直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 論 文 題 目 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)英文題目 DC Motor Speed Control System摘 要本文主要是設(shè)計(jì)一個(gè)以單片機(jī)為主控芯片，通過(guò)按鍵改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并能實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)速和脈沖數(shù)。本文首先初步確定了總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先對(duì)設(shè)計(jì)用到的主要芯片如AT89C52單片機(jī)、霍爾元件、LCD1602液晶顯示進(jìn)行了參數(shù)和性能的介紹。根據(jù)所要達(dá)到的設(shè)計(jì)目的分模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在單片機(jī)模塊主要設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)。在驅(qū)動(dòng)模塊主要設(shè)計(jì)了H橋驅(qū)動(dòng)電路。在測(cè)量模塊運(yùn)用霍爾元件對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速并輸出信號(hào)給單片機(jī)中斷端口。在顯示模塊采用LCD1602液晶顯示，

2、單片機(jī)通過(guò)輸出電壓信號(hào)給液晶實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示。在按鍵模塊由于按鍵數(shù)量比I/O口數(shù)量少，為了接線方便決定采用獨(dú)立按鍵的連接方式。最后將各模塊與單片機(jī)相連接，通過(guò)軟件進(jìn)行編程從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。 關(guān)鍵詞： 直流電機(jī)； 單片機(jī)； 分模塊ABSTRACTIn this paper, the design of a microcontroller based control chip, through the button to change the motor speed and rotation direction, and can display real-time speed and the numb

3、er of pulses. In this paper, the overall design scheme is preliminarily determined, and the modules are designed according to the requirements of the design. First, the design of the main chip used in such as AT89C52 microcontroller, Holzer components, LCD1602 liquid crystal display parameters and t

4、he performance of the introduction. According to the design goal to achieve the design of modules were designed. The single chip microcomputer module is designed. In the drive module, the main design of the H bridge driver circuit. In the measurement module using Holzer components of the motor speed

5、 and output signal to the microcontroller interrupt port. In the display module using LCD1602 liquid crystal display, microcontroller through the output voltage signal to the liquid crystal display in real time. In the key module because the number of keys is less than the number of I/O port, in ord

6、er to facilitate the connection to determine the use of independent key connection mode. In the end, each module is connected with the single chip microcomputer, and the software is programmed to realize the function of the design.Keywords: continuous current dynamo; singlechip; Sub module目 錄摘 要IABS

7、TRACTII1.緒 論11.1 設(shè)計(jì)的背景11.2 直流電機(jī)的發(fā)展11.3 單片機(jī)以及微處理器控制系統(tǒng)的發(fā)展11.4 本選題的理由及意義22. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案32.1 本論文研究的主要內(nèi)容32.2 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分析32.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)42.4 直流電機(jī)調(diào)速43. 硬件電路的設(shè)計(jì)63.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)63.1.1 STC89C52單片機(jī)介紹63.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)73.2.2.2 晶振電路83.2.2.3 復(fù)位電路93.2 電源電路設(shè)計(jì)93.2.1 電源接口電路設(shè)計(jì)93.2.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)103.3 測(cè)速電路設(shè)計(jì)113.3.1 霍爾傳感器簡(jiǎn)介113.3.2 霍爾測(cè)速電路

8、設(shè)計(jì)113.4 液晶顯示電路設(shè)計(jì)123.4.1 LCD1603液晶簡(jiǎn)介123.4.2 顯示電路設(shè)計(jì)133.5 按鍵電路設(shè)計(jì)143.6 PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)153.6.1 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析163.6.2 H橋驅(qū)動(dòng)電路174. 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)184.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)184.2 主程序184.3 鍵盤掃描程序184.4 初始化程序204.5 LCD1602設(shè)置和顯示程序設(shè)計(jì)214.6 各中斷程序設(shè)計(jì)224.6.2 定時(shí)器中斷0程序224.6.1 定時(shí)中斷1程序234.6.2 外部中斷1程序設(shè)計(jì)23結(jié)論24致 謝25參考文獻(xiàn)26附錄127附錄2281.緒 論1.1 設(shè)計(jì)的背景：隨著科學(xué)技

9、術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品越來(lái)越追求精細(xì)化。這得益于自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)在現(xiàn)代生產(chǎn)中占有越來(lái)越重要的地位。要加工精細(xì)的元器件，只有高性能的電機(jī)才能為加工提供所需要的動(dòng)力。直流電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬、調(diào)節(jié)方便靈活等良好特性，廣泛運(yùn)用在生產(chǎn)加工、智能機(jī)器人等領(lǐng)域。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，中國(guó)制造業(yè)從勞動(dòng)密集型向自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速精度，啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)反應(yīng)速度等性能提出了更高要求。為此設(shè)計(jì)更高要求的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)于中國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有不可估量的作用。1.2 直流電機(jī)的發(fā)展   直流電機(jī)比交流電機(jī)更早被發(fā)明，但早期的直流電機(jī)技術(shù)還很不成熟，安全性、經(jīng)濟(jì)性、制造運(yùn)行遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)

10、不到人們的要求。與交流電機(jī)相比直流電機(jī)很晚才轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。傳統(tǒng)的直流控制調(diào)速以模擬器件控制為主，控制精度不高，具有很大的局限性。隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)，特別是微處理器的發(fā)明運(yùn)用，這一局面很快被打破。PWM控制技術(shù)很早就成熟，一直苦于沒(méi)有很好的產(chǎn)生PWM脈沖的器件。單片機(jī)與PWM技術(shù)的結(jié)合，改變了過(guò)去依靠模擬器件對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制的時(shí)代。 直流電機(jī)在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)冶煉、工業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化、智能化等行業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的運(yùn)用。傳統(tǒng)的直流電機(jī)只能進(jìn)行最基本的控制，控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足時(shí)代的發(fā)展需要，更不能與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，阻礙了智能化的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，單片機(jī)已經(jīng)深刻的影響著直流電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，伴隨著單片機(jī)技術(shù)

11、的不斷完善與發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)也獲得了新的發(fā)展機(jī)遇，使自動(dòng)化技術(shù)深入到生產(chǎn)生活的方方面面。單片機(jī)技術(shù)不是一孤立的存在，它與許多學(xué)科有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，引起了新技術(shù)的產(chǎn)生與新事物的發(fā)展。單片機(jī)應(yīng)用在許多科學(xué)領(lǐng)域，帶動(dòng)了一批產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與新學(xué)科的誕生，促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展。由于體積小、重量輕、功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、控制靈活、應(yīng)用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，對(duì)計(jì)算機(jī)的性能有了不斷改進(jìn)，在許多行業(yè)領(lǐng)域中越來(lái)越多的出現(xiàn)單片機(jī)的身影。 由于直流電機(jī)的速度控制很容易起動(dòng)和制動(dòng)性能良好的特點(diǎn)，并且可以范圍廣泛的改變速度和功率，在冶金，機(jī)械制造等工業(yè)部門的已被廣泛使用。勵(lì)磁控制與電樞電壓控制是直流電機(jī)調(diào)速常見(jiàn)的兩

12、種方法。1.3 單片機(jī)以及微處理器控制系統(tǒng)的發(fā)展 在計(jì)算機(jī)的發(fā)展過(guò)程中微處理器的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，隨著科技的發(fā)展特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)的出現(xiàn)，微處理器也由當(dāng)初的價(jià)格昂貴性能單一，到如今的性能強(qiáng)大價(jià)格卻便宜，這其中電力電子技術(shù)的發(fā)展功不可沒(méi)。電力電子技術(shù)的不斷推陳出新，出現(xiàn)了許多新的元器件與更為簡(jiǎn)便的新型電路，增強(qiáng)了大功率元器件的功能，便于使更多功能集成在一起，使微處理器控制電機(jī)變得可能。微處理器以弱電控制強(qiáng)電具有簡(jiǎn)單、方便、安全的特點(diǎn)，便于通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電機(jī)控制，使電機(jī)的性能優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到最大，更符合當(dāng)今智能控制的發(fā)展趨勢(shì)，還讓傳統(tǒng)的各種電機(jī)控制系統(tǒng)煥發(fā)新的生機(jī)獲得更大的發(fā)展。 最初的微

13、處理器功能簡(jiǎn)單，只能通過(guò)控制觸電開(kāi)關(guān)對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制。如今微處理器往往自帶可編程器，微處理器的功能獲得了大大的提高。現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)對(duì)可編程器的編程，由現(xiàn)場(chǎng)總線將電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)傳送到遠(yuǎn)程終端，實(shí)現(xiàn)了信息的交互，為少人控制乃至無(wú)人控制的工廠的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。也可以通過(guò)編程同時(shí)控制多臺(tái)電機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)之間運(yùn)行數(shù)據(jù)的交換，使電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)真正做到了自動(dòng)化、智能化。直流電機(jī)的調(diào)速性能相比交流電機(jī)優(yōu)良。但直流電機(jī)換向采用機(jī)械換向器，換向磨損大，容易出現(xiàn)換向火花。相比交流電機(jī)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜易出現(xiàn)故障，維修難度大，可靠性也遠(yuǎn)不如交流電機(jī)。隨著高性能微處理器如DSP的出現(xiàn)，直

14、流電機(jī)性能得到很好的發(fā)揮。為直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速方式的創(chuàng)新與發(fā)展提供了可能。DSP等高性能微處理器每秒運(yùn)算速度可達(dá)百億兆以上且可進(jìn)行矩陣運(yùn)算，在先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床中得到廣泛的采用。1.4 本選題的理由及意義現(xiàn)代科技日新月異，電氣傳動(dòng)也早由傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)為采用數(shù)字化的微處理器控制。近年來(lái)工業(yè)自動(dòng)化、智能機(jī)器人等高新產(chǎn)業(yè)的興起，直流電機(jī)具有調(diào)速性能好，無(wú)級(jí)調(diào)速，適用于需要頻繁啟動(dòng)、對(duì)過(guò)載要求高的場(chǎng)合的由于性能優(yōu)良而被大規(guī)模采用。以往的直流調(diào)速系統(tǒng)都是模擬控制只能控制電機(jī)的某一方面的性能，往往顧此失彼不能綜合控制系統(tǒng)參數(shù)，不便于編程實(shí)現(xiàn)精確控制，已大大落后于時(shí)代的要求，不能滿足工業(yè)系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)的加工需

15、求。隨著中國(guó)工業(yè)化的進(jìn)一步升級(jí)，市場(chǎng)對(duì)直流電機(jī)的需求大大增加，迫切需要高性能的直流電機(jī)。因而生產(chǎn)符合市場(chǎng)要求的直流電機(jī)迫在眉睫，而一臺(tái)直流電機(jī)性能的發(fā)揮，一個(gè)好的調(diào)速系統(tǒng)是必不可少。為此，設(shè)計(jì)一種通過(guò)編程實(shí)時(shí)可以高精度的控制電機(jī)，在當(dāng)下微處理器廣泛應(yīng)用在調(diào)速系統(tǒng)領(lǐng)域的背景下，具有提升直流控制電機(jī)控制精度的重要意義。 基于以上理由設(shè)計(jì)了基于以上理由設(shè)計(jì)了運(yùn)用單片機(jī)為主控模塊，控制電機(jī)速度的2. 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)的目標(biāo)、和可行性方案的提出；下面幾個(gè)小節(jié)都分別有詳細(xì)的闡述。2.1 本論文研究的主要內(nèi)容 總體結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。單片機(jī)圖2-1系統(tǒng)硬件基本

16、框圖該系統(tǒng)能夠通過(guò)按鍵對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度加減、轉(zhuǎn)向控制、實(shí)時(shí)顯示等功能。單片機(jī)收到按鍵給的控制信號(hào)由IO口輸出PWM脈沖，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)速模塊將檢測(cè)到的速度信息傳回單片機(jī)進(jìn)行處理并計(jì)算出轉(zhuǎn)速，輸出給顯示模塊顯示速度大小，從而通過(guò)按鍵改變速度大小和轉(zhuǎn)向，根據(jù)顯示數(shù)值調(diào)整達(dá)到減少誤差的效果。2.2 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分析直流調(diào)速系統(tǒng)是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)速技術(shù)和SPW控制技術(shù)將與直流電機(jī)有關(guān)的系統(tǒng)有機(jī)的綜合起來(lái)。本直流調(diào)速系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)的基本功能有對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制、對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度控制等倆大功能。1. 直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制用戶通過(guò)按鈕發(fā)送一個(gè)信號(hào)給單片機(jī)由單片機(jī)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)，送到直

17、流電機(jī)，通過(guò)改變輸出端口控制電子轉(zhuǎn)向。2. 直流電機(jī)速度控制用戶通過(guò)按鍵發(fā)信號(hào)給單片機(jī)由單片機(jī)IO口輸出脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)電路將電機(jī)轉(zhuǎn)速信息傳回單片機(jī)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。用戶通過(guò)按鍵時(shí)間長(zhǎng)短改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間長(zhǎng)短，即改變占空比來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)使用單片機(jī)STC89C52可通過(guò)編程方便的產(chǎn)生所需要的脈寬調(diào)制信號(hào)，在功能、經(jīng)濟(jì)性上更符合設(shè)計(jì)的要求。系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程使該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制、對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度控制并能實(shí)時(shí)顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速和脈沖數(shù)。2.4 直流電機(jī)調(diào)速2.4.1 直流電機(jī)的調(diào)速方式的優(yōu)缺點(diǎn)。(1) PWM直流調(diào)整系

18、統(tǒng)。其原理是產(chǎn)生一系列不同脈寬的脈沖信號(hào)，由功率放大器驅(qū)動(dòng)，然后由直流控制信號(hào)和三角波調(diào)制電路驅(qū)動(dòng)功率放大器。直流電機(jī)的電樞通入PWM電壓，可進(jìn)行精確的控制。調(diào)速系統(tǒng)具有調(diào)速范圍寬，效率高，響應(yīng)速度快，電流紋波小，對(duì)電網(wǎng)的污染小等優(yōu)點(diǎn)。(2)電樞串電阻調(diào)速。電樞回路串接電阻后,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斜率隨電阻的改變而改變,在恒負(fù)載下使轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。串電阻調(diào)速的控制裝置結(jié)構(gòu)連接相對(duì)容易;負(fù)載容易改變轉(zhuǎn)速的大小,調(diào)速對(duì)于空載時(shí)不起作用,在重載條件下運(yùn)行功耗太大速度變化不明顯。(3) 改變電樞電壓調(diào)速。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性隨電樞電壓的變化而變化，因此調(diào)速范圍很寬。晶閘管整流裝置調(diào)節(jié)電樞電壓，但在低速運(yùn)行時(shí)功

19、率因數(shù)較低，在交流側(cè)出現(xiàn)較多的諧波分量，對(duì)電網(wǎng)不利。(4) 改變電動(dòng)機(jī)主磁通。通過(guò)減弱磁通可對(duì)電機(jī)進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，所謂恒功率調(diào)速就是速度從額定轉(zhuǎn)速開(kāi)始增加。電樞電流變化所需的時(shí)間長(zhǎng)，所以速度變化較慢，可小電源驅(qū)動(dòng)。(5)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。電流調(diào)節(jié)器接收反饋電流，速度調(diào)節(jié)器接收轉(zhuǎn)速信號(hào)。調(diào)節(jié)器采用P-I算法進(jìn)行控制。 2.4.2 PWM調(diào)速系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn):1、 脈寬調(diào)制系統(tǒng)，電路的開(kāi)關(guān)可以頻繁通斷，因此可以快速響應(yīng)，干擾對(duì)系統(tǒng)的影響小。2、 由于開(kāi)關(guān)頻率高，通過(guò)電機(jī)自身的電感可方便獲得小脈沖直流電具有濾波的作用，系統(tǒng)的低速性能好，速度穩(wěn)定性好，速度調(diào)節(jié)范圍寬，電樞電流連續(xù)性好，電機(jī)不容易出現(xiàn)故障

20、，消耗能源少。3、脈寬調(diào)制系統(tǒng)中，電路中的電力電子器件相比晶閘管整流器消除了電網(wǎng)污染，開(kāi)關(guān)損耗小，設(shè)備利用率高，效率和功率因素大大提高。4、主電路所需的功率元件少，線路簡(jiǎn)單，控制方便。3. 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)3.1.1 STC89C52單片機(jī)介紹STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如下：·1.增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051.·2.工作電壓：5.5V3

21、.3V（5V單片機(jī)）/3.8V2.0V（3V單片機(jī)）·3.工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz·4.用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)·5.片上集成512字節(jié)RAM·6.通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開(kāi)路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻。·7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片&#

22、183;8.具有EEPROM功能·9.具有看門狗功能·10.共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2·11.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒·12.通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART·13.工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)）·14.PDIP封裝STC89C52RC單片機(jī)的工作模式·掉電模式：典型功耗<0.1A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序·空閑模式：典型功耗2mA

23、83;正常工作模式：典型功耗4Ma7mA·掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 圖3-1 STC89C52RC引腳圖STC89C52RC引腳功能說(shuō)明VCC（40引腳）：電源電壓VSS（20引腳）：接地P0端口（P0.0P0.7，3932引腳）：P0口是一個(gè)漏極開(kāi)路的8位雙向I/O口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，對(duì)端口P0寫入“1”時(shí)，可以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)

24、。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。P1端口（P1.0P1.7，18引腳）：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P1的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4個(gè)TTL輸入。對(duì)端口寫入1時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。3.1.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)光有單片機(jī)還不能立馬開(kāi)始工作，單片機(jī)要起作用需要外接一些輔助電路，單片機(jī)才能運(yùn)行起來(lái)。這些輔助電路構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)，其主要包括時(shí)鐘電路與復(fù)位電路如圖 2-1 所示。30pFC330pFJ2圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖單片機(jī)的最小系統(tǒng)由晶體振蕩器、電容C

25、22、C23組成的時(shí)鐘電路，R27、C1、KS組成的電復(fù)位電路及AT89C52單片機(jī)構(gòu)成。CPU的時(shí)鐘信號(hào)由12MHZ的無(wú)源晶體振蕩器和單片機(jī)自帶的放大器一起組成的振蕩器生成。電容C22、C23可起頻率微調(diào)作用，電容值在5pF30pF之間選擇，本電路選30pF。電容C1和電阻R27構(gòu)成上電復(fù)位電路。電源開(kāi)啟時(shí)，電源對(duì)電容C1 充電，在CPU的復(fù)位端產(chǎn)生一高脈沖。CPU復(fù)位的條件是復(fù)位端的高電平的持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期。電容C1可濾除高頻干擾，防止單片機(jī)誤復(fù)位。按鍵ks和電阻R27構(gòu)成按鍵復(fù)位電路。3.2.2.2 晶振電路圖3-3 晶振電路它扮演的角色是提供一個(gè)參考時(shí)鐘信號(hào)給單片機(jī)系統(tǒng)，所有的

26、工作都是基于單片機(jī)的工作時(shí)鐘信號(hào)的工作的速度。我們把一個(gè) 11.0592M 的晶振（它每秒鐘振蕩 11,059,200 次）接在STC89C52 單片機(jī)的 18 腳和 19 腳的晶振引腳上，外加兩個(gè) 30pF 的電容，電容的作用是幫助晶振起振，并維持振蕩信號(hào)的穩(wěn)定。3.2.2.3 復(fù)位電路復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成，如圖3-4圖3-4 復(fù)位電路圖 (1)上電復(fù)位：RC充放電回路，由復(fù)位引腳RST接一10uF的電容到電源，再接一10K的電阻到地構(gòu)成。當(dāng)上電時(shí)，使RST引腳上至少保持兩個(gè)周期的機(jī)器時(shí)間，使單片機(jī)復(fù)位。隨著RC放電，單片機(jī)開(kāi)始正常工作。 (2)按鍵復(fù)位：在復(fù)位電容上并聯(lián)一

27、個(gè)按鍵，通過(guò)按鍵控制電容充放電。當(dāng)按鍵按下時(shí)，電容開(kāi)始充電使RST得到一個(gè)高電平，而且由于電容充滿電需要一定的時(shí)間，這段時(shí)間的高電平足夠使單片機(jī)復(fù)位。3.2 電源電路設(shè)計(jì)3.2.1 電源接口電路設(shè)計(jì)圖3-5 電源電路圖我們所選用的 STC89C52，它需要 5V 的供電系統(tǒng)，P1是電源接口2、3腳接地，1腳實(shí)際是VCC，S1是自鎖開(kāi)關(guān),由自鎖開(kāi)關(guān)控制電源在電路中接通關(guān)斷的，其中3腳接P1電源插口電源的1腳，5腳接電路的VCC。整個(gè)設(shè)計(jì)所需要的電源經(jīng)過(guò)電源接口由自鎖開(kāi)關(guān)控制輸入。3.2.2 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理變壓整流濾波穩(wěn)壓AC220VDC5V圖3-6 設(shè)計(jì)原理圖首先通過(guò)變壓將220V高壓

28、降為電路能承受的低壓。此時(shí)的電流還沒(méi)變?yōu)橹绷麟姡俳?jīng)過(guò)對(duì)電流進(jìn)行整流，才變?yōu)橹芷谧兓闹绷髅}沖。對(duì)電流進(jìn)行濾波處理，消除脈沖得到更好的直流電。最后為保證輸出穩(wěn)定的直流電壓，對(duì)電流進(jìn)行穩(wěn)壓操作，提高直流電壓的穩(wěn)定性。硬件電路設(shè)計(jì) 3-7直流穩(wěn)壓電源如圖3-7所示電路輸入220V的交流電最后輸出5V的直流電。我們用電源變壓器將220V的交流電降到8V，再經(jīng)過(guò)橋式整流橋電路（由四個(gè)1N4007晶體管構(gòu)成）將8V的交流電變成7.2V的直流電。由電容C5、C6進(jìn)行濾波，C6的作用是防止自激。最后采用78H05三端穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓輸出5V直流電。3.3 測(cè)速電路設(shè)計(jì)3.3.1 霍爾傳感器簡(jiǎn)介 A3144E

29、霍爾元件44E OH44E 霍爾傳感器霍爾開(kāi)關(guān)集成電路應(yīng)用霍爾效應(yīng)原理，采用半導(dǎo)體集成技術(shù)制造的磁敏電路，它是由電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、差分放大器、史密特觸發(fā)器，溫度補(bǔ)償電路和集電極開(kāi)路的輸出級(jí)組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出是一個(gè)數(shù)字電壓訊號(hào)。產(chǎn)品特點(diǎn)體積小、靈敏度高、響應(yīng)速度快、溫度性能好、精確度高、可靠性高典型應(yīng)用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、汽車點(diǎn)火器、剎車電路、位置、轉(zhuǎn)速檢測(cè)與控制、安全報(bào)警裝置、紡織控制系統(tǒng) 極限參數(shù)（25）電源電壓VCC···········

30、83;·············· 24V輸出反向擊穿電壓Vce···················50V輸出低電平電流IOL············

31、;·······50mA工作環(huán)境溫度TA··············E檔: -2085，L檔: -40150貯存溫度范圍TS ········-651503.3.2 霍爾測(cè)速電路設(shè)計(jì)3-8測(cè)速部分電路圖這是霍爾測(cè)速模塊，霍爾元件1腳接電源、2腳接地、3腳信號(hào)輸出腳接單片機(jī)的外部中斷上，還接了一個(gè)電阻接電源上，

32、是一個(gè)上拉電阻起到信號(hào)穩(wěn)定的作用。3.3.2 霍爾元件測(cè)速原理由霍爾效應(yīng)原理可知:由公式V=KBI可知。當(dāng)通過(guò)霍爾元件的電流大小確定不變時(shí)，只要改變霍爾元件周圍的磁場(chǎng)的大小就可改變霍爾元件輸出電壓的大小。在直流電機(jī)轉(zhuǎn)軸上粘貼一長(zhǎng)條，并在長(zhǎng)條兩端分別安裝上1個(gè)磁鋼，磁鐵和霍爾元件最近距離在2mm左右，太近可能會(huì)在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)碰到霍爾元件，太遠(yuǎn)霍爾元件可能會(huì)檢測(cè)不到磁鐵。在磁鋼的附近固定安裝一個(gè)霍爾傳感器，通過(guò)間接方式對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)長(zhǎng)條旋轉(zhuǎn)到霍爾元件附近時(shí)，磁鋼通過(guò)改變磁場(chǎng)的大小使霍爾傳感器輸出低電平。當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器將輸出的脈沖信號(hào)傳送回單片機(jī)，通過(guò)計(jì)算測(cè)出轉(zhuǎn)盤的運(yùn)轉(zhuǎn)速度.此電路簡(jiǎn)

33、單可靠，便于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。電路具體連接方式如下圖所示。 圖3-9霍爾測(cè)速原理圖 圖3-10霍爾傳感器接線圖3.4 顯示電路設(shè)計(jì)3.4.1 LCD1603液晶簡(jiǎn)介字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，1602字符型液晶顯示器1602LCD主要技術(shù)參數(shù)顯示字符容量:16×2個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm引腳功能說(shuō)明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表3-1所示: 表3-1引腳功能編號(hào)符號(hào)引腳

34、說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602LCD的指令說(shuō)明1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，所示如表3-2 表3-2指令說(shuō)明序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF

35、*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 3.4.2 液晶顯示電路設(shè)計(jì)液晶屏第一行輸出每分鐘電機(jī)轉(zhuǎn)速。第二行顯示占空比，顯示當(dāng)前的pwm占空比0100%。占空比數(shù)值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。液晶部分的電路圖如下圖3-11所示：圖3-11 液晶部分電路圖液晶顯示都是和單片機(jī)的IO口相連。主要注意的是3腳，3腳接的是串接的兩個(gè)電阻。串聯(lián)的兩個(gè)電阻分壓，節(jié)點(diǎn)這里會(huì)輸出一個(gè)電壓值，3腳其實(shí)就是采集一個(gè)電壓值，這個(gè)電壓值是零

36、點(diǎn)幾伏。3腳是調(diào)節(jié)灰度的，就是這兩個(gè)電阻。R6值10K，R7一般是選取200歐到1.5K具體依據(jù)廠家不同電阻的選取是有一定差異的，如果選取不當(dāng)液晶就會(huì)顯示的比較暗或都根本看不清，如果出現(xiàn)液晶看不清的狀況就要看是不是這兩個(gè)電阻接錯(cuò)了，選取合適灰度，顯示效果最好的狀態(tài)。在本設(shè)計(jì)中，我們將LCD的D0-D7分別與單片機(jī)的P0.1-P0.7相連。單片機(jī)的P0 口接8×10k歐姆的排阻作為上拉電阻，分別接1602 的第7 到14引腳，通過(guò)602 的3 腳接在串聯(lián)電阻R6和R7的的中間獲得分壓來(lái)調(diào)節(jié)液晶的灰度。液晶顯示原理對(duì)單片機(jī)編程輸出相應(yīng)的電壓點(diǎn)亮顯示模塊相應(yīng)字符。液晶顯示器相比傳統(tǒng)數(shù)碼管顯

37、示更利于與單片機(jī)結(jié)合具有編程簡(jiǎn)單線路連接方便的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在計(jì)算機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品、移動(dòng)通信等眾多領(lǐng)域。3.5 按鍵電路設(shè)計(jì)stopfanzhenggdecadd圖3-12 按鍵部分電路系統(tǒng)一共有6個(gè)按鍵，單片機(jī)附近的獨(dú)立按鍵是系統(tǒng)的復(fù)位按鍵，按下單片機(jī)會(huì)復(fù)位。下面一排是控制按鍵：1鍵：加速鍵，可以短按，占空比加1，也可長(zhǎng)按，占空比連續(xù)加；2鍵：減速鍵，可以短按，占空比減1，也可長(zhǎng)按，占空比連續(xù)減；3鍵：正轉(zhuǎn)切換鍵，按下后電機(jī)正轉(zhuǎn)；4鍵：反轉(zhuǎn)切換鍵，按下后電機(jī)反轉(zhuǎn)；5鍵：開(kāi)始暫停鍵，按一下開(kāi)始，再按一下暫停。本設(shè)計(jì)低電平有效的方式來(lái)讀取按鍵，按鍵沒(méi)按下時(shí)，單片機(jī)I/O口為高電平，當(dāng)有鍵按

38、下的時(shí)候，單片機(jī)I/O口為低電平，程序執(zhí)行相應(yīng)操作。這里按鍵模塊每個(gè)按鍵都接了地比如K3他的3腳和4腳是相通的，1腳和2腳是相通的；3腳和4腳相通利用按鍵的導(dǎo)通規(guī)律所以每個(gè)按鍵都接到了地，那么只要相應(yīng)的按鍵按下去，單片機(jī)IO口就會(huì)檢測(cè)到低電平實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制程序。單片機(jī)鍵盤有獨(dú)立和矩陣式兩種鍵盤連接方式：獨(dú)立鍵盤連接方法是將每個(gè)按鍵連接到不同的I/O口上，這種接法程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單且系統(tǒng)更不容易混亂出錯(cuò)，但浪費(fèi)了寶貴的I/O口資源，當(dāng)按鍵數(shù)量少于I/O口數(shù)量時(shí)適用；而矩陣式鍵盤式占用的I/O少，I/O口利用率高，但是接法程序比較復(fù)雜，適用于需要大量按鍵的電路。由于按鍵數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于I/O口的數(shù)量，綜

39、合考慮獨(dú)立式鍵盤能最大限度的發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。通過(guò)程序檢測(cè)單片機(jī)I/O口高低電平狀態(tài)，來(lái)獲取相應(yīng)按鍵閉合狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的每個(gè)鍵占用一條I/O口，所有的按鍵都接了地。當(dāng)按下鍵時(shí)，此I/O 口與地連接短路I/O 口即為低電平狀態(tài)。 按鍵釋放后，單片機(jī)對(duì)應(yīng)的I/O接口由于內(nèi)部有上拉電阻連接電源，其輸入即為高電平狀態(tài)。那么無(wú)論哪個(gè)鍵按下，程序通過(guò)判斷單片機(jī)I/O口電平的高低狀態(tài)，便可了解相應(yīng)按鍵的閉合狀態(tài)。3.6 PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)調(diào)速采用PWM脈寬調(diào)制，工作原理：用許多幅值不變寬度改變的波形無(wú)限接近所需波形的形狀。通過(guò)改變矩形波的占空比，可以調(diào)整脈沖寬的寬度。PWM的定義:通過(guò)對(duì)單片機(jī)編程控制，利用單

40、片機(jī)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣數(shù)字化來(lái)驅(qū)動(dòng)電路的一種技術(shù)。在測(cè)量、通信、功率控制與變換等領(lǐng)域有顯著運(yùn)用。對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)其幅度和時(shí)間的大小沒(méi)有硬性要求。3.6.1 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析 3-13電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電動(dòng)機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)模塊的電路采用H橋驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具體電路見(jiàn)上圖。本驅(qū)動(dòng)電路采用PWM脈寬調(diào)制原理設(shè)計(jì)而成。PWM電路由三極管組成，如圖所示Q1、Q3、Q5是NPN型的三極管基極高電平有效，Q2、Q4、Q6是PNP型的三極管基極低電平有效。P34、P37兩個(gè)輸入端高低電平控制三極管是否導(dǎo)通或截止。當(dāng)P34、P37分別輸入高電平和低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通下面的地拉低電壓使Q3截止、Q4導(dǎo)通；Q2截止

41、由于R2上拉電阻接電源，使Q6導(dǎo)通、Q5截止，電源通過(guò)Q6到電機(jī)再到Q4回到地形成回路控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)P34輸入低電平、P37輸入高電平，Q1截止由于R2上拉電阻接電源，使Q3導(dǎo)通、Q4截止；Q2與地連接使Q6截止、Q5導(dǎo)通。電源通過(guò)Q3到電機(jī)再到Q6回到地形成回路控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。如圖所示有四個(gè)4148二極管叫做續(xù)流二極管。當(dāng)我們電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或者斷開(kāi)的一瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的電動(dòng)勢(shì)，而這個(gè)反向的電動(dòng)勢(shì)會(huì)擾亂我們的電路（主要影響液晶顯示屏）。加上這個(gè)續(xù)流二極管起到一個(gè)保護(hù)作用：當(dāng)有一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)的時(shí)候通過(guò)二極管形成一個(gè)回路，把這個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和電機(jī)消耗掉。這就是二極管的保護(hù)作用。而這個(gè)104是一

42、個(gè)濾波電容起到信號(hào)穩(wěn)定的作用。3.6.2 H橋驅(qū)動(dòng)電路H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，它由四個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)構(gòu)成。因?yàn)殡娐沸螤铑愃朴谟⑽腍，所以命名為H橋電路。對(duì)角線Q1和Q4三極管對(duì)和Q2和Q3三極管對(duì)，同一時(shí)刻只能有一對(duì)導(dǎo)通。據(jù)不同的三極管對(duì)的導(dǎo)通通電的情況，電流會(huì)從Q1至Q4或Q3到Q2流過(guò)電機(jī)，從而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 3-14 H橋驅(qū)動(dòng)電路圖從電路不難看出，要控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，必須使對(duì)角線上Q1、Q2兩個(gè)三極管導(dǎo)通。當(dāng)Q1、Q2兩個(gè)三極管基極高電平，Q3、Q4兩個(gè)三極管基極低電平時(shí)，Q1、Q4兩個(gè)三極管導(dǎo)通，Q3、Q2兩個(gè)三極管截止。電源經(jīng)Q1到電機(jī)再到Q4回到地形成回路從而控制電機(jī)正轉(zhuǎn)。同理反轉(zhuǎn)只

43、要Q1、Q2兩個(gè)三極管基極低電平，Q3、Q4兩個(gè)三極管高電平。4. 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)本章將在硬件電路的基礎(chǔ)上對(duì)軟件編程進(jìn)行設(shè)計(jì)?；贑語(yǔ)言，分別對(duì)主程序、鍵盤掃描子程序、初始化程序、中斷程序以及顯示子程序加以設(shè)計(jì)，通過(guò)流程圖可以更清晰的展現(xiàn)各部分的設(shè)計(jì)思路。4.2 主程序 如下圖所示，本設(shè)計(jì)的主程序設(shè)計(jì)主要是設(shè)定初值和確定初始狀態(tài)。程序首先是給STC89C52送取一個(gè)占空比為50%的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)速初值設(shè)置為0，初始化電機(jī)為正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鍵盤子程序的調(diào)用處理。設(shè)定占空比、轉(zhuǎn)速初值初始化標(biāo)志位和電機(jī)狀態(tài)調(diào)用鍵盤掃描程序調(diào)用初始化程序開(kāi) 始是否有按鍵按下？執(zhí)行相應(yīng)程序YN 圖4-1 主

44、程序流程圖 4.3 鍵盤掃描程序獨(dú)立式鍵盤由五個(gè)按鍵組成，分別是控制電機(jī)的加速鍵、減速鍵、正轉(zhuǎn)切換鍵、反轉(zhuǎn)切換鍵、開(kāi)始暫停鍵。人按鍵不可避免會(huì)發(fā)生抖動(dòng)，抖動(dòng)會(huì)使單片機(jī)多次讀取，延時(shí)就是為了確認(rèn)有按鍵發(fā)生，等鍵盤穩(wěn)定了再對(duì)其處理。所以這里選擇了軟件去抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)法是先查尋按鍵，通過(guò)if語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)，如果判斷if(num1=0)檢測(cè)到按鍵按下，delay(5)立即延時(shí)5毫秒讓抖動(dòng)消失后再進(jìn)行一次按鍵狀態(tài)檢測(cè)再讀一次I/O 口的值，如果num1值為1 表示按鍵按下的時(shí)間不到5 毫秒，視為按鍵抖動(dòng)干擾信號(hào)。當(dāng)num1讀出的值是0時(shí)，則仍保持按鍵閉合狀態(tài)低電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下，調(diào)用相應(yīng)的處理程序。其程

45、序流程圖如圖4-2。 圖4-2 鍵盤掃描流程圖4.4 初始化程序由于后面要用到中斷程序，所以先在這里對(duì)中斷要用到的定時(shí)器0、定時(shí)器1及外部中斷1等先進(jìn)行初始值、觸發(fā)方式等的設(shè)置，以方便后面中斷程序的編寫。首先對(duì)LCD1602進(jìn)行了顯示格式初始化，設(shè)置其初始顯示的字符狀態(tài)和預(yù)留出的空位，為后面編程提供方便。程序的流程圖如下圖4-3所示：1602初始化中斷初始化設(shè)置1602初始顯示狀態(tài)并顯示設(shè)置定時(shí)器初始狀態(tài)程序入口返 回 圖4-3 初始化流程圖 4.5 LCD1602設(shè)置和顯示程序設(shè)計(jì)4.5.1 LCD1602指令和數(shù)據(jù)讀寫程序設(shè)計(jì)LCD1602的使用需先向其發(fā)送指令，讀取之后執(zhí)行指令設(shè)置送進(jìn)數(shù)

46、據(jù)時(shí)所用的地址位置，再讀取數(shù)據(jù)并執(zhí)行。其中寫入指令和數(shù)據(jù)的程序框圖如下圖4-4所示：設(shè)置1602狀態(tài)選擇控制對(duì)象執(zhí)行指令寫指令/數(shù)據(jù)程序入口返 回 圖4-4 LCD1602指令和數(shù)據(jù)讀寫程序流程圖4.5.2 LCD1602顯示轉(zhuǎn)速和占空比格式設(shè)置程序該程序設(shè)置轉(zhuǎn)速是從LCD1602的第一行第三位開(kāi)始依次往后顯示執(zhí)行的結(jié)果是分別將每一位依次計(jì)算顯示，從萬(wàn)位開(kāi)始計(jì)算，顯示在萬(wàn)位相應(yīng)的位置；再計(jì)算千位顯示在千位的位置上；計(jì)算百位，計(jì)算十位，顯示在十位上；最后計(jì)算個(gè)位，顯示在個(gè)位上。該部分程序的程序流程圖如下圖4-5所示：設(shè)置1602顯示地址（在第幾行的第幾位顯示）計(jì)算轉(zhuǎn)速/占空比執(zhí)行顯示程序顯 示程

47、序入口返 回 圖4-5 LCD1602顯示轉(zhuǎn)速和占空比格式程序流程圖 4.6 各中斷程序設(shè)計(jì)4.6.2 定時(shí)器中斷0程序這部分程序的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)定時(shí)器0的計(jì)時(shí)、預(yù)設(shè)的標(biāo)志位與占空比的比較來(lái)控制單片機(jī)PWM的輸出占空比，從而實(shí)現(xiàn)用PWM技術(shù)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。具體的程序流程圖如下圖4-6所示： 圖4-6 定時(shí)器中斷0程序流程圖 4.6.1 定時(shí)中斷1程序該部分程序的執(zhí)行是由初始化程序中的外部中斷指令控制的?；魻杺鞲衅鞯?腳信號(hào)輸出腳接單片機(jī)的外部中斷上，主要是用來(lái)中斷事件發(fā)生使霍爾元件進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量的。下圖4-7為該程序的流程圖：轉(zhuǎn)速、標(biāo)志位置0Yflag=200？標(biāo)志位flag自加調(diào)用顯示轉(zhuǎn)速

48、程序定時(shí)器1定時(shí)N中斷程序入口返 回 圖4-7 定時(shí)器中斷1程序流程圖4.6.2 外部中斷1程序設(shè)計(jì)該部分程序的執(zhí)行是由初始化程序中的外部中斷指令控制的。單片機(jī)外部中斷1引腳與霍爾元件相連，主要是用來(lái)配合硬件電路中的霍爾元件進(jìn)行轉(zhuǎn)速測(cè)量的。下圖4-8為該程序的流程圖：轉(zhuǎn)速標(biāo)志位自加中斷程序入口返 回 圖4-8 外部中斷1程序流程圖結(jié) 論經(jīng)過(guò)半個(gè)月的艱苦設(shè)計(jì)到今天終于完成了。本設(shè)計(jì)由本人和同學(xué)共同完成。本人主要設(shè)計(jì)硬件部分，同學(xué)負(fù)責(zé)軟件部分。本課題的主要內(nèi)容是要求采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的速度進(jìn)行控制，通過(guò)輸入實(shí)現(xiàn)速度的控制和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的選擇。通過(guò)查閱資料和借鑒優(yōu)秀設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，綜合分析任務(wù)要求，我決

49、定采用從下到上的設(shè)計(jì)硬件電路。本人主要將硬件分成以下模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。他們分別是單片機(jī)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、速度測(cè)量模塊、顯示模塊、按鍵控制模塊。單片機(jī)模塊，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用兼容性好，我選擇STC89C52為系統(tǒng)的主控芯片，負(fù)責(zé)速度信號(hào)處理。但只有單片機(jī)芯片，仍不能獨(dú)立運(yùn)行。為此本人設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)電路主要包括電源電路、晶振電路、復(fù)位電路。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，由于采用PWM脈沖調(diào)寬，在考慮經(jīng)濟(jì)性基礎(chǔ)上，決定自己設(shè)計(jì)H橋驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)三極管的導(dǎo)通情況控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊，主要選用霍爾傳感器芯片，采用非接觸式測(cè)量方式，測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速。在顯示模塊，采用LD160液晶顯示模塊，可以方便的顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速和P

50、WM脈沖數(shù)。相比傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示，液晶顯示大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)線路和設(shè)計(jì)難度。在按鍵模塊，由于本設(shè)計(jì)按鍵數(shù)量遠(yuǎn)小于IO口數(shù)，且按鍵之間互不干擾，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立式按鍵連接方式。獨(dú)立式按鍵可簡(jiǎn)化程序，使系統(tǒng)更穩(wěn)定。在電源模塊，由于單片機(jī)和電機(jī)需要5V直流電壓供電，所以設(shè)計(jì)了直流穩(wěn)壓電源輸出5V直流電壓進(jìn)行供電。綜合以上設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)的單片機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，雖然還存在種種不足但基本滿足任務(wù)要求。不足之處在于由于能力所限，沒(méi)有加過(guò)載保護(hù)。加載程序后本設(shè)計(jì)可通過(guò)正、反按鍵控制轉(zhuǎn)向，加、減按鍵控制轉(zhuǎn)速。參考文獻(xiàn)1 何立民電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化J 電子技術(shù), 2008， (56) ：5-92 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制.北京航空

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