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正文內(nèi)容

avr直流電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計概述-閱讀頁

2025-07-14 07:46本頁面
  

【正文】 就完成了復(fù)位。系統(tǒng)才用的是通過按鍵產(chǎn)生脈沖進(jìn)行復(fù)位的按鍵復(fù)位電路。 串行通信接口電路設(shè)計 Max232產(chǎn)品是由德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該器件符合TIA/EIA232F標(biāo)準(zhǔn),每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。 主要特點單5V電源工作LinBiCMOSTM工藝技術(shù)兩個驅(qū)動器及兩個接收器177。由6腳和4只電容構(gòu)成。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。其中13腳(R1IN)、12腳(R1OUT)、11腳(T1IN)、14腳(T1OUT)為第一數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭;DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。15腳DNG、16腳VCC(+5v)。 Max232電路圖 驅(qū)動電路 LMD18200芯片介紹LMD18200是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)推出的專用于直流電動機(jī)驅(qū)動的H橋組件。LMD18200廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、機(jī)器人和各種自動化控制領(lǐng)域。 主要性能? 峰值輸出電流高達(dá)6A,連續(xù)輸出電流達(dá)3A;? 工作電壓高達(dá)55V;? Low RDS(ON) typically per switch;? TTL/CMOS兼容電平的輸入;? 無 “shootthrough” 電流;? 具有溫度報警和過熱與短路保護(hù)功能;? 芯片結(jié)溫達(dá)145℃,結(jié)溫達(dá)170℃時,芯片關(guān)斷;? 具有良好的抗干擾性。它有11個引腳,采用TO220和雙列直插式封裝。3方向輸入端轉(zhuǎn)向時,輸出驅(qū)動電流方向見表1。4剎車輸入端剎車時,輸出驅(qū)動電流方向見表1。剎車時,將該腳置邏輯高電平,并將PWM信號輸入端(腳5)置邏輯高電平,3腳的邏輯狀態(tài)決定于短路馬達(dá)所用的器件。腳4置邏輯高電平、腳5置邏輯低電平時,H橋中所有晶體管關(guān)斷,此時,每個輸出端只有很小的偏流()。該端與3腳(方向輸入)如何使用,決定于PWM信號類型。8電流取樣輸出端提供電流取樣信號,典型值為377 181。9溫度報警輸出溫度報警輸出,提供溫度報警信號。 LMD18200邏輯真值表PWM轉(zhuǎn)向剎車實際輸出驅(qū)動電流電機(jī)工作狀態(tài)HHL流出流入2正轉(zhuǎn)HLL流入流出2反轉(zhuǎn)LL流出流出2停止HHH流出流出2停止HLH流入流入2停止LXHNONE 通過充電泵電路為上橋臂的2個開關(guān)管提供柵極控制電壓,充電泵電路由一個300kHz左右的工作頻率。引腳10接直流電機(jī)電樞,正轉(zhuǎn)時電流的方向應(yīng)該從引腳步到引腳10;反轉(zhuǎn)時電流的方向應(yīng)該從引腳10到引腳2。內(nèi)部保護(hù)電路設(shè)置的過電流閾值為10A,當(dāng)超過該值時會自動封鎖輸出,并周期性的自動恢復(fù)輸出。過熱信號還可通過引腳9輸出,當(dāng)結(jié)溫達(dá)到145度時引腳9有輸出信號。雙極性驅(qū)動是指在一個PWM周期里,電動機(jī)電樞的電壓極性呈正負(fù)變化。本文中將介紹單極性可逆驅(qū)動方式。 單極性驅(qū)動方式下的理想波形 光電耦合電路電力電子器件的驅(qū)動電路是電力電子主電路與控制電路之間的接口,是電力電子控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),對整個裝置的性能有很大的影響。一般采用光隔離或磁隔離。光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成,封裝在一個外殼內(nèi)。 光耦合器系統(tǒng)采用高速光電耦合器K1010來完成控制電路與主電路之間的電氣隔離。 系統(tǒng)光電隔離電路4 軟件設(shè)計直流電機(jī)驅(qū)動器的軟件包括單片機(jī)程序,包括:初始化程序,主程序,中斷及轉(zhuǎn)速子程序,串行數(shù)據(jù)傳輸程序,ICCAVR開發(fā),及AVRStudio仿真。ATmega16單片機(jī)上共有三組端口:端口A,端口B,端口C。其中PC1為普通I/O端口,而PB3又為OC0(T/C0輸出比較匹配輸出)。實現(xiàn)該功能時,PB3引腳必須配置為輸出(設(shè)DDB3為1)。每個端口引腳都具有三個寄存器位:DDxn、PORTxn和PINxn。下面就是對系統(tǒng)所采用的端口B和端口C進(jìn)行初始化:PORTB=(1PB3);DDRB=(1DDB3)初始化端口B的PB3引腳,PB3引腳主要完成PWM脈沖輸出,將PB3口定義方向為輸出。 定時器初始化T/C(TCNT0)和輸出比較寄存器(OCR0)為8位寄存器。所有中斷都可以通過定時器中斷屏蔽寄存器TIMSK單獨進(jìn)行屏蔽。T/C可以通過預(yù)分頻器由內(nèi)部時鐘源驅(qū)動,或者是通過T0引腳的外部時鐘源來驅(qū)動。如果沒有選擇時鐘源T/C就不工作。雙緩沖的輸出比較寄存器OCR0一直與T/C的數(shù)值進(jìn)行比較。比較匹配事件還將置位比較標(biāo)志OCF0。本系統(tǒng)采用定時器0進(jìn)行控制,現(xiàn)在對定時器0進(jìn)行初始化:OCR0=0XFF;//定時器0設(shè)初值。 串口初始化通用同步和異步串行接收器和轉(zhuǎn)發(fā)器(USART)是一個高度靈活的串行通訊設(shè)備??刂萍拇嫫饔扇齻€單元共享。XCK(發(fā)送器時鐘) 引腳只用于同步傳輸模式。寫緩沖器可以保持連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)而不會在數(shù)據(jù)幀之間引入延遲?;謴?fù)單元用于異步數(shù)據(jù)的接收。接收器支持與發(fā)送器相同的幀格式,而且可以檢測幀錯誤,數(shù)據(jù)過速和奇偶校驗錯誤。USART支持4種模式的時鐘:正常的異步模式,倍速的異步模式,主機(jī)同步模式,以及從機(jī)同步模式。倍速模式(只適用于異步模式)受控于UCSRA寄存器的U2X。僅在同步模式下XCK有效。降序計數(shù)器對系統(tǒng)時鐘計數(shù),當(dāng)其計數(shù)到零或UBRRL寄存器被寫時,會自動裝入UBRR寄存器的值。設(shè)置波特率:UBRRH=0X01;UBRRL=0x1F。UCSRB=(1RXEN)|(1TXEN);UCSRC=(1URSEL)||(3UCSZ0);//異步操作,禁止奇偶校驗,設(shè)置幀格式:8個數(shù)據(jù)位,1個停止位。程序開始,首先初始化I/O端口:PC1,PB3。初始化結(jié)束后,查詢上位機(jī)是否有命令發(fā)送給單片機(jī)。如果數(shù)據(jù)不能有效使用,則向上位機(jī)返回“命令錯”重新檢查數(shù)據(jù)。代碼如下://主程序開始main(void){unsigned char i=0。 //disable glable interupt//WDT_off()。USART_Init()。 //Timer0 initializeasm (SEI)。OCR0=0X80。USART_Transmit(0XBB)。勵磁控制法控制磁通,其控制功率雖然小,但低速時受到磁飽和的限制,高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制;而且由于勵磁線圈電感較大,動態(tài)響應(yīng)較差。設(shè)直流電源電壓為Ud,將電樞串聯(lián)一個電阻R,接到電源Ud,則電樞兩端的電壓Ua為: = ()顯然,調(diào)節(jié)電阻R即可改變端電壓,達(dá)到調(diào)速目的。因此,隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步,發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。設(shè)加在電機(jī)電樞兩端的矩形波的幅值電壓為Ud,則電機(jī)電樞兩端電壓的平均值為: PWM波形圖 ()稱為占空比。由于0≤≤1,Ua值的范圍是Ud~+ Ud,因而電機(jī)可以在正、反2個方向調(diào)速運轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)速子程序流程圖 中斷流程圖中斷及轉(zhuǎn)速程序://串口接收中斷函數(shù)//中斷定義:USART, Rx 結(jié)束//中斷源:USART, RXCvoid UART_isr(void){unsigned char i。switch(i) { case forehead: PORTC=PORTC|(1PC1)。 case rollback: PORTC=PORTCamp。 break。 break。 break。 break。 break。 } } 串行數(shù)據(jù)傳輸程序單片機(jī)與上位計算機(jī)之間采用Max232的串行數(shù)據(jù)傳輸方式。串行通信程序:void USART_Init(void){UBRRH =0X01。UCSRB=(1RXEN)|(1TXEN)|(1RXCIE)。UCSRC=(1URSEL)||(3UCSZ0)。ICCAVR是一個綜合了編輯器,工程管理器和C編譯器的集成開發(fā)環(huán)境(Integrated Development Environment,IDE)。ICCAVR采用工程項目管理方式,將源文件全部組織到工程之中。編譯錯誤顯示在狀態(tài)窗口中,并且當(dāng)用鼠標(biāo)單擊編譯錯誤時,光標(biāo)會自動跳轉(zhuǎn)到編輯窗口中一起錯誤的那一行。Intel HEX格式文件可被大多數(shù)的編程器所支持,用于下載程序到芯片中去。 開發(fā)及編譯 打開軟件,將其保存在目標(biāo)文件夾。 Compiler Options窗口 ,保存在目標(biāo)文件夾SYY2。 工程窗口然后對文件進(jìn)行編譯。Atmel公司的AVR器件擴(kuò)展了它的一些功能,包括能夠?qū)δ繕?biāo)芯片進(jìn)行實時在線仿真。 仿真器的特點本仿真器的特點:同時完全支持AVR System。完全真實的實現(xiàn) AVR單片機(jī)的所有的電性能??梢栽诔绦驁?zhí)行過程中實現(xiàn)單步(step)、連續(xù)、斷點、變量具有數(shù)據(jù)或程序空間斷點??梢詫lash、EEPROM、熔絲位、加密位進(jìn)行編程。使用原廠AVR Studio的仿真監(jiān)控程序。支持芯片列表:AT90CAN128,ATmega128, ATmega128L, ATmega16, ATmega162, ATmega162V, ATmega165, ATmega165V, ATmega169, ATmega169V, ATmega16L, ATmega32, ATmega323, ATmega323L, ATmega32L, ATmega64, ATmega64L。為保證AVR Studio的正確自檢,在開始使用AVR Studio前應(yīng)該先進(jìn)行連接。將JTAG ICE的串口線連接到PC機(jī)的一個空閑COM端口。如果有其它程序占用COM端口(例如,串口調(diào)試精靈,超級終端等),在啟動AVR Studio前應(yīng)先關(guān)閉這些程序。將JTAG ICE和目標(biāo)電路板相連至少有6根線從JTAG ICE連到目標(biāo)板上,包括:TCK,TDO,TDI,TMS,VTREF,GND。VSUPPLY用于通過目標(biāo)板為JTAG ICE供電。仿真時不需要該信號。為使JTAG ICE對目標(biāo)AVR重新編程,就需要控制復(fù)位引腳。(在下圖中用實心線畫出的6根) JTAG與AVR單片機(jī)接線圖上面的圖指示出JTAG線如何與目標(biāo)AVR相連。注:要正確選擇電阻的阻值,一般選取200~500歐。連接電源JTAG ICE電源可以由電源輸入接口提供,也可以直接從目標(biāo)板上獲得。 仿真環(huán)境安裝AVR STUDIO AVR Studio是一個面向AVR 全系列單片機(jī)的IDE環(huán)境,它包含有編輯器,匯編器,調(diào)試器和ATMEL 全系列仿真器的監(jiān)控程序。步驟連接系統(tǒng)將JTAGICE與PC及目標(biāo)板連接好,依次打開目標(biāo)板和JTAGICE的電源。打開一個工程項目,隨后AVRStudio將開始尋找JTAG ICE所在的串行端口。FUSES頁面可以設(shè)置融絲位。AUTO是編程自動操作功能。pragma interrupt_handler UART_isr:12//************************************************//關(guān)閉看門狗//***********************************************//void WDT_off(void)//{/* WDT 復(fù)位*///asm (WDR)。/* 關(guān)閉WDT *///WDTCR = 0x00。DDRB = (1DDB3)。PORTC = (1PC1)。}//***************************************************************************************//********************************************************//*****************************************************//定時器0初始化函數(shù)//****************************************************void Timer0_Init(void){//TCCR0=0。//TCNT0 = 0xF7。 // 開放定時器0 溢出中斷TCCR0=(1WGM00)|(1COM01)|(1COM00)|(1CS01)。 // 啟動定時器0 預(yù)分頻比例64}//*********************************************************//***********************************************************//定時器0中斷函數(shù)//中斷定義:定時器/ 計數(shù)器0 溢出//中斷源:TIMER0 OVF//****************************************************************/*void Timer0
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