【正文】 流電機調(diào)速控制設(shè)計 11 圖 42 AT89S52 單片機各引腳 VCC： AT89S52 輸入 電源正 極 10V。 XTAL1： 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 RESET： AT89S52 的重置引腳，高電平動作， 當(dāng)要對晶片重新改動時 ，只要對此引腳電平提升 到 高電平并 在 兩個機器周期以上的時間 保持不變 ， AT89S51 就能夠完成系統(tǒng)要求的 的各項動作， 就能讓 內(nèi) 部特殊功能寄存器 中的數(shù)據(jù)都 被設(shè)成已知狀態(tài)， 而且 至地址 00000H 處開始 輸入 程序代碼而執(zhí)行程序 命令 。因此在 8031 及 8033中， EA 引腳 一定要與 低電平 相連 ，基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 12 因為 它的內(nèi)部中沒有 程序存儲器空間。 而且 ，在將程序代碼 變成了 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引 腳來 得到 21V 的燒錄高壓（ Vpp）。 AT89S52 可以 通過這支引腳來引起外面 的 8位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（ A0～ A7）放在 鎖存器 之 中， 由于 AT89S52 是以多種的方案傳出地址及數(shù)據(jù)。并且 在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序 設(shè)計 的特殊 需要 來 采用 。 AT89S52 可以 利用 PSEN 及 RD 引腳 對應(yīng)開啟放置在 外部的 RAM 與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以 綜合 在一起而共用 64K 的定址范圍。其他三個 I / O 端口 (P1,P2,P3)沒有這個電路配置 ,但內(nèi)部電路 ,P0 在 I / O 時可以把四個 LS TTL 負(fù)載。訪問外部代碼或數(shù)據(jù)存儲 ),P0 提供多路復(fù)用方式的地址總線 (A0 ~ A7)和數(shù)據(jù)總線 (D0 ~ D7)。 PORT2（ ～ ）： 端口 2電路內(nèi)的雙向 I / O 端口 ,每八針可以推動 LS TTL 負(fù)載 ,如果輸出端口 2 設(shè)置為高電平時 ,端口可 以作為輸入端口使用。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也有內(nèi)部改善的兩個 I / O 端口電路 ,輸出緩沖區(qū)可以推動 八個 LS TTL負(fù)載 ,如端口 1 的輸出設(shè)置為高水平 ,而得到的 是輸入數(shù)據(jù)端口。 PORT3（ ～ ）： 端口 3也有內(nèi)部提升雙向 I / O 端口的電路 ,它 輸出緩沖區(qū)可以推動八 個 TTL 負(fù)載 ,而且許多工具有其他額外的特殊特性 功能 ,包括串行通信 ,外部斷開控制 ,定時 ,計數(shù)控制內(nèi)容和外部數(shù)據(jù)存儲器讀取或?qū)懭肟刂?等功用 。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT1，外部中斷 0輸入。 ： T1，計時計數(shù)器 1輸入。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器 的讀取信號。 當(dāng)振蕩器重置設(shè)備 時 ,保持 RST 腳兩個高水平的機器周期 時間 。在 FLASH 編程 ,進入銷編程脈沖。因此可以用來對付外部輸出脈沖或時間的目的。如果你想禁止 ALE的輸出在 SFR8EH 地址 0 輸出 是 可以設(shè)置 的 。此外 ,引腳 是略高 。 /PSEN： 外部程序存儲器控制信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 ,這兩個有效的 / PSEN 信號不會 在 出現(xiàn)。注意加密模式 0 / EA 將內(nèi)部鎖定重置 為 RESET， 當(dāng) / EA 端保持高電平時 ,這里的內(nèi)部程序內(nèi)存。 XTAL1： 相反方向 振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 AT89S52 的內(nèi)部資源 AT89S52有 12個中斷源 :兩個外部中斷 (INT0和 INT1),5定時中斷定時器 (0,1,2)和一個串行中斷。 IE 還包括一個中斷允許 EA的完全控制 ,它可以禁止所有中斷 。 16 位 全部由 48 個 觸發(fā) 器所組成的 ,因此 , 最大計數(shù) 模值為 。這種控制功能是通過定時器模式控制器 TMOD 來實現(xiàn)的 。外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器可以 32 k 尋 址。 針對 89S52,如果 EA 接 VCC,從第一個內(nèi)部存儲程序讀寫 (地址是 0000 h ~ 1 FFFH),然后從外部 尋址 ,尋址 地址是 :20xx h ~ FFFFH。 128 字節(jié)和特殊功能寄存器地址相同 。當(dāng)一條指令訪問 大 于 7FH 的地址時，尋址 模式 決定 CPU 訪問高128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。例如， 以下 的直接尋址 命令 訪問 0A0H（ P2口）存儲單元 。例如，下面的間接尋址 模式 中， R0 內(nèi)容為 0A0H，訪問的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2口（它的地址也是 0A0H）。 所以 ，高 256 字節(jié)數(shù)據(jù) RAM 也能在 堆?？臻g 使用 。內(nèi)部包含 4通道邏輯驅(qū)動電路，其額定工作電流為 2 A，最大可達(dá) 2， 5 A， Vss 最低電壓 V，最大可達(dá) 48 V； Vs 最大電壓 也是 72 V。 L298 是 單 H 橋高電壓大電流功率集成電路 ，直接 使 用 ， ITI39。它的驅(qū)動電壓可達(dá) 48V ，直流電流總和可達(dá) 2A 。由 L298 構(gòu)成的 PW M 功率放大器的工作形式為 一個 單極可逆模式。第 9 腳接邏輯控制部分的電源，常用 +5V ，第 4腳為電機工作 電源，本 設(shè)計 中為 40V ，第 6， 7，lO ， 12 腳輸入標(biāo)準(zhǔn) ， ITI39。當(dāng) Vs=40V 時，最高輸出電壓可達(dá) 35V ， 最高 電流可達(dá) 3A 。本系統(tǒng)中選用與 M CS 一 51系列完全 可以共用的 的 AT89C52 單片機，它是一種功 率損 耗 小 、高性能、 C M OS 八位微處理器。 L298 內(nèi)部的原理圖 圖 43 L298 內(nèi)部的原理圖 L298 內(nèi)部 H 橋驅(qū)動電路 圖 44 中所示為 L298 內(nèi)部 H 橋電路。 4 個三極管組成 H 的 4 條垂直 支路 ，而電機就是 H中的橫杠。要使電機 正常 運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的三極管。 圖 44 H 橋驅(qū)動電路 要 使電動機工作時 ,必須使對角線上的一對三極管傳導(dǎo)。根據(jù)當(dāng)前圖中箭頭所示 ,電流將驅(qū)動電機順時針 轉(zhuǎn)動 動。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 16 圖 45 H 橋電路驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)動 圖 46所示為另一對三極管 Q4 和 Q3接通的狀態(tài)時 ，電流將從右至左流過電機。 圖 46 H 橋驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)動 驅(qū)動電機 轉(zhuǎn)動 時，保證 H 橋上兩個同側(cè)的 晶體管 不 能 同時 接通是非常重要的 。 這個時候 ，電路中除了 晶體 管有負(fù)載， 所以 電路上的電流就 可能達(dá)到最大值（該電流僅受電源性能 控制 ），甚至燒壞 晶體 管。 L298 引腳符號及功能 L298 電機驅(qū)動各引腳符號及功能見表 41。當(dāng)使能端 接到 低電平時，電機停止 運行 。開關(guān)驅(qū)動 模式 是使 電力 半導(dǎo)體功率 開關(guān)處于關(guān)閉 模式 ，通過脈 沖 調(diào)制（ PWM）來 調(diào)節(jié)電機 電 流 大小 ，從而實現(xiàn)電機 轉(zhuǎn)動速度的調(diào)節(jié) ， L298 邏輯功能見表 42. IN1 IN2 ENA 電機狀態(tài) X X 0 停止 1 0 1 順時針 0 1 1 逆時針 0 0 0 停止 1 1 0 停止 本系統(tǒng)中單片機與 L298 的連接 L298 芯片 為直流電機的 控制板塊 ，在本 設(shè)計中 L298 與單片機以及直流電機之間的關(guān)系 見圖 47。電動機 的 轉(zhuǎn)動快慢 由單片機調(diào)節(jié) PW M 信號的占空比來 進行控制 。本系統(tǒng)中選用與 M CS 一 51 系列完全共同使用 的 AT89C52 單片機，它是一種 功率損耗小 、 大 性能、 C M OS 八位微處理器。單片機 PW M 脈沖信號的產(chǎn)生從程序 編程方面 上來講，可以采用軟件延時和計時器延時兩種 方案 。 這種 P W M 調(diào)速器 利用 定時器 0 中斷 的方法出現(xiàn)了 PW M 脈沖， PW M 控制子程序也就是 計時 器 0 的 停止 服務(wù)程序。 基于 L298 的直流 電動機 PW M 調(diào)速器 ， 通過 A T89C52 單片機的 I／ O 口輸出 PW M 信號，直接用 1T L 電平 調(diào)節(jié)開啟 芯片 L298，對電動機 速度進行改變 。 反復(fù)使用 表明，系統(tǒng)工作 恒定 ， 達(dá)到我們設(shè)計要求的 調(diào)速的功能要求，具有較大的理論價值和生產(chǎn)價值 。 LED 的 呼吸中心 是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端 放置 一個支架上，一端 連接電源 負(fù)極，另一端 是 電源的正極， 把 整個晶片被 塑料制材包裹 起來。但這兩種半導(dǎo)體 器件 連接起來的時候，它們之間就 會看成 一個“ PN結(jié)” 連接 。而光的顏色 由光的波長控制 ，是由形成 PN 結(jié)的 材質(zhì)影響的 。嚴(yán)格地講， 我們通常說的 LED應(yīng)該 只能對于 發(fā)射可見光的二極管； 產(chǎn)生 近紅外輻射的二極管 被稱為 紫 外發(fā)光二極管（ IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射 最大值 波長在可見光短波限 左右 ，由 少數(shù) 紫外輻射的二極管稱為 紅外 發(fā)光二極管；但是 平常我們都把 上述三種半導(dǎo)體二極 叫做 發(fā)光二極管 。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 19 圖 48 LED 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu) LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)見下圖 49， 其中：圖（ a）為共陰極結(jié)構(gòu)， 16 斷發(fā)光二極管的陰極端 組合在一端 ， 對應(yīng)的 極端分開 連接 ， 工作的時候 公共端 要和大地 連接 ，要使 它為 發(fā)光二極管， 這和它對應(yīng)的正極與 高電平 相連 。要使哪根發(fā)光二極管， 這和它對應(yīng)的負(fù)極與低電平相連 。圖“ c”為引腳圖，從 ag引腳輸入 各種 的 16 位二進制編碼， 能出現(xiàn)各種 數(shù)字或 符號 。不同數(shù)字或 符號 其字段碼不一樣， 針對相同的 數(shù)字或 符號 ，共陰極 接線 和共陽極 接線的字段碼也有差異 ，共陰極和共陽極的字 段碼 被稱為 反碼。依此類推，具體流程見圖 410。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 22 圖 411 本系 統(tǒng)中單片機與 LED 的連接 獨立式鍵盤控制模塊 鍵盤的功能及分類 鍵盤是一種最 普遍使用 的輸入 裝置 ,它是一組按鍵組成 ， 按照 功能 ， 可 叫做數(shù)字鍵和功能鍵兩種 鍵盤 ， 通過使用它輸入命令和數(shù)據(jù) ， 進而查找 和 調(diào)節(jié) 系統(tǒng)的運行狀態(tài) ， 操作起來簡單快捷。 獨立式鍵盤主要用于按鍵較少的 時候 ,矩陣式鍵盤主要 采用 按鍵較多的場合， 被叫做 行列式鍵盤 。這兩類鍵盤的主要差別 是識別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼 的方法。 獨立式鍵盤 獨立式鍵盤的按鍵相互獨立，每個按鍵接一根 I/O 口線，一根 I/O 口線上的按鍵工作狀態(tài) 和 其它 I/O 口線的工作狀態(tài) 沒有聯(lián)系 。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 23 圖 412 獨立式鍵盤 獨立式鍵盤與單片機的鏈接 本設(shè)計中有五個獨立式按鍵，分別 調(diào)節(jié) 電機的加 、 減速、正反轉(zhuǎn)、急停和系統(tǒng)的復(fù)位，獨立式按鍵與單片機的具體連接見圖 413。 其流程圖如下所示。然后進行按鍵查詢，本系統(tǒng)有五個按鍵，加速、減速、正反轉(zhuǎn)、急停、復(fù)位。流程圖見圖 51。 T 為定時標(biāo)記，每定時一次加 2， T 最大值 200，也就是 二 個周期時間為 1ms。這樣按一個 不變 的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù) 我們的 需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的 大小 。具體流程圖見圖 52。這幾個數(shù)碼管是依次從右往左顯示，每個數(shù)碼管顯示 時間差為 80us，但在現(xiàn)實中我們的眼睛是 看不到的 。當(dāng)要顯示數(shù)值時，首先 要 選擇顯示的數(shù)碼管，然后選出 與之相結(jié)合 的字 段碼。 基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 26 圖 53 LED 數(shù)碼管顯示 PWM 占空比流程圖 獨立式鍵盤控制流程圖 獨立式鍵盤控制描述：本系統(tǒng)中五個獨立式按鍵， K K K K K5 分別 調(diào)節(jié) 著系統(tǒng)的， 正反轉(zhuǎn)、 加速、減速、急停和復(fù)位。具體流程圖見圖 54。不僅讓我對學(xué)過的單片機知識有了很多的鞏固，同時也對單片機這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。 在做畢業(yè)設(shè)計的初期階段，難度很大，沒有頭緒。同時，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設(shè)計中的 各種遇到的 難題。無論是在硬件 設(shè)計 還是軟件設(shè)計上，我都遇到了不少的問題，在克服困難的過程中，我學(xué)到了許多 東西 ，特別是在課堂上學(xué)不到的基于 L298 直流電機調(diào)速控制設(shè)計 28 東西如（ PWM）。本次設(shè)計我能獨立完成，算是有了很大的收獲。 進一步加強了我的動手能力和運用專業(yè)知識 的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問題，以及如何靈活地改變方法去實現(xiàn)設(shè)計方案。 讓我了解到單片機技術(shù)對當(dāng)今人們生活的重要性。 致謝 經(jīng)過近 一 學(xué)期的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想 象的。 耿 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，PCB 圖 等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩 耿 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，他的循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路也給予我無盡的啟迪。其次要感謝我的同學(xué)對我無私的幫助，