【正文】 ， RPB =， OLV =80～ 150mV，OHV =4V，工作電壓為 ～ 24V。下面給出 LED 與單片機的接口電路圖，如圖 410。 單片機的 、 、 和 分別作為四位 LED 的由低位到高位的選通腳。所使用的三極管是 9014，該三極管是 NPN 管，當給它一個高電平時就導通，給它低電平時截止。這樣做可以保證 LED 能正常地工作?；?51 匯編語言，分別對主程序、鍵盤掃描子程序、 PWM信號發(fā)生程序、測速子程序以及顯示子程序加以設計，通過流程圖可以更清晰的展現(xiàn)各部分的設計思路。本章將對該直流斬波調(diào)速系統(tǒng)的程序做具體分析。 第五章 軟件系統(tǒng)的設計 24 圖 51 主程序流程圖 main program flow diagrams 如上圖顯示，本設計的主程序設計比較簡單。（當然可送其它占空比數(shù)據(jù)，這里是為了更好的展示，根據(jù)不同系統(tǒng)的需要，其值可變）。接著就按順序循環(huán)調(diào)用測速子程序、顯示子程序和鍵盤掃描子程序。其程序流程圖如圖 52。在下圖中，當開關 S未被按下時， ， S閉合后， 輸入為低電平。 這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則是完全可 以感應到的，因為計算機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個 “ 漫長 ” 的時間了。通常去抖動的方法有兩種：硬件方法和軟件方法。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得 ，不是立即認定 S1已被按下，而是延時 10毫秒或更長一些時間后再次檢測 ，如果仍為低，說明 S 的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。不過一般情況下，我們通常不對按鍵釋放的后沿進行處理，而且不對按鍵釋放的后沿進行處理也可以滿足本設計的要求。 相對應用硬件實現(xiàn) PWM 信號，用軟件實現(xiàn)具有成本低，限制少，實現(xiàn)便捷等優(yōu)點。軟件 PWM的最大難題是死區(qū)的大小，就是 PWM 的最少分辨時間；其次是程序的效率問題。第二種是應用指令延時實現(xiàn) PWM的輸出，第五章 軟件系統(tǒng)的設計 26 此種方法的分辨率可以達到一個指令周期，但是程序較為復雜，而且占用機時比較多。 圖 54就的用延時的方法實現(xiàn) PWM 波形輸出的流程圖。定時器 T0確定 PWM 波的頻率， T1 確定高電平的時間，這樣改變 T1 的初值就可以改變占空比。 圖 54 產(chǎn)生 PWM 信號的流程圖 Flow diagram of PWM signal produces 測速子程序 測速是本系統(tǒng)的附加的功能，通過對速度的測量并顯示出數(shù)值來，能讓人直觀地看出調(diào)速的結果和性能。 對于小型電動機速度的測量，比較常用的采用脈沖發(fā)生器來檢測速度。 法，通過測量脈沖發(fā)生器的脈沖周期來計算電動機轉速的一種測量方法，脈沖周期的測量是借助頻 率已經(jīng)確定的始終脈沖計數(shù)間接獲得。在實際應用中，還有一種集以上兩種方法的優(yōu)點與一體的測南京工業(yè)大學學士學位論文 27 速方法 M/T 法。 在圖 55 測速功能的程序流程圖中可以看到，利用單片機進行速度的轉速測量比較簡單。 在圖 55 中可見， INT0 中斷執(zhí)行的功能 十分簡單，就是外部每輸入一個脈沖， R0 寄存器就加 1。由圖 45 可知，設計應用了兩塊小磁鋼，所以電機每轉一圈，就會產(chǎn)生兩個脈沖，因此我們只需要定時 1S的轉速了。 圖 55 測速功能的程序流程圖 Program flow chart of speed measurement 第五章 軟件系統(tǒng)的設計 28 顯 示子程序 本設計用了四位共陽數(shù)碼管和七段譯碼器作為顯示電路外圍器件，其詳細的硬件論述請看第四章的 LED 顯示的硬件電路部分。圖 56是顯示子程序的流程圖。其中 P2口的低四位作為 BCD 碼的輸出口，在 LED的硬件圖中可以看到，單片機的 P2口作為顯示部分的數(shù)據(jù)輸出口與控制輸出口。在流程圖中可見，程序先把個位數(shù)據(jù)存儲單元的 BCD碼送到 P2口的低四位，在對 1 選通 LED1，這樣 LED1 就顯示個位的數(shù)據(jù)了，再延時 1mS；接著再把十位數(shù)據(jù)存儲單元的 BCD 碼送到 P2口的低四位，在對 1 選通 LED2，這樣 LED2 就顯示個位的數(shù)據(jù)了，再延時 1mS；然后把百位數(shù)據(jù)存儲單元的 BCD 碼送到 P2 口的低四位，在對 置 1 選通 LED3，這樣 LED3 就顯示個位的數(shù)據(jù)了，再延時1mS；最后把千位數(shù)據(jù)存儲單元的 BCD 碼送到 P2口的低四位，在對 置 1選通 LED3，這樣 LED4 就顯示個位的數(shù)據(jù)了，再延時 1mS 后返回。 LED的千位是正反轉的標志位，當電機正轉的時候不顯示（ BCD 碼為 1111），當電機反轉的時候顯示為“三”型（ BCD 碼為1101）。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 KEIL C51 編譯器由 uVision2 集成開發(fā)環(huán)境與編輯器和調(diào)試器以及 C51 編譯器組成。編輯器和調(diào)試器包括源代碼編輯器、斷點設置、調(diào)試函數(shù)語言、變量和存儲器。 Proteus 軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結果的影響，Proteus 軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。提供 Schematic Drawing、 SPICE 仿真與 PCB 設計功能，同時可以仿真單片機和周邊設備，可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC 等常用的 MCU，并提供周邊設備的仿真，例如 37 led、示波器等。一臺計算機、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實驗教程，就可 相當于一個設備先進的實驗室。在計算機上學習電工基礎，模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用系統(tǒng)等課程，并進行電路設計、仿真、調(diào)試等。 南京工業(yè)大學學士學位論文 31 系統(tǒng)調(diào)試 在程序編寫的過程中，出現(xiàn)了很多問題，包括 PWM 信號發(fā)生電路的控制、以及單片機控制直流電機的轉動方向等問題，雖然問題不是很大，但是也讓我研究了好長時間，在解決 這些問題的時候，我不斷向老師和同學請教，希望能通過大家一塊的努力把軟件編寫的更完整，讓系統(tǒng)的功能更完備。后來經(jīng)過一點一點的調(diào)試，并認真總結，發(fā)現(xiàn)了問題其實在編寫中斷處理程序時出現(xiàn)了錯誤，修改后即可實現(xiàn)直流電機調(diào)速的目的。 圖 電機半速運轉 圖 電機停轉 按下加速鍵，直流電機有圖 的正向加速運行結果。 第六章 系統(tǒng)調(diào)試與分析 32 圖 電機正轉加速 圖 電機正轉減速 按下反轉鍵，直流電機有圖 反向加速運行結果 。 在以往的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)中轉速常用測速發(fā)電機來檢測，這種模擬測速方法的精度不夠高，在低速時更為嚴重，很難保障生產(chǎn)的高效、安全運行，所以在本次設計中測速采用了目前較先進的霍爾元件測速，即數(shù)字測速。 實驗結果 論證了設計控制 系統(tǒng)的可行性，基本達到了單片機 對直流電機調(diào)速的目的 。 南京工業(yè)大學學士學位論文 33 參考文獻： [1]. 王兆安，黃俊 .電力電子技術（第 4 版） [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [2]. 徐邦荃 .直流調(diào)速系統(tǒng)與交流調(diào)速系統(tǒng) 武漢：華中科技大學出版社， [3]. 譚弗娃，金如麟，李川， 21 世紀的電動機控制與電子技術展望 .電氣時代， 2020 年 9期 [4]. 胡漢才 .單片機原理及其接口技術 [M]. 北京：清華大學出版社， [5]. 李維軍 , 韓小剛 , 李晉 . 基于單片機用軟件實現(xiàn)直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng) [J]. 機電一體化 , 2020, 5: 4951. 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Proceedings of 2020 9th International Conference on Electronic Measurement amp。 激勵我積極進取，培養(yǎng)我形成良好的科研作風 。 在他們 的精心指導和幫助下，我對直流電機的脈寬調(diào)制有了具體的認識，并完成了此次基于單片機的直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的畢業(yè)設計工作。 在此，我對 老師 及學長 的培養(yǎng)和幫助深表感謝！ 另外，畢業(yè)設計的完成和大學四年中各位老師對我的教導和關懷也是密切相關的，各位老師在科研上一絲不茍的態(tài)度和認真負責的育人理念讓我深感欽