【正文】 擬的。第四， 1957 年，世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在 10000 以上，比機(jī)組 (放大倍數(shù) 10)高1000 倍，比汞弧變流器 (1000)高 10 倍 。因此，目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機(jī)組供電、晶閘管勵(lì)磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。直到進(jìn)入上世紀(jì) 80 年代，隨 著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展， PWM 控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。 直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字 電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以使復(fù)雜的控制規(guī)律較 方便的實(shí)現(xiàn)，以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制技術(shù)成為自控領(lǐng)域的主流，也給直流電氣傳動(dòng)的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動(dòng)進(jìn)入了更新的發(fā)展階段。采用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤(pán)作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，定時(shí)不斷給L298 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送 PWM 波形，測(cè)速系統(tǒng)把反饋數(shù)據(jù)給單片機(jī)，完成電機(jī)正，反轉(zhuǎn)和急?？刂疲煌瑫r(shí)單片機(jī)不停的將 測(cè)得轉(zhuǎn)速送到 LC D 完成實(shí)時(shí)顯示。 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 PWM 調(diào)速原理 此次課程設(shè)計(jì)題目是直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) ， 本系統(tǒng)采用 PWM來(lái)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度。 PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率 ,從而改變負(fù)載兩端的電壓 ,進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)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)生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 4 整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。也正因?yàn)槿绱耍?PWM 又被稱為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。由上面的公式可見(jiàn)，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 [8]。 PWM 調(diào)速方法 采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方法。 PWM 控制流程圖 在本設(shè)計(jì)中 PWM 脈沖調(diào)制的控制流程見(jiàn)圖 23。命令輸入模塊主要是由 S TC89C51 為核心產(chǎn)生 PWM 波形，改變輸出電壓從而控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。獨(dú)立鍵盤(pán)模塊是控制電機(jī)停、轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)、加速、減速。 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)硬件模塊主要采用 S TC89C51 控制模塊、 L298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、獨(dú)立鍵盤(pán)控制模塊、測(cè)速系統(tǒng)模塊。 生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 6 圖 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)仿真圖 這里利用定時(shí)計(jì)數(shù)器讓單片機(jī) P3口的 引腳輸出占空比不同的方波，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片 L298 放大后控制直流電機(jī)。當(dāng)需要改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，兩個(gè)引腳的輸出相反。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)。 電機(jī)的平均速度等于在一定的占空比下電機(jī)的最大速度乘以占空比。精確的講，平均速度與占空比并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似看成線性關(guān)系。 S TC89C51 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 F lash 存儲(chǔ)器。片上 F lash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 7 STC89C51 主要性能 圖 STC89C51 引腳圖 STC89C51 主要功能特性如下： 1． 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)； 2． 8k 可反復(fù)擦寫(xiě) (大于 1000 次） Flash ROM； 3． 32 個(gè)雙向 I/O 口； 4． 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 5． 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷； 6．時(shí)鐘頻率 024MHz； 7． 2 個(gè)串行中斷，可編程 UART 串行通道； 8． 2 個(gè)外部中斷源，共 8 個(gè)中斷源； 9． 2 個(gè)讀寫(xiě)中斷口線， 3 級(jí)加密位； 10． 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； 11．有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式。 STC 89C52 編程前，要設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)， 編程方法如下： 。 。 F lash 存儲(chǔ)陣列寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)或每寫(xiě)入一個(gè)程序加密位，加上一個(gè) ALE/PROG 編程脈沖。重復(fù) 1— 5 步驟，改變編程單元的地址和寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N，內(nèi)部同樣包含 4 通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。 L298N 芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá) 50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的 IO 口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。 圖 32 L298 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 芯片 L298N 驅(qū)動(dòng)模塊采用專用芯片 L298N 作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片， L298N 是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，其響應(yīng)頻率高，一片 L298N 可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)。 圖 L298 功能圖 L298 的 管腳接到單片機(jī)通過(guò) 對(duì)單片機(jī)的編程就可實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的PWM 調(diào)速控制。 圖 晶振 判斷方法： 1）用萬(wàn)用表 10k 檔測(cè)其兩腳間阻值，應(yīng)為無(wú)窮大，說(shuō)明它首先不漏電； 這個(gè)辦法對(duì)金屬封裝電阻準(zhǔn)確性達(dá)百分之九十 九，塑封晶振百分之七八十。 3） 對(duì)已知正常電路用代替法將其代替，看能否正常工作，這是個(gè)笨辦法，但卻很有效。它不僅具有其它 EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力 于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 10 型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 Proteus 軟件 功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。 革命性的特點(diǎn)： 1．互動(dòng)的電路仿真，用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 RAM，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。 功能模塊 智能原理圖設(shè)計(jì)（ ISIS) 豐 富的器件庫(kù)：超過(guò) 27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以方便地供 WORD、 POWERPOINT 等多種文檔使用。 獨(dú)立的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型 ： 如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1 PIC1PIC2 dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨著 版本升級(jí) 還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器；支持通用外設(shè)模型 ：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣 、 LED 七段顯示模塊、鍵盤(pán) /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，