電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-pwm控制的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院</p><p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題 目 PWM控制的直流電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </b></p><p>　　系 別 信息工程系 </p><p>　　學(xué)生姓

2、名 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué) 號(hào) 04309139 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　職 稱 講師 </p><

3、;p>　　2013 年 5 月 20 日</p><p>　　PWM控制的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　直流電機(jī)具有良好的線性調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。</p><p>　　轉(zhuǎn)速是

4、直流電機(jī)運(yùn)行中的一個(gè)重要物理量，如何準(zhǔn)確、快速測(cè)量出電機(jī)轉(zhuǎn)速，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速在實(shí)際工作中具有非常大的使用價(jià)值。直流電機(jī)具有非常好的調(diào)速性能，目前，在一些對(duì)調(diào)速性能要求比較嚴(yán)格的場(chǎng)合中，主要使用的還是直流調(diào)速系統(tǒng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)AT89C51和L298控制的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)。利用AT89C51芯片進(jìn)行低成本直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成、降低系統(tǒng)成本、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿

5、足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速的控制，以及PWM的占空比在LED上的實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流電機(jī)； 轉(zhuǎn)速； AT89C51； L298； PWM調(diào)速</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　DC motor has a good startup perfo

6、rmance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency.</p><p>　　S

7、peed is an important physical quantity in the operation of the DC motor, how to accurately and quickly measure the motor speed, and to achieve in practical work with a very large value in use of the motor speed control.

8、DC motor has very good speed performance, in some occasions more stringent requirements on the speed performance, the main use of the DC speed control system.</p><p>　　This design is DC motor PWM speed contr

9、ol system which is based on single chip microcomputer AT89C51 and L298 to control. Using AT89C51 chip to design the low-cost dc motor control system, which can simplify the system structure, reduce the system cost, enhan

10、ce the system performance, meet the needs of more applications. System control the move forward, reverse, stop, acceleration and deceleration of the motor, and PWM duty ratio in real-time display on LED. </p><

11、p>　　Keywords：DC Motor； Speed； AT89C51； L298； PMW Speed Automatic</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1研究背景1</b></p>

12、;<p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)目的和意義2</p><p>　　2直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的概述4</p><p>　　2.1直流電機(jī)調(diào)速原理4</p><p>　　2.2直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式5</p><p>　　2.3控制程序設(shè)計(jì)5</p><

13、;p><b>　　3總體設(shè)計(jì)方案7</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)思路7</b></p><p>　　3.2總體設(shè)計(jì)規(guī)劃7</p><p>　　3.3系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</b></p>&l

14、t;p>　　4.1系統(tǒng)基本組成9</p><p>　　4.1.1硬件模塊組成9</p><p>　　4.1.2單片機(jī)整個(gè)控制模塊9</p><p>　　4.2單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介9</p><p>　　4.3復(fù)位電路及時(shí)鐘電路11</p><p>　　4.5 LED數(shù)碼管顯示13</p>

15、;<p>　　4.5.1 LED簡(jiǎn)介13</p><p>　　4.5.2 LED數(shù)碼管和單片機(jī)的連接14</p><p>　　4.6獨(dú)立鍵盤控制模塊14</p><p>　　5系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)16</p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析16</p><p>　　5.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析17&l

16、t;/p><p>　　5.2.1主程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.2.2按鍵延時(shí)程序19</p><p>　　5.2.3中斷子程序19</p><p>　　5.3PWM脈寬控制20</p><p><b>　　5.4仿真圖21</b></p><p>　　5.5

17、仿真結(jié)果分析21</p><p><b>　　結(jié) 論24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　附 錄27</b></p><

18、;p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　在現(xiàn)代化工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)作為電能轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、石油化學(xué)、機(jī)械、冶金等工業(yè)部門中，隨著對(duì)生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高和供應(yīng)量的增長(zhǎng)，越來(lái)越多的生產(chǎn)機(jī)械要求能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。</p><p>　　近

19、年來(lái)，隨著科技的進(jìn)步，直流電機(jī)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣，過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)極快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對(duì)直流電機(jī)提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速、改變電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代科技的要求，這時(shí)通過(guò)PWM方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法就應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　采取傳統(tǒng)的調(diào)速系

20、統(tǒng)主要有以下的缺陷：模擬電路很容易隨時(shí)間飄移，會(huì)產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對(duì)噪聲敏感等。而用PWM技術(shù)后，避免上述的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字式控制模擬信號(hào)，可以大幅度減低成本和功耗。并且PWM調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得平滑的直流電流，低速特性好；同時(shí)，開關(guān)頻率高，快響應(yīng)特性好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)，可獲很寬的頻帶；開關(guān)元件只需工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗小，裝置的效率高，具有節(jié)約空間、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。從而這就要求大量使用PW

21、M控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，因此人們對(duì)PWM控制的直流調(diào)速系統(tǒng)的研究將會(huì)更深一步。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　電力電子技術(shù)、功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展對(duì)電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展影響極大，它們是密切相關(guān)、相互促進(jìn)的。近30年來(lái)，電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)和改變著電機(jī)控制的面貌和應(yīng)用。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制方案有三種：工作在通斷兩個(gè)狀態(tài)的開關(guān)控制、相位控制和脈寬調(diào)制控制，在單向通

22、用電動(dòng)機(jī)的電子驅(qū)動(dòng)電路中，主要的器件是晶閘管，后來(lái)是用相位控制的雙向可控硅。在這以后，這種半控型功率器件一直主宰著電機(jī)控制市場(chǎng)。到70和80年代才先后出現(xiàn)了全控型功率器件GTO晶閘管、GTR、POWER-MOSFET和IGBT等。利用這種有自關(guān)斷能力的器件，取消了原來(lái)普通晶閘管系統(tǒng)所必需的換相電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了效率，提高了工作頻率，降低了噪聲，也縮小了電力電子裝置的體積和重量。后來(lái)，諧波成分大、功率因數(shù)差的相控變流器逐步由斬波

23、器或PWM變流器所代替，明顯地?cái)U(kuò)大了電機(jī)控制的調(diào)運(yùn)范圍，提高了調(diào)速精度，改善了快速性、效率和功率因數(shù)[1]。</p><p>　　直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation-簡(jiǎn)稱PWM)調(diào)速系統(tǒng)基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。最早用于不可逆

24、、小功率驅(qū)動(dòng)，例如自動(dòng)跟蹤天文望遠(yuǎn)鏡、自動(dòng)記錄儀表等 。近十多年來(lái)，由于晶體管器件水平的提高及電路技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)又因出現(xiàn)了脈寬調(diào)速永磁直流電機(jī)，它們之間的結(jié)合促使PWM技術(shù)的高速發(fā)展，并使電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)推進(jìn)到一個(gè)新的高度[2]。</p><p>　　在國(guó)外，PWM最早應(yīng)用在軍事工業(yè)以及空間技術(shù)中，它以優(yōu)越的性能，滿足那些高速度、高精度隨動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的需求。近八、九年來(lái)，進(jìn)一步擴(kuò)散到民用工業(yè)，特別是在風(fēng)力發(fā)電、電機(jī)調(diào)

25、速、直流供電等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。</p><p>　　如今，電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合的趨勢(shì)更為明顯，促進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)以更快的速度發(fā)展著。隨著市場(chǎng)的發(fā)展，客戶對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制要求越來(lái)越高，希望它的功能更強(qiáng)、噪聲更低、控制算法更復(fù)雜，而可靠性和系統(tǒng)安全操作也擺上了議事日程，同時(shí)還要求馬達(dá)恒速向變速發(fā)展，還要符合全球環(huán)保法規(guī)所要求的嚴(yán)格環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入21世紀(jì)后，可以預(yù)期新的更高性能電力電子器件還會(huì)出現(xiàn)，已有

26、的各代電力電子元件還會(huì)不斷地改進(jìn)提高。</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)目的和意義</p><p>　　由于變頻技術(shù)的出現(xiàn)，交流調(diào)速一直沖擊直流調(diào)速，但綜觀全局，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用局限性較大，在較短的時(shí)間內(nèi)難以取代較為落后的直流調(diào)速。尤其是我國(guó)在此領(lǐng)域的現(xiàn)狀，再加上PWM調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，彌補(bǔ)了這個(gè)空白，更加提高了直流調(diào)速系統(tǒng)的精度及可靠性，直流調(diào)速系統(tǒng)仍將處于十分重要地位。</p>

27、<p>　　對(duì)于直流調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的要求有穩(wěn)速、調(diào)速、加速或減速三個(gè)方面，而在工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于后兩個(gè)要求已能很好地實(shí)現(xiàn)，但工程應(yīng)用中穩(wěn)速指標(biāo)卻往往不能達(dá)到預(yù)期的效果，穩(wěn)速要求即以一定的精度在所需要的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行，在各種干擾不允許有過(guò)大的轉(zhuǎn)速波動(dòng)[3]。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)采用的是調(diào)壓調(diào)速。系統(tǒng)主電路采用大功率GTR為開關(guān)器件、H橋單極式電路為功率放大電路的結(jié)構(gòu)。PWM調(diào)制

28、部分是在單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)PROTUES之上，運(yùn)用C語(yǔ)言編程控制。由定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生固定寬度可調(diào)的矩形波。通過(guò)調(diào)節(jié)波形的寬度來(lái)控制H電路中的GTR通斷時(shí)間，以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的。增加了系統(tǒng)的靈活性和精確性，使整個(gè)PWM脈沖的產(chǎn)生過(guò)程得到了大大的簡(jiǎn)化。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，以鍵盤按鍵作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的啟停、速度和方向，完成了實(shí)驗(yàn)性的基本要求。在設(shè)計(jì)中，采用了PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)

29、行控制，通過(guò)對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精確調(diào)速的目的。</p><p>　　本文介紹了直流電機(jī)的工作原理、脈寬調(diào)制（PWM）控制原理和H橋電路基本原理設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路的總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)模型，利用PROTEUS軟件對(duì)各個(gè)子電路及整體電路進(jìn)行了仿真，確保設(shè)計(jì)的電路能夠滿足性能指標(biāo)要求，并給出了仿真結(jié)果。</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)是最早出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)，也是最早實(shí)現(xiàn)調(diào)速的電動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電動(dòng)機(jī)一直占

30、據(jù)著調(diào)速控制的統(tǒng)治地位。由于它具有良好的線性調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)選擇。因此研究直流電機(jī)的速度控制，有著非常重要的意義。</p><p>　　隨著單片機(jī)的發(fā)展，數(shù)字化直流PWM調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，控制方法也日益成熟。它對(duì)單片機(jī)的要求是：具有足夠快的速度；有PWM口，用于自動(dòng)產(chǎn)生PWM波；有捕捉功能，用于測(cè)頻；有A/D轉(zhuǎn)換器、用來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的

31、輸出轉(zhuǎn)速、輸出電壓和電流的模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；有各種同步串行接口、足夠的內(nèi)部ROM和RAM，以減小控制</p><p>　　系統(tǒng)的無(wú)力尺寸；有看門狗、電源管理功能等。因此該設(shè)計(jì)中AT89C51單片機(jī)做為控制芯片。</p><p>　　通過(guò)設(shè)計(jì)基于AT89C51單片機(jī)的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)并調(diào)試得出結(jié)論，在掌握AT89C51的同時(shí)進(jìn)一步加深對(duì)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法的理解，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行

32、鞏固。</p><p>　　2直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的概述</p><p>　　2.1直流電機(jī)調(diào)速原理</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電動(dòng)機(jī)分為自勵(lì)和他勵(lì)兩種類型。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。但是對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有以下公式：</p><p><b>　　（公式 2-1）</b><

33、/p><p>　　其中：U—電壓；Ra—?jiǎng)?lì)磁繞組本身的電阻；—每極磁通(Wb)；Tem—電磁轉(zhuǎn)矩；Ce—電勢(shì)常數(shù)；Cr—轉(zhuǎn)矩常量。</p><p>　　由上式可知，直流電機(jī)的速度控制既可采用電樞控制法，也可采用磁場(chǎng)控制法。磁場(chǎng)控制法控制磁通，其控制功率雖然較小，但低速時(shí)受到磁極飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。所以在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用

34、的方法是電樞控制法[4]。直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)是多種多樣的,但任何直流電機(jī)都包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分,這兩部分間存在著一定大小的氣隙,使電機(jī)中電路和磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).直流電機(jī)定子部分主要由主磁極,電刷裝置和換向極等組成,轉(zhuǎn)子部分主要由電樞繞組,換向器和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成，如圖1所示：</p><p>　　圖1 直流電機(jī)的工作原理圖</p><p>　　電樞控制是在勵(lì)磁電壓不變的情況下，

35、把控制電壓信號(hào)加到電機(jī)的電樞上，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用其中脈寬調(diào)制(PWM)應(yīng)用更為廣泛。脈寬調(diào)速利用一個(gè)固定的頻率來(lái)控制電源的接通或斷開，并通過(guò)改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”[4]。</p><p>　　圖2電樞電壓占空比和平均電壓的關(guān)系圖</p>&l

36、t;p>　　如圖2所示，如果電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，占空比為D=t1/T，則電機(jī)的平均速度為：=Vmax*D，可見只要改變占空比D，就可以得到不同的電機(jī)速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。</p><p>　　2.2直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式</p><p>　　PWM為主控電路的調(diào)速系統(tǒng)：基于單片機(jī)類由軟件PROTUES來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)速，在PWM調(diào)速系統(tǒng)中占空比D是一個(gè)重要參數(shù)

37、在電源電壓不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比D的大小，改變D的值可以改變電樞端電壓的平均值，其方法如下：</p><p>　　定寬調(diào)頻法：保持不變，只改變t，這樣使周期(或頻率)也隨之改變。</p><p>　　調(diào)寬調(diào)頻法：保持t不變，只改變，這樣使周期(或頻率)也隨之改變。</p><p>　　C、定頻調(diào)寬法：保持周期T(或頻率)不變，同時(shí)改變和t。&l

38、t;/p><p>　　前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期(或頻率)，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻調(diào)寬法來(lái)改變占空比從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓[5]。利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器外加軟件延時(shí)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)脈寬的自由調(diào)整，此種方式可簡(jiǎn)化硬件電路，操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　2.3控制程序設(shè)計(jì)</b></p>

39、<p>　　控制程序設(shè)計(jì)有兩種方法：軟件延時(shí)法和計(jì)數(shù)法。軟件延時(shí)法的基本思路是：設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D=/T，則電機(jī)的平均速度為Va = Vmax*D，其中Va指的是電機(jī)的平均速度；Vmax是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；D=/T是指占空比。當(dāng)我們改變占空比D=/T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Va,從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，平均速度Va與占空比D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用

40、中，我們可以將其近似的看成是線性關(guān)系。</p><p>　　軟件采用定時(shí)中斷進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)按動(dòng)按鈕后執(zhí)行相應(yīng)的程序，根據(jù)加、減速按鈕，調(diào)整輸出高低電平的占空比，從而可以控制高低電平的延時(shí)時(shí)間，進(jìn)而控制電壓的大小來(lái)決定直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在本設(shè)計(jì)中PWM脈沖調(diào)制的控制流程如圖3所示：</p><p>　　圖3 PWM控制流程</p><p>

41、;<b>　　3總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　直流電機(jī)PWM控制系統(tǒng)的主要功能包括：實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和急停，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。</p><p>　　主體電路：即直流電機(jī)PWM控制模塊。這部分電路主要由AT89C51單

42、片機(jī)的I/O端口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。其間是通過(guò)AT89C51單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)并輸入到L298驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制直流電機(jī)工作的。該直流電機(jī)PWM控制系統(tǒng)主要由以下電路模塊組成：</p><p>　　設(shè)計(jì)輸入部分：這一模塊主要是利用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和急停控制，以及對(duì)PWM占空

43、比和轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　設(shè)計(jì)控制部分：主要由AT89C51單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。直流電機(jī)PWM控制實(shí)現(xiàn)部分主要由一些二極管、電機(jī)和L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。</p><p>　　設(shè)計(jì)顯示部分：LED數(shù)碼管顯示部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM脈寬調(diào)制占空比的實(shí)時(shí)顯示。</p><p><b>　　3.2總體設(shè)計(jì)規(guī)劃</b><

44、/p><p><b>　　3.2.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　基于MCS-51系列單片機(jī)AT89C51，設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的直流電動(dòng)機(jī)PWM調(diào)速控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速的控制，以及PWM的占空比在LED上的實(shí)時(shí)顯示。</p><p><b>　　3.2.2設(shè)計(jì)要求</b></p>

45、<p>　?。?）在系統(tǒng)中擴(kuò)展直流電動(dòng)機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路L298，驅(qū)動(dòng)直流測(cè)速電動(dòng)機(jī)。</p><p>　?。?）使用定時(shí)器產(chǎn)生可控的PWM波，通過(guò)按鍵改變PWM占空比，控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)一個(gè)4個(gè)按鍵的鍵盤。</p><p>　　K1：“啟動(dòng)/停止”。</p><p>　　K2：“正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)”。&l

46、t;/p><p><b>　　K3：“加速”。</b></p><p><b>　　K4：“減速”。</b></p><p>　　（4）手動(dòng)控制。在鍵盤上設(shè)置兩個(gè)按鍵----直流電動(dòng)機(jī)加速和直流電動(dòng)機(jī)減速鍵。在手動(dòng)狀態(tài)下，每按一次鍵，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按照約定的速率改變。</p><p>　?。?）測(cè)量并在L

47、ED顯示器上顯示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)</b></p><p>　　方案說(shuō)明：直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為控制核心，由命令輸入模塊、LED顯示模塊及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。采用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，定時(shí)不斷給L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片發(fā)送PWM波形，完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速和急?？?/p>

48、制；同時(shí)單片機(jī)不停的將PWM脈寬調(diào)制占空比送到LED數(shù)碼管完成實(shí)時(shí)顯示，直流電機(jī)PWM調(diào)速方案如圖4所示：</p><p>　　圖4直流電機(jī)PWM調(diào)速方案</p><p><b>　　4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1系統(tǒng)基本組成</b></p><p>　　4.1.1硬件模

49、塊組成</p><p>　?。?）單片機(jī)控制模塊</p><p><b>　　（2）最小系統(tǒng)電路</b></p><p>　?。?）L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　（4）LED顯示模塊及轉(zhuǎn)速顯示模塊</p><p>　?。?）獨(dú)立鍵盤控制模塊</p><p>　　

50、4.1.2單片機(jī)整個(gè)控制模塊</p><p>　　單片機(jī)整個(gè)控制模塊如圖5所示：</p><p>　　圖5單片機(jī)整體控制模塊</p><p>　　4.2單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89C51單片機(jī)由CPU和8個(gè)部件組成，它們都通過(guò)片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用

51、了特殊功能寄存器的集中控制方法?；窘M成如圖6所示：</p><p>　　圖6 AT89C51基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　單片機(jī)AT89C51與MCS-51兼容，由中央處理器，存儲(chǔ)器，32位可編程I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行口和5個(gè)中斷源構(gòu)成。4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命為1000寫/擦循環(huán)，通常數(shù)據(jù)保留時(shí)間為10年。全靜態(tài)工作頻率范圍0Hz-24Hz，三級(jí)程序

52、存儲(chǔ)器鎖定，采用可編程串行通道，含有片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路，此外，擁有低功耗的閑置和掉電模式為使用提供了方便[11]。</p><p>　　中央處理器CPU：8位CPU是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。</p><p>　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：AT89C51芯片中共有256個(gè)RAM單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128個(gè)單元，其地址為00H—7FH。通常說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指這前128個(gè)單元，

53、簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。</p><p>　　內(nèi)部程序存儲(chǔ)器：AT89C51芯片內(nèi)部共有4K個(gè)單元，用于存儲(chǔ)程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡(jiǎn)稱內(nèi)部ROM。</p><p>　　定時(shí)器：AT89C51片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)功能，并且以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。</p><p>　　中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個(gè)中斷源，即外部中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)和

54、串行中斷1個(gè)。AT89C51單片機(jī)引腳結(jié)構(gòu)如圖7所示：</p><p>　　圖7 8051單片機(jī)引腳圖</p><p>　　4.3復(fù)位電路及時(shí)鐘電路</p><p>　　復(fù)位電路和時(shí)鐘電路是維持單片機(jī)最小系統(tǒng)運(yùn)行的基本模塊，是每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)所必須的電路部分。如圖8所示：</p><p><b>　　圖8單片機(jī)最小系統(tǒng)</b&g

55、t;</p><p>　　有時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)程序跑飛得情況，在程序開發(fā)過(guò)程中，經(jīng)常需要手動(dòng)復(fù)位，所以本次設(shè)計(jì)選用手動(dòng)復(fù)位。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.75～5.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.25V以及晶體

56、振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作[12]。</p><p>　　高頻率的時(shí)鐘有利于程序的更快運(yùn)行，也有可以實(shí)現(xiàn)更高的信號(hào)采樣率，從而實(shí)現(xiàn)更多的功能。但是對(duì)系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻?？紤]到單片機(jī)本身用在控制，并非高速信號(hào)采樣處理，所以選取適合的頻率即可。適合頻率的晶振介入XTAL1和XTAL2引腳，并聯(lián)2個(gè)30pF陶瓷電容幫助起振。</p><p>　　

57、4.4 L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便[13]。L298N的內(nèi)部電

58、路結(jié)構(gòu)圖如圖9所示：</p><p>　　圖9 L298N內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，利用按鍵K2控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，K1按鍵控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)，K3、K4分別控制直流電機(jī)的加減速。&l

59、t;/p><p>　　當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸入端IN1為PWM信號(hào)，IN2為低電平信號(hào)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸入端IN1為低電平信號(hào)，IN2為PWM信號(hào)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)；IN1與IN2相同時(shí)，電機(jī)快速停止。當(dāng)使能端為低電平時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電壓的控制和驅(qū)動(dòng)中，L298在使用上可以分為兩種方式：線性放大驅(qū)動(dòng)方式和開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。線性放大驅(qū)動(dòng)方式是半導(dǎo)體功率器件工作在線性區(qū)

60、，優(yōu)點(diǎn)是控制原理簡(jiǎn)單，輸出波動(dòng)小，線性好，對(duì)鄰近電路干擾小，缺點(diǎn)為功率器件工作在線性區(qū)，功率低和散熱問(wèn)題嚴(yán)重[14]。開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，通過(guò)脈寬調(diào)制來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的電壓，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，L298邏輯功能如表1：</p><p>　　表1 L298功能邏輯圖</p><p>　　在直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中對(duì)大功率的電動(dòng)機(jī)常采用IGBT作為主開關(guān)元件,對(duì)中小功率的

61、電機(jī)常采用功率場(chǎng)效應(yīng)管作為主開關(guān)元件。另外還可以采用集成電路來(lái)完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)采用集成電路L298來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，L298引腳接線圖如圖10所示：</p><p>　　圖10 L298引腳接線圖</p><p>　　L298是雙H高電壓大電流功率集成電路。直接采用L邏輯電平控制，可以驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。其內(nèi)部有兩個(gè)完全相同的功率放大回路[15]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引

62、腳功能如圖2-2所示。</p><p>　　L298引腳符號(hào)及功能：</p><p>　　SENSA、SENSB：分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地</p><p>　　ENA、ENB：使能端，輸入PWM信號(hào)</p><p>　　IN1、IN2、IN3、IN4：輸入端，TTL邏輯電平信號(hào)</p><p>　

63、　OUT1、OUT2、OUT3、OUT4：輸出端，與對(duì)應(yīng)輸入端同邏輯</p><p>　　VCC：邏輯控制電源，4.5~7V GND：地</p><p>　　VSS：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，最小值需比輸入的低電平電壓高</p><p>　　4.5 LED數(shù)碼管顯示</p><p>　　4.5.1 LED簡(jiǎn)介</p><p>　

64、　LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來(lái)。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結(jié)”。</p><p&

65、gt;　　當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。除半導(dǎo)體激光器外，當(dāng)電流激勵(lì)時(shí)能發(fā)射光學(xué)輻射的半導(dǎo)體二極管。嚴(yán)格地講，術(shù)語(yǔ)LED應(yīng)該僅應(yīng)用于發(fā)射可見光的二極管；發(fā)射近紅外輻射的二極管叫紅外發(fā)光二極管（IRED,Infrared Emitting Diode）；發(fā)射峰值波長(zhǎng)在可見光短波限附

66、近，由部份紫外輻射的二極管稱為紫外發(fā)光二極管；但是習(xí)慣上把上述三種半導(dǎo)體二極管統(tǒng)稱為發(fā)光二極管。</p><p>　　4.5.2 LED數(shù)碼管和單片機(jī)的連接</p><p>　　LED數(shù)碼管接線如圖11所示：</p><p>　　圖11 LED數(shù)碼管接線</p><p>　　電路的接法決定了必須采用逐位掃描顯示方式。即從段選口送出某位LED的

67、字型碼，然后選通該位LED，并保持一段延時(shí)時(shí)間。然后選通下一位，直到所有位掃描完，完成對(duì)PWM的占空比在LED上的實(shí)時(shí)顯示。</p><p>　　4.6獨(dú)立鍵盤控制模塊</p><p>　　獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過(guò)檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件

68、簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。</p><p>　　消除鍵抖動(dòng)。一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問(wèn)題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫的時(shí)間才會(huì)可靠地接觸。若在簧片抖動(dòng)時(shí)進(jìn)行掃描就可能得出不正確的結(jié)果。因此，在程序中要考慮防抖動(dòng)的問(wèn)題。最簡(jiǎn)單的辦法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，等待（延遲）一段時(shí)間再進(jìn)行“

69、行掃描”，延遲時(shí)間為10～20ms。這可通過(guò)調(diào)用子程序來(lái)解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時(shí)，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時(shí)達(dá)到消除抖動(dòng)的目的。按鍵控制模塊如圖12所示：</p><p>　　圖12 按鍵控制模塊</p><p><b>　　5系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析</p><p>　　在

70、進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重要地位。</p><p>　　在程序中通過(guò)軟件產(chǎn)生PWM，送出預(yù)設(shè)占空比的PWM波形。PWM（脈沖寬度調(diào)制）是一系列周期固定、占空比可調(diào)的脈沖系列，由于每個(gè)脈沖的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間之和必須等于周期數(shù)，所以輸出電平的維持時(shí)間必須由定時(shí)器來(lái)控制。設(shè)PWM周期為T，高電平時(shí)間為T

71、H，低電平時(shí)間為TL，電壓為VCC，則輸出電壓的平均值為：=VCC*TH/（TH+TL）=VCC*TH/T=aVCC，當(dāng)VCC固定時(shí)，其電壓值取決于PWM波形的占空比a，而PWM的占空比由單片機(jī)軟件內(nèi)部用于控制PWM輸出的寄存器值決定。</p><p>　　軟件主要由3部分組成：主程序、鍵盤掃描程序、中斷處理程序。主程序流程如圖12所示：</p><p>　　圖12 主程序流程圖</

72、p><p>　　5.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)分析</p><p>　　5.2.1主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　該主程序主要完成初始化，設(shè)置定時(shí)常數(shù)和中斷入口程序，主程序不斷的循環(huán)處于等待中斷狀態(tài)。</p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b>&

73、lt;/p><p>　　Time0_int();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　//**********按鍵處理*****************************************</p>&

74、lt;p>　　if(KSW==0) //檢測(cè)開始、停止</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayM(20); //延時(shí)去抖</p><p>　　if(KSW==0)</p><p><b>　　{</b></p

75、><p><b>　　SW=~SW;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(KSW==0); //等待鍵釋放</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(KLR==0)

76、 //檢測(cè)左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayM(20); //延時(shí)去抖</p><p>　　if(KLR==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　LR=~LR;&

77、lt;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(KLR==0); //等待鍵釋放</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(KSPU==0) //檢測(cè)加速</p><p>

78、;<b>　　{</b></p><p>　　DelayM(20); //延時(shí)去抖</p><p>　　if(KSPU==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　pwmH++;</b></p><p

79、>　　if(pwmH==pwm)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　pwmH=pwm-1;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(KSPU==0);

80、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(KSPD==0) //檢測(cè)減速</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DelayM(20); //延時(shí)去抖</p><p>　　if(KSPD==0

81、)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　pwmH--;</b></p><p>　　if(pwmH==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　pwmH=1;</b>&

82、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(KSPD==0);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//*****************************

83、***********************************</p><p><b>　　if(SW==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　M1=0;</b></p><p><b>　　M2=0;</b&

84、gt;</p><p><b>　　bn=0;</b></p><p>　　clearRAM();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(SW==1)</b></p><p><b>　　{</b>

85、;</p><p><b>　　bn=0;</b></p><p>　　clearRAM();</p><p>　　putin(pwm%10); //顯示PWM個(gè)位</p><p>　　putin(pwm/10); //顯示PWM十位</p><p>　　pu

86、tin(12); //顯示-</p><p>　　putin(pwmH%10); //顯示PWMH個(gè)位</p><p>　　putin(pwmH/10); //顯示PWMH十位</p><p><b>　　if(LR==0)</b></p><p><b>　　

87、{</b></p><p><b>　　M1=0;</b></p><p><b>　　M2=M;</b></p><p>　　putin(11); //顯示左轉(zhuǎn)L</p><p><b>　　}</b></p><p&g

88、t;<b>　　if(LR==1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　M1=M;</b></p><p><b>　　M2=0;</b></p><p>　　putin(10); //顯示右

89、轉(zhuǎn)R</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ledxs(); //數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&l

90、t;/p><p>　　5.2.2按鍵延時(shí)程序</p><p>　　通過(guò)按鍵延時(shí)程序來(lái)判斷按鍵的按下與否，消除按鍵的抖動(dòng)</p><p>　　void Delay(unsigned int i) //延時(shí)單次6us</p><p><b>　　{</b></p><p>　　wh

91、ile(i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void DelayM(unsigned int t) //延時(shí)單次1ms</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>

92、　　while(--t!=0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<120;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　5.2.3中斷子

93、程序</p><p>　　用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)程序</p><p>　　void Time0()interrupt 1 using 1 //定時(shí)服務(wù)程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　M3=1;</b></p><p>　　cou

94、nter++;</p><p>　　if (counter>=pwmH)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　M=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (counter==p

95、wm)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　counter=0;</p><p><b>　　M=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

96、;<p>　　5.3PWM脈寬控制</p><p>　　一個(gè)脈沖周期可以由高電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)c16TimeH和低電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)c16TimeL組成，本設(shè)計(jì)中采用的脈沖頻率為10000Hz，可得c16TimeH+c16TimeL=65536，占空比為c16TimeH/(c16TimeH+c16TimeL)，因此要實(shí)現(xiàn)定頻調(diào)寬的調(diào)速方式，只需通過(guò)程序改變?nèi)肿兞縞16TimeH，c16TimeL的值。

97、程序流程框圖如圖13所示：</p><p>　　圖13 程序流程框圖</p><p><b>　　5.4仿真圖</b></p><p>　　在該設(shè)計(jì)中，利用Proteus軟件進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如圖14所示：</p><p><b>　　圖14仿真圖</b></p><p>　

98、　如仿真圖所示，其中按鍵從下到上分別為電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、加速和減速控制。由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力不強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)需要很強(qiáng)的電流所以必須有外圍的驅(qū)動(dòng)電路，因此本次設(shè)計(jì)用電機(jī)用L298電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，其中IN1、IN2控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。并用共陰的數(shù)碼管來(lái)顯示其占空比。</p><p><b>　　5.5仿真結(jié)果分析</b></p><p>　　當(dāng)仿真開始運(yùn)行時(shí)，各個(gè)模塊處于

99、初始狀態(tài)。點(diǎn)擊右邊的獨(dú)立鍵盤加速或是減速按鈕。顯示模塊便開始顯示數(shù)字，然后點(diǎn)擊正傳或是反轉(zhuǎn)。電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作。且改變PWM脈沖時(shí)的占空比電機(jī)的工作電壓改變。因此，當(dāng)按鍵K1按下的時(shí)候電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)K2沒按下的時(shí)候電機(jī)開始正轉(zhuǎn)，按下的時(shí)候反轉(zhuǎn)；當(dāng)K3按下的時(shí)候電機(jī)加速，K4按下開始減速。從仿真結(jié)果可以看出，本設(shè)計(jì)可以實(shí)驗(yàn)性得到預(yù)期的仿真效果。</p><p>　　初始

100、狀態(tài)，直流電機(jī)運(yùn)行效果如圖16：</p><p><b>　　圖16電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)</b></p><p>　　按下急停鍵，直流電機(jī)停止運(yùn)行結(jié)果如圖17：</p><p><b>　　圖17電機(jī)停轉(zhuǎn)</b></p><p>　　按下加速鍵，直流電機(jī)正向加速運(yùn)行結(jié)果如圖18：</p><

101、p><b>　　圖18電機(jī)正轉(zhuǎn)加速</b></p><p>　　按下反減速鍵，直流電機(jī)減速運(yùn)行結(jié)果如圖19：</p><p><b>　　圖19電機(jī)反轉(zhuǎn)減速</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了許多書本上無(wú)

102、法學(xué)到的知識(shí),也使我深刻體會(huì)到單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛。不僅讓我對(duì)學(xué)過(guò)的單片機(jī)知識(shí)有了很多的鞏固，同時(shí)也對(duì)單片機(jī)這一門課程產(chǎn)生了更大的興趣。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了在網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計(jì)的各硬件的資源，其中包括：直流電機(jī)PWM調(diào)速、AT89C51單片機(jī)、L289引腳圖及其引腳功能，LED數(shù)碼管顯示等，為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了一定的資料。</p><p>　　在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的初期階段，難度很大，沒有頭緒。通過(guò)求助于

103、老師、理清了思路。同時(shí)，在圖書館里、網(wǎng)上查閱資料，攻克了畢業(yè)設(shè)計(jì)中的道道難題。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐，我學(xué)到了許多東西，知道光靠書本上的東西是不夠的，需額外去查資料。無(wú)論是在硬件還是軟件設(shè)計(jì)上，我都遇到了不少的問(wèn)題，在克服困難的過(guò)程中，我學(xué)到了許多，特別是在課堂上學(xué)不到的東西如（PWM）。也鍛煉了我的PROTUES畫圖能力，以前學(xué)的時(shí)候元器件都是給定的只要到庫(kù)里面找出名字就可以，只要連線就可以，而這次是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)需要去畫，感覺不同。本

104、次設(shè)計(jì)我能獨(dú)立完成，算是有了很大的收獲?？偟母惺苡幸韵聨追矫妫?lt;/p><p>　　1、通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但對(duì)單片機(jī)有了更為深入的了解，對(duì)一個(gè)課題如何畫流程圖，編程序等有了一定的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　2、進(jìn)一步加強(qiáng)了我的動(dòng)手能力和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，從中學(xué)習(xí)到如何去思考和解決問(wèn)題，以及如何靈活地改變方法去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案。特別是深刻體會(huì)到了軟件和硬件結(jié)合的重要性，以及兩者的聯(lián)系和配合

105、作用。</p><p>　　3、讓我了解到單片機(jī)技術(shù)對(duì)當(dāng)今人們生活的重要性。同時(shí)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷也使我受益匪淺，讓我知道做任何事情都應(yīng)腳踏實(shí)地，刻苦努力，只有這樣，才能做好。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我的知識(shí)領(lǐng)域得到進(jìn)一步擴(kuò)展，專業(yè)技能得到進(jìn)一步提高，同時(shí)鍛煉了自己獨(dú)立完成任務(wù)的能力，并掌握了很多軟件、硬件開發(fā)方面的知識(shí)。另外，我還認(rèn)識(shí)到無(wú)論做什么工作，都需要踏實(shí)，勤奮，嚴(yán)謹(jǐn)

106、的態(tài)度，這對(duì)我以后的工作將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。同時(shí)，也培養(yǎng)了自己認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，為將來(lái)能更好的適應(yīng)工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　另外，由于實(shí)際條件的限制，本設(shè)計(jì)不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和試運(yùn)行都是無(wú)法完成的。若以后條件允許，可以對(duì)以上設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步完善。當(dāng)然，設(shè)計(jì)中肯定還有其他不足和紕漏之處，請(qǐng)各位老師指正。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</

107、b></p><p>　　[1]袁濤．H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)研究．電子科技大學(xué)，2005年．</p><p>　　[2]汪衛(wèi)華．伺服系統(tǒng)數(shù)字實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究．國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2003年．</p><p>　　[3]羅金成．智能全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)理論研究與設(shè)計(jì)．武漢理工大學(xué)，2006年．</p><p>　　[4]楊紅玉．利用PCI-178

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113、lt;p>　　[19]Mummadi .VC Steady-state and dynamic performance analysis of PV supplied DC motors fed from intermediate power converter. Solar Energy Mater Solar Cells 61:2000.365–381．</p><p><b>　　致 謝&

114、lt;/b></p><p>　　為期四年的大學(xué)生涯已經(jīng)接近了尾聲。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，凝聚著許多人的關(guān)懷和幫助。</p><p>　　首先要感謝我敬愛的指導(dǎo)教師王新旺。他們?cè)趯W(xué)術(shù)上的精心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，在系統(tǒng)研究和調(diào)試過(guò)程中給予的及時(shí)幫助。這些使我的課程設(shè)計(jì)得以順利完成，并激勵(lì)著我在今后的人生道路上不斷開拓進(jìn)取，勇往直前。在此，我們?cè)僖淮螌?duì)諸位老師的培養(yǎng)和關(guān)懷表示誠(chéng)摯的謝意！<

115、;/p><p>　　同時(shí)我們也非常感謝所有教導(dǎo)過(guò)我的老師們，他們不但在畢業(yè)設(shè)計(jì)中指導(dǎo)我們學(xué)習(xí)和生活，而且在完成論文期間給我許多幫助和建議，他們兢兢業(yè)業(yè)、對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度為我們做出了好的表率，時(shí)刻鞭策著我們向他們學(xué)習(xí)。</p><p>　　非常感謝我的同學(xué)們，在與他們共同的學(xué)習(xí)、工作、生活過(guò)程中，他們給予了我及時(shí)的幫助和建議，開拓了我的思路。我對(duì)他們致以真誠(chéng)的謝意和衷心的祝福。</p&

116、gt;<p>　　最后，向所有幫助過(guò)我的人致以最誠(chéng)摯的謝意。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　附錄1：</b></p><p>　　//**********cx.c************************************************<

117、/p><p>　　#include <REG51.h></p><p>　　#include <string.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define

118、Led_wx P2</p><p>　　#define Led_dx P0</p><p>　　//**********定義變量********************************************</p><p>　　uchar pwm=20; //定義pwm周期數(shù)</p><

119、p>　　uchar pwmH=1; //定義高電平脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器</p><p>　　uchar counter=0; //定義脈沖個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)器</p><p>　　uchar Ledplay[6]; //</p><p>　　uchar bn=0;