【正文】 分為兩組信號，即分相。 A 端和 B 端輸出兩組相差 180176。 本設計中只需產生正向的單 極性 PWM 信號，然后送入 L298N 的 ENA 端，由片內電路分配相位。 此外為了提高 PWM 信號的驅動能力，在比較器 LM311 的輸出端接了一個上拉電阻，使 PWM 信號幅值達到 5V，以符合 L298N 的 ENA 端輸入電平的要求。沒有光照射時，光敏二極管處于截止狀態(tài)，反向電阻很大，反向電流 (暗電流 )很小。 R31 為紅外發(fā)射管，當電機軸承上的的轉盤擋住R33 關斷反向施密特觸發(fā)器 7414 的 1 腳為高電平，轉盤沒有擋住 R31 的光線時，R33 導通 7414 的 1 腳就為低電平，這個采樣得到的脈沖信號經過反向施密特觸發(fā)器放大和整形后輸出符合單片機的電平 標準的負脈沖 [7]。 顯示電路設計 顯示部分電路采用 8 為 7 段 LED 數(shù)碼管動態(tài)顯示，驅動芯片為 3 片擴展連接的 8 位串行移位寄存器 74595，其中兩片提供段碼地址，另外一片提供位碼地址信號。 本部分采用串行芯片驅動方式是為了節(jié)約單片機的 IO 口資源。故本設計采用了三片 74595 擴展，同樣滿足了顯示的要求。12V 直流電源，可用學校實驗室的直流可調電源，其中177。此 7805 芯片的應用方式是相當成熟的經典電路， 為系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供保證，其中發(fā)光二極管為電源通電指示。 (實際上是連接了的，只是連線省略了 )。 圖 總電路 PCB 圖 第 21頁 共 44頁 在 PROTEL 99SE 中連接電路原理圖，連接正確后生成網絡表，新建 PCB 文件，導入網絡表和選擇元件封裝，然后布線即可得到 PCB 電路圖，在實驗室制作成電路板即可焊接調試。不論怎樣都會有飛線的，注意的是在布線時盡量使飛線的兩個端口離得近一些，為焊接時接飛線和電路板美觀性做打算，當然為了減少干擾和維護調試的方便性也必須得這樣做。程序流程比較簡單，只是要實現(xiàn)好每個子程序的功能，在主程序中調用子程序執(zhí)行就好了。 系統(tǒng)初始化 轉速設置 調用調速子程序 調用測速 子程序 設置轉 速顯示 調用 PWM子程序 當前轉 速顯示 開 始 PWM 子程序入口 TLC5615 初始化 發(fā)送數(shù)據(jù)到5615 進行DA 轉換 返 回 第 22頁 共 44頁 圖 調速子程序流程圖 主要芯片編程操作方式 此設計中主要是對芯片 TLC5615 和 74595 的編程操作，以下是 5615 的初始化和 DA 轉換程序 void Dac(unsigned int dat) { unsigned char n = 12。 do { DAC_DI = (bit)(dat amp。 DAC_SCK = 1。 DAC_SCK = 0。 DAC_CS = 1。以下是一段 發(fā)送數(shù)據(jù)到 595 的子程序 調速子程序開始 VV 設置測量 ? VV ? 設置測量 減小 PWM信號占空比 增大 PWM信號占空比 返 回 N Y Y N 第 23頁 共 44頁 /* 本程序是發(fā)送數(shù)據(jù)到 595 的子程序 define DK PORTC define DATA PINC0 ////數(shù)據(jù) 74HC595 14 define ST PINC1 ////鎖存時鐘 74HC595 12 define SH PINC2 ////移位時鐘 74HC595 11 */ //送出 8 位串行數(shù)據(jù) void out_disp(unsigned char data) { unsigned char i。i8。 ////拉低移位時鐘 if (dataamp。 else cbi(DK,DATA)。 sbi(DK,SH)。 } delay_us(1)。 表 程序中單片機端口分配 DS (74595) 千 OE (74595) 百 SH (74595) 十 DI (TLC5615) 個 SCK (TLC5615) 確定 CS (TLC5615) IN2 (L298N) 速度采樣信號 IN1 (L298N) void main( void ) { unsigned int delay。 in1=1。 PT0=1。 TR2=1。 DacData=600。 第 24頁 共 44頁 while(1) { unsigned char dely,kv2,kv3,kv4,kv5。dely50。 if(key5==0) kv5+=1。 while(key5==0)。dely50。 if(key4==0) kv4+=1。 while(key4==0)。dely50。 if(key3==0) kv3+=1。 while(key3==0)。dely50。 if(key2==0) kv2+=1。 while(key2==0)。dely50。 if(key1==0) SpeedSet=SpeedSetTemp。 } SpeedSetTemp=kv5*1000+kv4*100+kv3*10+kv2*1。 while(1) { Dac(DacData)。 DacData=5。 for(delay=0。delay++)。delay60000。 for(delay=0。delay++)。delay60000。 }。 void Ex0_Server(void) interrupt 0 { IE0=0。 } void Timer0ISR( void ) interrupt 1 { static unsigned char Timer0Sec。 TF0=0。 TL0=0xb0。 if(++Timer0Sec==20) { Timer0Sec=0。 SpeedCur=MotorSpeed*60/2。 else if (abs(SpeedCurSpeedSet)600)tmp=15。 else if (abs(SpeedCurSpeedSet)200)tmp=4。 if(DacData150)DacData=150。 else 。//調整 DacData 以調轉速 else if(SpeedCurSpeedSet) DacData=tmp。 Dac(DacData)。 } } 這段程序包含本設計最重要的兩個子程序 ——測速子程序和調速算法子程序測速采用常用的脈沖計數(shù)的方法，有兩個葉片的盤片裝在電機的軸承上，相當于一圈兩個 脈沖，故在一秒的時間內的脈沖數(shù)除以二再乘以六十即為電機一分的轉速 [9][10]。在不同的速度范圍調節(jié)量也不同，這個調節(jié)量是按照經驗值判斷得來的，這樣可以減少運算調節(jié)時間，也可以盡量減小調節(jié)的波動量和超調量，迅速地達到設定速度。新建一個工程命名 “ 直流斬波 ” ，添加文件 ，然后添加文件，如圖 所示 圖 KEIL 添加文件 添加完后編寫程序，然后編譯看看有無錯誤提示， 直到 正確后點 圖標生 第 27頁 共 44頁 成目標文件。這個生成的 .HEX 文件即是后面操作導入到單片機的文件。 圖 easy51 下載程序截圖 Easy51軟件檢測到單片機后，點 “(自動 )打開文件 ”這個按鈕選擇已生成的 “直流斬波 .HEX”文件，點擊 “自動完成 ”就會將程序自動寫入單片機了，該單片機插入到調速板的插座上即可進入下一步調試。硬件問題比較少，有大問題的話要重新改寫方案，調試需要用示波器測量鋸齒波和 PWM 波的波形，看看是否達到我們預計的效果波形，這一步是相當重要的調試過程，其測試方法不再詳細描述。 不同電機的效果也不同，靈敏度高的電機需要降低每次轉速調節(jié)的梯度，否則電機在由低速向高速調節(jié)時候會出現(xiàn)很大波動造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，高速向低速調節(jié)會出現(xiàn)卡住的現(xiàn)象。 調試完成后系統(tǒng)就能按照預計的方式運行，達到設計要求。12V 直流電源，綠色正電源指示燈和紅色負電源指示燈點亮，單片機系統(tǒng)初始化，然后設置轉速初始值，電機馬上開始 加 速運行 ， 最后 穩(wěn)定運行在預先設置的轉速 ，等待 下一次 預置轉速。 如需 再次調節(jié)轉速，只需在按鍵上重新設置轉速， 其他步驟與上述 方法 一致 。不過，直流電機在低速運行的實用性并不好，實際 使用中 也 不會讓直流電機 長期 工作在低速狀態(tài)。 第 30頁 共 44頁 以下是示波器實測的一些鋸齒波波形和不同占空比的 PWM 波形?？刂品绞讲捎玫臏y速反饋，本設計的測試過程中該功能表現(xiàn)良好，測速反饋調節(jié)實現(xiàn)了對電機速度的閉環(huán)控制，能夠達到精確的調速效果。50r/min的穩(wěn)定轉速，能正常工作，完成設計功能，達到設計要求。實測得到對 24V 額定電壓的直流電機調速性能也較好，只是由于驅動電壓只有 12V 的原因，只能從 300r/min 調到 1300r/min，調節(jié)速度比較緩慢，這是由于電機固有的特性決定，該電機啟動轉矩大，故在低速上調節(jié)性能好。對于靈敏度過高的電機，調節(jié)效果則反而會有所降低，每次從開始調節(jié) 第 32頁 共 44頁 到穩(wěn)定的時間長些，波動很大。 設計 的改進措施及建議： 本設計 為 一個 小功率 直流 電機 調速系統(tǒng) ，是直流電機調速系統(tǒng) 的模型，可用于電扇等 家用電器的 控制 。12V 輸出的電源為本調速系統(tǒng)供電，是完全可行的，即環(huán)保又節(jié)能 ， 可以作為一 種 新穎的家用電器 或者更好的是作為現(xiàn)代智能節(jié)能建筑的教學模型，不論從智能化還是節(jié)能方面都有極高的價值 。 本設計 也可以應用在 其它使用直流電機的場合，特別是需要精準調速 和高效節(jié) 能 的情況。同樣電機驅動電路稍加改進就可以用在電動車上。 第 33頁 共 44頁 參考文獻 [1] 王淑芳 .(機電一體化技術 )電機驅動技術 [M]. 北京：科學出版社， 2021 [2] 黃立培等 . 電動機控制 [M] 北京：清華大學出版社， 2021 [3] (日 )谷腰欣司著；王益全譯 . 直流電動機實際應用技巧 [M]. 北京：科學出版社， 2021 [4] AT89S52 的中文簡介及資料下載 [OL].強聯(lián)單片機科技有限公司 . /?NewsID=977 ， 202127 [5] TLC5615 功能介紹及 pdf 資料下載 [OL].電子工程世界 . part/ ， 202143 [6] 74hc595 的功能介紹及 pdf 資料下載 [OL].電子工程世界 . part/， 202143 [7] 劉軍，孟祥忠著 . 電力拖動運動控制系統(tǒng) [M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [8] 付家才等 . 單片機控制工程實踐技術 [M]. 北京：化學工業(yè)出版社， 2021， 3 [9] 郭速學，朱承彥，郭楠著 .圖解單片機功能與應用 [M]. 北京：中國電力出版社， 2021， 2 [10] 周向紅等 . 51 系列單片機應用與實踐教程 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社， [11] 于殿泓，王新年著 . 單片機原理與程序設計實驗教程 [M].西安：西安電子科技大學出版 社， 2021 [12] 王建校等 . 51 系列單片機及 C51 程序設計 [M]. 北京：科學出版社， 2021 第 34頁 共 44頁 致 謝 經過半年的忙碌和工作，本設計順利完成，作為一個本科學生，在畢業(yè)設計中 由 于經驗匱乏，難免有很多考慮不周全的地方，沒有指導老師和同學們的幫助會走很多彎路。感謝對本設計提供支持和幫助的同學，為本設計提供改進意見。 最后向在百忙 之中評審本文的各位專家、老師表示衷心的感謝！ 作者簡介： 姓 名： 鄧國富 性別： 男 出生年月 ： 1986 年 1 月 27 日 民族 ： 漢 Email: 第 35頁 共 44頁 聲 明 本論文的工作是 2021 年 2 月至 2021 年 6 月在成都信息工程學院 控制工程 系完成的。除非另有說明，本文的工作是原始性工作。 (2)學?？梢圆捎糜坝?、縮印或其他復制方式保存學位論文。 (4)學?？稍试S學位論文被查閱或借閱。 除非另有科研合同和其他法律文書的制約，本論文的科研成果屬于成都信息工程學院。 sbit in2=P2^5。 sbit DAC_SCK = P0^4。 sbit DS = P0^0。 sbit SH = P0^2。 sbit key2= P2^3。 s