案說(shuō)明：直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心，由命令輸入模塊及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。 陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 3 PWM 脈寬調(diào)制原理 3． 1 PWM 調(diào)速原理 載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。也正因?yàn)槿绱耍?PWM 又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 由上面的公式可見，當(dāng)我們改變占空比 D=t1/T 時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度 Vd,從而達(dá)到調(diào)速的目的。 3. 2 PWM 調(diào)速方法 基于單片機(jī)類由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) PWM：在 PWM 調(diào)速系統(tǒng)中占空比 D 是一個(gè)重要參數(shù)在電源電壓 dU 不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比 D 的大小，改變 D 的值可以改變電樞端電壓的平均值從而達(dá)到調(diào)速的目的。 B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t 不變，只改變 1t ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變 [。 前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期 (或頻率 )，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來(lái)改變占空比從陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。 PWM 實(shí)現(xiàn)方式 方案一：采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個(gè) us。故采用方案一。驅(qū)動(dòng)芯片的輸入電壓是兩引腳的電壓差，在調(diào)速時(shí)一根引腳線為低電平，另一個(gè)引腳產(chǎn)生調(diào)速方波，這樣兩個(gè)引腳的電壓差就可通過(guò)控制其中一個(gè)引腳來(lái)控制。 定時(shí)計(jì)數(shù)器若干時(shí)間（ 1us）中斷一次，就使 或 產(chǎn)生一個(gè)高電平或低電平。占空比為高電平脈沖個(gè)數(shù)占一個(gè)周期總脈沖個(gè)數(shù)的百分?jǐn)?shù)。占空比越大，加在電機(jī)兩端的電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快。當(dāng)我們改變占空比時(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。 AT89C51 的簡(jiǎn)介 89C51 主要性能 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 GND：接地。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出 原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1陜西郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 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。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 AT89C51 的內(nèi)部資源 I/O 口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： I/O 口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時(shí)才真正地把外部 的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號(hào)以完成不同的操作這是由硬件自動(dòng)完成的不需要我們操心 讀引腳時(shí)也就是把端口作為外部輸入線時(shí)首先要通過(guò)外部指令把端口鎖存器置 1然后再實(shí)行讀引腳操作否則就可能讀入出錯(cuò)為什么看上面的圖如果不對(duì)端口置 1 端口鎖存器原來(lái)的狀態(tài)有可能為 0Q端