畢業(yè)論文--單片機控制電機的無極變速

1、<p>　　單片機控制電機的無極變速</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要研究了利用MCS-51系列單片機控制PWM信號從而實現(xiàn)對直流電機轉(zhuǎn)速的控制，采用H橋式電路和三極管來實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。文章中對PWM信號的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過軟件編程對PWM信號占空比進行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號波形等均作了詳細的闡述。 <

2、;/p><p>　　關(guān)鍵詞： PWM信號，H橋式電路，復(fù)合三極管。</p><p>　　The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM</p><p>　　This article mainly introduces the method to generate t

3、he PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. H bridge circuit and transistor is used to realize motor and reversing，Articles in this paper, the principle of the PWM signal gene

4、ration method and how to through the software programming for PWM signal duty cycle adjustment, so as to control the input signal waveform are explained in detail.</p><p>　　Key words: PWM signal，H bridge ci

5、rcuit ， compound transistor，</p><p><b>　　第一章 緒論4</b></p><p>　　1.1  單片機、電動機控制的介紹4</p><p>　　1.2  本次設(shè)計要做的內(nèi)容5</p><p>　　第二章 單片機的簡介5</p><

6、;p>　　2.1  單片機發(fā)展歷史5</p><p>　　2.2  單片機MCS51的硬件和軟件介紹6</p><p>　　第三章 電動機的電動控制6</p><p>　　3.0直流電機組成原理6</p><p>　　3.1 PWM的基本原理7</p><p>　　3.2用單片機

7、對電動機轉(zhuǎn)速的控制8</p><p>　　第四章 關(guān)于單片機對電動機的控制10</p><p>　　4.1 單片機的電路設(shè)計10</p><p>　　1.單片機對直流電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向的控制10</p><p>　　2.單片機的時鐘電路設(shè)計11</p><p>　　3.單片機的復(fù)位電路設(shè)計11</

8、p><p>　　4.有關(guān)復(fù)合三極管的組成12</p><p>　　4.2 單片機控制電動機的程序編制14</p><p>　　4.3 單片機實驗過程17</p><p>　　一·搜集實驗所需要的理論資料和購買實驗所需的資料18</p><p>　　二·搭建最簡單的單片機控制系統(tǒng)18&l

9、t;/p><p>　　4.4 實驗結(jié)論分析20</p><p><b>　　總結(jié)24</b></p><p><b>　　承諾書25</b></p><p><b>　　參考文獻25</b></p><p><b>　　目 錄<

10、;/b></p><p>　　緒論 …………………………………………………6</p><p>　　1.1  單片機、電動機控制的介紹 ……………………………………7</p><p>　　1.2  本次設(shè)計要做的內(nèi)容 ……………………………………7</p><p>　　單片機簡介

11、 …………………………………………7</p><p>　　2.1  單片機發(fā)展歷史 …………………………………………7</p><p>　　2.2  單片機MCS51的硬件和軟件介紹………………………………7</p><p>　　電動機的電動控制 …………………………………7</p><p>　　

12、3.1  脈寬調(diào)制 ………………………………………7</p><p>　　3.2  格式電路 ……………………………………7</p><p>　　關(guān)于單片機對電動機的控制…………………………………7</p><p>　　4.1 單片機的電路設(shè)計 …………………………………………

13、8</p><p>　　4.2 單片機控制電動機的程序編制 ………………………………8</p><p>　　4.3 單片機實驗過程 …………………………………………8</p><p>　　4.4 實驗結(jié)論分析 ………………………………8</p><p>　　總結(jié) …………………………………

14、…………………………………24</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………25</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1  單片機、電動機控制的介紹</p><p>　　直流電動機在冶金、礦山、化工、交通、機械、紡織、航空等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣

15、泛的應(yīng)用。而以往直流電動機的控制只是簡單的控制，很難進行調(diào)速，不能實現(xiàn)智能化。如今，直流電動機的調(diào)速控制已經(jīng)離不開單片機的支持，單片機應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展促進了自動控制技術(shù)的發(fā)展，使人類社會步入了自動化時代，單片機應(yīng)用技術(shù)與其他學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，促進了學(xué)科發(fā)展和專業(yè)更新，引發(fā)了新興交叉學(xué)科與技術(shù)的不斷涌現(xiàn)?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了世界，也改變了人類的生活。由于單片機的體積小、重量輕、功能強、抗干擾能力強、控制靈活、應(yīng)用方便、價格低廉

16、等特點，計算機性能的不斷提高，單片機的應(yīng)用也更加廣泛特別是在各種領(lǐng)域的控制、自動化等方面。</p><p>　　在實際應(yīng)用中，電動機作為把電能轉(zhuǎn)換為機械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。電動機的調(diào)速性能如何對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。因此，調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點。</p><p>　　直流電動機轉(zhuǎn)速的控制方法

17、可分為兩類：勵磁控制法與電樞電壓控制法。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小但低速時受到磁場飽和的限制，高速時受到換向火花和轉(zhuǎn)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。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。</p><p>　　傳統(tǒng)的改變端電壓的方法是通過調(diào)節(jié)電阻來實現(xiàn)的，但這種調(diào)壓方法效率低。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，創(chuàng)造了許多新的電樞電壓控制方法。其中脈寬調(diào)制（Pulse Wi

18、dth Modulation,PWM）是常用的一種調(diào)速方法。其基本原理是用改變電機電樞電壓的接通和斷開的時間比（即占空比）來控制馬達的速度，在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中當電機通電時，其速度增加，電機斷電時其速度降低。只要按照一定的規(guī)律改變通斷電的時間，就可使電機的速度保持在一穩(wěn)定值上。</p><p>　　直流電機可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進行分類，其中根據(jù)直流電機的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機（將機械能轉(zhuǎn)化為直流電能）

19、、直流電動機（將直流電能轉(zhuǎn)化為機械能）、直流測速發(fā)電機（將機械信號轉(zhuǎn)換為電信號）、直流伺服電動機（將控制信號轉(zhuǎn)換為機械信號）。</p><p>　　1.2  本次設(shè)計要做的內(nèi)容 </p><p>　　單片機控制電動機的正反轉(zhuǎn)和無級變速。</p><p>　　第一步 搭建最簡單的單片機控制系統(tǒng)，由于沒有二極管就直接用電動機代替。</p>&l

20、t;p>　　第二步 由簡單電路搭建H橋式電路的一半，實現(xiàn)電動機的轉(zhuǎn)動。</p><p>　　第三步 單件H橋式電路，總結(jié)經(jīng)驗。</p><p>　　第二章 單片機的簡介</p><p>　　2.1  單片機發(fā)展歷史</p><p>　　單片機是在一塊硅片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM、EPROM）和

21、各種輸入/輸出接口（定時器、計數(shù)器、并行I/O口、串行口、A/D轉(zhuǎn)換器、脈沖調(diào)制器PWM等），它是一臺具有控制和計算功能的計算機，故而稱為單片微型計算機。</p><p>　　根據(jù)單片機發(fā)展過程中各個階段的特點，其發(fā)展歷史大概可劃分為以下四個階段：</p><p>　　第一階段（1974～1976）：單片機的初級階段。</p><p>　　第二階段（1976～197

22、8）：以MCS－48系列單片微機為代表低性能單片機階段。</p><p>　　第三階段（1978～1983）：以MCS－5l系列的8051為代表的高性能單片機階段。</p><p>　　第四階段（1982～現(xiàn)在）：8位單片機的鞏固發(fā)展以及16位單片機、32位單片機推出階段。</p><p>　　單片機應(yīng)用在檢測、控制領(lǐng)域中，具有如下特點：</p>&l

23、t;p>　?。?）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。</p><p>　?。?）可靠性好，應(yīng)用范圍廣。</p><p>　?。?）控制功能強，易擴展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　?。?）具有通訊功能，可以很方便地實現(xiàn)多機和分布式控制，形成控制網(wǎng)絡(luò)和遠程控制。</p><p>　　2.2  單片機MCS51的硬

24、件和軟件介紹</p><p>　　對單片機的控制，其實就是對I/O口的控制，無論單片機對外界進行何種控制，或接受外部的何種控制，都是通過I/O口進行的。51單片機總共有P0、P1、P2、P3四個8位雙向輸入輸出端口，每個端口都有鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。4個I/O端口都能作輸入輸出口用，其中P0和P2通常用于對外部存儲器的訪問。</p><p>　　MCS-51單片機的并行端口結(jié)構(gòu)與

25、操作</p><p>　　51系列單片機有4個I/O端口，每個端口都是8位準雙向口，共占32根引腳。每個端口都包括一個鎖存器(即專用寄存器P0～P3)、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。通常把4個端口籠統(tǒng)地表示為P0～P3。</p><p>　　在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個端口的每一位都可以作為準雙向通用I/O端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2口作為高8位地址線，P0口分時作為低

26、8位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。</p><p>　　51單片機4個I/O端口線路設(shè)計的非常巧妙，學(xué)習I/O端口邏輯電路，不但有利于正確合理地使用端口，而且會給設(shè)計單片機外圍邏輯電路有所啟發(fā)。</p><p>　　第三章 電動機的電動控制</p><p><b>　　脈寬調(diào)制 </b></p><p>　　直流電動機

27、結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機進行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。直流電動機的結(jié)構(gòu)是由直流電源、直流電機、控制開關(guān)和調(diào)速器組成。直流發(fā)電機的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷

28、的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑?。感?yīng)電動勢的方向按右手定則確定其工作原理不外乎就是用直流電源作為能量來驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。通過對三極管的截止與導(dǎo)通進行控制，使其起到開、關(guān)和調(diào)速的作用。具體的操作為當直流電動機接上直流電源時，使用電位器旋轉(zhuǎn)按鈕控制三極管集極的電壓。如直流電機控制原理圖:</p><p>　　1、當三極管的基極通過單片機P0的某個端口送高電平時，則電動機不轉(zhuǎn)動；</p>

29、<p>　　2、當集極電壓大于死區(qū)電壓而小于飽和電壓時三極管處于放大狀態(tài)，隨著集極電壓改變，從而改變了直流電動機兩端的壓降也就改變了電機的轉(zhuǎn)速。具體原理為集極的電壓大小不一樣，三極管的電壓放大倍數(shù)也不一樣從而起到調(diào)速作用改變直流電動機的旋轉(zhuǎn)速度</p><p>　　3.1 PWM的基本原理</p><p>　　PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負載

30、兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。</p><p>　　在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉(zhuǎn)速。也正因為如此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。如圖2-8所示：<

31、;/p><p>　　圖2-8 PWM方波</p><p>　　設(shè)電機始終接通電源時，電機轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D= t1 / T，則電機的平均速度為Va = Vmax * D，其中Va指的是電機的平均速度；Vmax 是指電機在全通電時的最大速度；D = t1 / T是指占空比。</p><p>　　由上面的公式可見，當我們改變占空比D = t1 / T時，就可以

32、得到不同的電機平均速度Vd，從而達到調(diào)速的目的。事實上，平均速度Vd 與占空比D并非嚴格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似地看成是線性關(guān)系。</p><p>　　直流電機轉(zhuǎn)速n的表達式為：</p><p>　　n=(U-IR)/KΦ （3-1）</p><p>　　式中：U—電樞端電壓</p>

33、<p><b>　　I—電樞電流</b></p><p><b>　　R—電樞電路總電阻</b></p><p><b>　　Φ—每極磁通量</b></p><p><b>　　K—電動機結(jié)構(gòu)參數(shù)</b></p><p>　　由式（3-1）可得

34、，直流電動機的轉(zhuǎn)速控制可分為兩類：對勵磁磁通進行控制的勵磁控制法；其中勵磁控制法在低速時受磁極飽和的限制，在高速時受換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強度的限制，并且勵磁線圈電感較大。動態(tài)響應(yīng)較差，所以這種控制法用的很少?，F(xiàn)在大多數(shù)場合都使用電樞控制法，現(xiàn)主要介紹的就是在勵磁恒定不變的情況下，如何調(diào)節(jié)電樞電壓來實現(xiàn)調(diào)速。</p><p>　　這里我們使用的是開關(guān)驅(qū)動方式，開關(guān)方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過脈寬調(diào)制來

35、控制電動機電壓，實現(xiàn)調(diào)速。其調(diào)速控制的原理圖和輸入輸出電壓波形如下圖所示。</p><p>　　如上圖（a）中當三極管基地輸入低電平時，開關(guān)導(dǎo)通，直流電動機電樞繞組兩端有電壓Vs，經(jīng)過（T-t1）時間后，基極輸入變?yōu)楦唠娖介_關(guān)管截止，電動機端電壓為0，開關(guān)管的動作重復(fù)前面的過程，這樣電動機的電樞繞組端電壓平均值U</p><p>　　占空比又表示一個周期T里,開關(guān)導(dǎo)通的時間與周期的比值。a

36、的變化范圍為0到1。由上式可知，當源電壓不變的情況下，電樞的端電壓平均值U0取決于占空比a的大小，改變a的值就可以改變電樞的端電壓的平均值從而達到調(diào)速的目的。</p><p>　　占空比a的通過三種方法可以改變：</p><p>　　定寬調(diào)頻法：保持t1不便，只改改變t2，周期T也隨之改變。</p><p>　　調(diào)寬調(diào)頻法：保持t2不便，只改變t1，周期T也隨之改變

37、。</p><p>　　定頻調(diào)寬法：保持周期T不變，同時改變t1，t2。</p><p>　　前兩種方法改變了控制脈沖的頻率，當空制脈沖的頻率與系統(tǒng)固有頻率相近時將產(chǎn)生震蕩，所以選用第三中方法。 </p><p>　　控制信號我們選擇軟件模擬法：利用單片機的一個I/0引腳，通過軟件對總引腳不斷地輸出高低電平來實現(xiàn)。</p><p>　　第四章

38、 關(guān)于單片機對電動機的控制</p><p>　　4.0 電機的幾種種調(diào)速方法</p><p>　?。?）雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)：</p><p>　　在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器, 分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流, 二者之間實行串聯(lián)連接來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別起作用。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出當作電流調(diào)節(jié)器ACR的輸入, 再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置GT, T

39、A為電流傳感器, TG為測速發(fā)電機。如圖1示：</p><p>　　圖1 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是基于“最短時間控制”原則設(shè)計的, 在充分發(fā)揮電機過載能力的同時, 可以獲得良好的靜、動態(tài)性能, 在實際工程中有一定的應(yīng)用價值，但在設(shè)計中對穩(wěn)態(tài)指標和動態(tài)指標要求較高，并且在電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計和速度調(diào)節(jié)器中時間常數(shù)的計算較為復(fù)雜，所以逐漸被其他調(diào)速系統(tǒng)所取代。

40、</p><p>　?。?）調(diào)頻調(diào)速系統(tǒng) :</p><p>　　系統(tǒng)采用ARM作為控制器，通過轉(zhuǎn)速與頻率、細分倍數(shù)直接的關(guān)系來調(diào)節(jié)電機速度，電機轉(zhuǎn)速=60倍頻率與200倍細分倍數(shù)的商，細分驅(qū)動方式下由于步距角小，電機控制精度明顯提高，同時這種方式可以抑制低速運行中產(chǎn)生的噪聲和震蕩現(xiàn)象。</p><p>　?。?）PID調(diào)速方式：</p><p&

41、gt;　　PID控制在本質(zhì)上是一種線性控制方式，其控制性能取決于被控對象的數(shù)學(xué)模型精度，PID調(diào)速結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)PID控制。</p><p>　　傳統(tǒng)PID控制的問題是其控制性能依賴于控制對象精確的數(shù)學(xué)模型，Kp為比例系數(shù), Kd為微分,如圖2所示：</p><p>　　圖2 傳統(tǒng)PID控制器系統(tǒng)</p><p><b>　　PWM調(diào)速方式：</b&g

42、t;</p><p>　　其控制方法第三章已作介紹，這里就不在說明了。</p><p>　　4.1 單片機的電路設(shè)計 </p><p>　　1.單片機對直流電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向的控制</p><p>　　用單片機對電動機的轉(zhuǎn)向控制，主要是通過單片機控制流入電動機的電流方向。但是單片機的I/O口只能輸出TTL電平，故需一些電子元件來搭建外部電路，

43、我們以下圖為例 </p><p>　　上圖中四個PNP三極管的基極分別連接單片機的P1口的P1.0 P1.1 P1.2 P1.3四個口因為是PNP管所以當基極電壓為低電平時，三極管導(dǎo)通，為高電平時三極管不導(dǎo)通。</p><p>　　假定電流從A到B是正轉(zhuǎn)，電流反向時電機反轉(zhuǎn)。則電機正轉(zhuǎn)時1,3導(dǎo)通，2，4不導(dǎo)通，即單片機P1.0，P1.2輸出低電平，P1.1，P1.3輸出高電平，電流

44、就會如圖1所示的路線流動時電機正轉(zhuǎn)。電機反轉(zhuǎn)時2，4導(dǎo)通，即單片機P1.0，P1.2輸出高電平，P1.1，P1.3輸出低電平，電流就會如圖2示的路線流動時電機反轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.單片機的時鐘電路設(shè)計</p><p>　　引腳XTAL1和XTAL2是8051內(nèi)部振蕩器的輸入端和輸出端。其接法如下圖，電容C1和C2選30pF，其作用是對頻率有微調(diào)作用，其震蕩范圍是1.2-12MHz

45、。為了減少寄生電容，以保證震蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容盡可能的與單片機芯片靠近。此接法為內(nèi)部時鐘方式。</p><p><b>　　。。</b></p><p>　　3.單片機的復(fù)位電路設(shè)計</p><p>　　單片機的復(fù)位都是靠外部電路來實現(xiàn)的。在時鐘電路工作后，只要在單片機的復(fù)位( RST) 腳上出現(xiàn)24個時鐘振蕩脈沖(2個機器周期

46、) 以上的高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。因此，要想保證單片機能夠可靠的復(fù)位，在應(yīng)用系統(tǒng)的電路設(shè)計中，就要使RST引腳保持10ns以上的高電平，使MCS一51單片機能循環(huán)到復(fù)位狀態(tài)。當單片機復(fù)位后，也就是RST從高電平變成低電平后，MCS一51單片機就從0000H地址開始執(zhí)行程序。</p><p>　　復(fù)位以后，P0口～P3口輸出為高電平，且使這些準雙向口皆處于輸入狀態(tài)，并且將07H 寫入棧指針SP，同時將程

47、序計數(shù)器PC和其它特殊功能寄存器SFR清為0。但是，復(fù)位并不影響單片機內(nèi)部的RAM 狀態(tài)。</p><p>　　下圖是單片機內(nèi)部復(fù)位電路的結(jié)構(gòu)：</p><p>　　下圖是簡單的上點復(fù)位電路和按鍵電平復(fù)位電路：</p><p>　　由于我們的實驗較簡單，無需復(fù)位電路，故不采用復(fù)位電路。</p><p>　　4.有關(guān)復(fù)合三極管的組成</p

48、><p>　　復(fù)合三極管是將兩個和更多個晶體管的集電極連在一起，而將第一只晶體管的發(fā)射極直接耦合到第二只晶體管的基極，依次連接而成，最后引出E、B、C三個電極。也叫達林頓管，其放大倍數(shù)是兩者放大倍數(shù)的乘積。一般應(yīng)用于功率放大器、穩(wěn)壓電源電路中。 </p><p>　　復(fù)合三級管的電路連接</p><p>　　達林頓三極管通常由兩個三極管組成，這兩個三極管可以是同型號的，

49、也可以是不同型號的；可以是相同功率，也可以是不同功率。無論怎樣組合連接，最后所構(gòu)成的達林頓三極管的放大倍數(shù)都是二者放大倍數(shù)乘積。 </p><p>　　達林頓管電路連接一般有四種接法：即NPN+NPN、PNP+PNP、NPN+PNP、PNP+NPN。下面是PNP+PNP型的，我們使用的時候也是用兩個三極管連接用來代替復(fù)合管。</p><p>　　上圖是同極性接法；通常，上圖接法達林頓三極管

50、叫“NPN達林頓三極管”；兩個三極管復(fù)合成一個新的達林頓管后，他的三個電極仍然叫：</p><p>　　B→基極 C→集電極 E→發(fā)射極。</p><p>　　達林頓管有一個特點就是兩個三極管中，前面三極管的功率一般比后面三極管的要小，前面三極管基極為達林頓管基極，后面三極管射極為達林頓管射極。所以達林頓管在電路中使用方法和單個普通三極管一樣，只是放大倍數(shù)β是兩個三極管放大倍數(shù)的乘積。

51、</p><p>　　復(fù)合三級管的主要特點</p><p>　?。?）放大倍數(shù)大（可達數(shù)百、數(shù)千倍）；</p><p><b>　?。?）驅(qū)動能力強；</b></p><p><b>　?。?）功率大；</b></p><p><b>　?。?）開關(guān)速度快；<

52、/b></p><p>　?。?）可做成功率放大模塊；</p><p><b>　?。?）易于集成化。</b></p><p><b>　　復(fù)合三級管的用途</b></p><p>　?。?）用于大負載驅(qū)動電路；</p><p>　?。?）用于音頻功率放大器電路；<

53、;/p><p>　?。?）用于中、大容量的開關(guān)電路；</p><p>　?。?）用于自動控制電路。</p><p>　　應(yīng)注意的是，復(fù)合三級管由于內(nèi)部由多只管子及電阻組成，用萬用表測試時，be結(jié)的正反向阻值和普通三極管不同。對于高速復(fù)合三級管，有些管子的前級be結(jié)還反并聯(lián)一只輸入二極管，這時測出be結(jié)正反向電阻阻值很接近；容易誤判斷為壞管，這個應(yīng)注意。</p>

54、;<p>　　4.2 單片機控制電動機的程序編制</p><p>　　要求：控制電動機的正反轉(zhuǎn)和無級變速。</p><p>　　#include<reg52.h> //頭文件</p><p>　　#define uint unsigned int //宏定義一個int型變量</p><p>　　#define

55、uchar unsigned char //宏定義一個char型變量</p><p><b>　　uint i;</b></p><p>　　sbit d0=P1^0; //位操作</p><p>　　sbit d1=P1^1;</p><p>　　sbit d2=P1^2;</p><p&g

56、t;　　sbit d3=P1^3;</p><p>　　void delay(uint ms) //定義延時函數(shù)當ms=200</p><p>　　{ uint x,y;</p><p>　　for(x=ms;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p>&

57、lt;b>　　}</b></p><p>　　void main ( )</p><p>　　{ while (1); //進入while大循環(huán)</p><p>　　{ for(i=1;i<=10; i++); //for循環(huán)控制占空比，設(shè)此段為正轉(zhuǎn)加速</p><p><b>　　{ d0=1;

58、</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　d3=1;</b></p><p>　　delay(300); //t1,</p><p><b>

59、;　　d0=0;</b></p><p><b>　　d2=0;</b></p><p>　　delay(600);//t2,等效總周期T=t1+t2=900,占空比為t=t1/T，以下可用類似的方法計算占空比。</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=

60、1;i<=10;i++); //正轉(zhuǎn)恒速</p><p><b>　　{ d0=1;</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　d3=1;</b><

61、/p><p>　　delay(450); </p><p><b>　　d0=0;</b></p><p><b>　　d2=0;</b></p><p>　　delay(450);</p><p><b>　　}</b></p><p&

62、gt;　　for(i=1;i<=10;i++);//正轉(zhuǎn)減速</p><p><b>　　{ d0=1;</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　d3=1;<

63、/b></p><p>　　delay(600);</p><p><b>　　d0=0;</b></p><p><b>　　d2=0;</b></p><p>　　delay(300);</p><p><b>　　}</b></p>

64、;<p>　　for(i=1;i<=10;i++);//for循環(huán)控制占空比，此段則為反轉(zhuǎn)加速</p><p><b>　　{ d0=1;</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p&

65、gt;<b>　　d3=1;</b></p><p>　　delay(300); </p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　d3=0;</b></p><p>　　delay(600);}</p><p>　　for(

66、i=1;i<=10;i++); //反轉(zhuǎn)加速</p><p><b>　　{ d0=1;</b></p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　d3=1;</b>&l

67、t;/p><p>　　delay(450); </p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　d3=0;</b></p><p>　　delay(450);</p><p><b>　　}</b></p><

68、p>　　for(i=1;i<=10;i++); //反轉(zhuǎn)減速</p><p>　　{ d0=1;</p><p><b>　　d1=1;</b></p><p><b>　　d2=1;</b></p><p><b>　　d3=1;</b></p&g

69、t;<p>　　delay(600);</p><p><b>　　d1=0;</b></p><p><b>　　d3=0;</b></p><p>　　delay(600);</p><p><b>　　}</b></p><p>&l

70、t;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 單片機實驗過程 </p><p>　　一·搜集實驗所需要的理論資料和購買實驗所需的資料</p><p>　　1．實驗所需要的理論資料，如前第三章第四章所示；</p><p>

71、　　2.購買實驗所需要的材料如下表</p><p>　　二·搭建最簡單的單片機控制系統(tǒng)</p><p>　　由于沒有購買發(fā)光二極管，實驗中直接用電動機代替。下圖是搭建的最簡單系統(tǒng)的原理圖</p><p>　　是電動機轉(zhuǎn)動程序如下：</p><p>　　#include<reg52.h></p><p&

72、gt;　　sbit D1=P1^0;</p><p>　　void main ( )</p><p>　　{ while (1)</p><p><b>　　D1=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　用Keil uVision4編程生成

73、hex文件，用STC_ISP_V3.1將hex文件寫入單片機即可。</p><p><b>　　三·搭建所需系統(tǒng)</b></p><p><b>　　原理如第三章所示。</b></p><p>　　原理圖如第四章第一節(jié)，第二節(jié)所示。</p><p>　　4.4 實驗結(jié)論分析 <

74、/p><p>　　一·剛開始搭建最簡電路是電動機不轉(zhuǎn)，但在外力的作用下可以持續(xù)轉(zhuǎn)動。</p><p><b>　　其電路圖如下</b></p><p>　　1.首先檢查程序，若程序正確。</p><p>　　分析：有可能是晶振或電容的走線過長，導(dǎo)致震蕩電路收干擾致使震蕩電路無法向單片機提供時鐘信號，使單片機無法工作

75、導(dǎo)致電動機不轉(zhuǎn)。</p><p>　　解決方法：改變晶振或電容在插線板方位，只可能使得連線短，同時使電容和晶振盡可能的靠近單片機，減少對時鐘信號的影響。</p><p>　　檢測辦法：用萬用電表，把擋住打在直流電壓檔，測單片機P1^0當Vcc之間的電壓，若為5V則表明單片機工作，若為0V則表明單片機不工作，但當我們檢測的的電壓為5V說明單片機工作。</p><p>

76、　　2.有可能是p1口的驅(qū)動能力不足,導(dǎo)致電動機不工作。</p><p>　　解決方法：在P1口上加上上拉電阻，若電動機還不工作則說明不是P1口的驅(qū)動能力不足。</p><p>　　有可能是，單片機的負載電路出了問題，所以我們仔細的檢查單片機的負載電路，我們發(fā)現(xiàn)我們把負載電路中的電動機的負極直接接在單片機P1^0口上，那為什么電動機會不轉(zhuǎn)呢？用萬用電表檢測電動機兩端的電壓，發(fā)現(xiàn)電壓值為0，

77、若負載電路道通，那么電動機的兩端電壓是不為0的，那說明負載電路不導(dǎo)通的，仔細檢查負載電路，發(fā)現(xiàn)電路沒有問題，那么問題就出在單片機上，說明單片機的P1^0口與Uss在單片機內(nèi)部是不連通時，查閱單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料時，發(fā)現(xiàn)單片機內(nèi)部確定不連通，改變負載電路，加上電源，電動機工作。</p><p>　　結(jié)論：在最簡單片機系統(tǒng)中，振蕩電路要盡可能靠近單片機且連線要盡可能的短，負載電路不能直接在單片機的I/O上，若I/O的驅(qū)

78、動能力不足，則要加上上拉電阻。</p><p>　　注意:在編寫程序時，單片機上電時，其I/O輸出全為1.</p><p>　　電動機雖然轉(zhuǎn)動，但在起動過程中需要外力才能轉(zhuǎn)動。</p><p>　　分析：1.可能是選擇電動機時電動機的額定電壓選大了，但是在電動機兩端加上1.5V電壓，電動機也能順利起動，說明電動機的額定電壓沒有選大。</p><p

79、>　　2.有可能是驅(qū)動電流過小，加上上拉電阻，發(fā)現(xiàn)電動機不轉(zhuǎn)動，且不管用外力電動機還是不轉(zhuǎn)動，所以也不是驅(qū)動電流過小的問題。</p><p>　　3.有可能是負載電路的設(shè)計時出了問題，改變電動機與三極管的方式，優(yōu)化負載電路，從新給單片機兩端加上電源，發(fā)現(xiàn)電動機不需要外力的幫助。</p><p>　　結(jié)論：在負載電路的設(shè)計時，要考慮負載電路的驅(qū)動能力。</p><p

80、>　　故使用復(fù)合三極管，如下圖：</p><p>　　經(jīng)檢測之后，不需要用外力電動機就可以轉(zhuǎn)動。</p><p>　　下一步搭建如下電路圖：</p><p>　　上圖是H橋式電路的一半，如果上圖可以轉(zhuǎn)動，那么再把電路連接成H橋式電路就可以實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)，有第二步電路的基礎(chǔ)故搭建上面的電路不難但應(yīng)注意三極管管腳的連接不可錯誤。值得注意的是在電動的兩端必須都使

81、用復(fù)合管，才可以保證電動機不需要外力下就可以轉(zhuǎn)動。故最后將總電路圖改為如下</p><p>　　以上問題可以得以解決。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本文所述的直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是以低價位的單片微機8051為核心的，而通過單片機來實現(xiàn)電機調(diào)整又有多種途徑，相對于其他用硬件或者硬件與軟件相結(jié)合的方法實現(xiàn)對電機進行

82、調(diào)整，采用PWM軟件方法來實現(xiàn)的調(diào)速過程具有更大的靈活性和更低的成本，它能夠充分發(fā)揮單片機的效能，對于簡易速度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑。而在軟件方面，采用PLD算法來確定閉環(huán)控制的補償量也是由數(shù)字電路組成的直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)所不能及的。曾經(jīng)也試過用單片機直接產(chǎn)生PWM波形，但其最終效果并不理想，在使用了少量的硬件后，單片機的壓力大大減小，程序中有充足的時間進行閉環(huán)控制的測控和計算，使得軟件的運行更為合理可靠。</p&g

83、t;<p>　　這次課程設(shè)計是一次非常好的鍛煉機會,歷時二個星期左右，通過這兩個星期的學(xué)習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的不怎么牢固，看到了自己的實踐經(jīng)驗更是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。</p><p>　　這次的課程設(shè)計也讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。團結(jié)協(xié)作是我們成功的一項非常重要的保證。而這次設(shè)計也

84、正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。 這次設(shè)計就我個人而言，和團隊人員這十幾天的一起工作的日子，讓我們有說有笑，相互幫助，配合默契，多少人間歡樂在這里灑下，我感覺我和同學(xué)們之間的距離更加近了。學(xué)到的東西，將對我后面兩年的學(xué)習有重要的指導(dǎo)作用，不敢說以后，但在畢業(yè)前的這段時間內(nèi)，這次學(xué)習對我的確很重要。</p><p>　　學(xué)到了如何務(wù)實，如何去學(xué)一門技術(shù)，同時也知道了如何學(xué)習，什么才是學(xué)習。如果每天都能像

85、這樣的學(xué)習，大學(xué)四年的課程，一年就夠了，或許還不要。</p><p>　　自學(xué)的更是這樣的，沒有周圍人的壓力，就要自己去找壓力?，F(xiàn)在學(xué)到的東西，在以后的工作中一定也會學(xué)到，但我畢竟早了兩年知道這個道理，它在書本上是學(xué)不來的，一定要自己經(jīng)歷了，在實踐中才學(xué)得到。兩年的時間，也許會對我的未來有大的影響。</p><p>　　感激學(xué)院讓我們有這次學(xué)習設(shè)計的機會，還有姜老師那不厭其煩的指導(dǎo)，讓我受

86、益匪淺，這次學(xué)習對于我們沒有真正實踐經(jīng)驗的同學(xué)來說，絕對是一次成長的機會。</p><p><b>　　承諾書</b></p><p>　　本人的畢業(yè)論文（設(shè)計）無抄襲、剽竊現(xiàn)象。本人熟知學(xué)校對畢業(yè)論文（設(shè)計）抄襲、剽竊現(xiàn)象按作弊處理，對已畢業(yè)的學(xué)生，學(xué)校將追回畢業(yè)證和學(xué)位證書。如本人畢業(yè)論文（設(shè)計）有以上違紀現(xiàn)象，所造成的知識產(chǎn)權(quán)等糾紛，一切后果由本人承擔。<

87、/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王曉明 《 電動機的單片機控制 》 2008</p><p>　　[2] 梅麗鳳，王艷秋 《單片機原理及接口技術(shù)》2006</p><p>　　[3] 譚浩強 《C程序設(shè)計》2005</p><p>　　[4] 郭天祥 《 51單