基于STC89C52單片機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器系統(tǒng)硬件電路控制軟件設(shè)計(jì)

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院2010屆畢業(yè)論文基于STC89C52單片機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器系統(tǒng)硬件電路控制軟件的設(shè)計(jì)1 引言隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問(wèn)題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。就電動(dòng)機(jī)而言，傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷, 以機(jī)械方法進(jìn)行換向, 存在著相對(duì)的機(jī)械摩擦, 由此帶來(lái)了噪聲、火花、無(wú)線電干擾以及壽命短等致命弱點(diǎn), 制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),因而大大地限制了它的應(yīng)用范圍。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是近年隨著電力電子器件及新型永磁材料發(fā)展而迅速成熟起來(lái)的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)，既具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電機(jī)

2、那樣固有的優(yōu)越的起動(dòng)性能和調(diào)速特性，而無(wú)機(jī)械式換向機(jī)構(gòu)，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用于各種調(diào)速驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合，其應(yīng)用前景看好，尤其從當(dāng)今的環(huán)保、能源、效率等綜合因素出發(fā)，水磁無(wú)刷直流電機(jī)可望在未來(lái)的電動(dòng)車(chē)及冰箱或空調(diào)類(lèi)永磁壓縮機(jī)領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。就目前而言，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)已有多種形式，由最初復(fù)雜的模擬式到近來(lái)以單片機(jī)為核心的數(shù)字式，但新型電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)，給無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速裝置設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的便利，這種集成模擬控制芯片控制功能強(qiáng)、保護(hù)功能完善、工作性能穩(wěn)定，組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、特別適用于對(duì)控制器體積、價(jià)格性能比要求較高的場(chǎng)合。專用控制芯片優(yōu)點(diǎn)固然多，但往往價(jià)格比較昂貴。在一

3、些控制要求精度不是很高的場(chǎng)合，就需要能有一種工作穩(wěn)定、價(jià)格又比較低廉的控制器。本設(shè)計(jì)就是基于此市場(chǎng)需求，詳細(xì)介紹了一種利用普通的STC89C5X單片機(jī)作為主控芯片的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制器的設(shè)計(jì)。2 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)概述2.1無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)傳統(tǒng)的直流電機(jī)以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)速性能在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，但機(jī)械電刷卻是它的致命弱點(diǎn)。電刷的存在帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，如：存在機(jī)械摩擦、噪聲、電火花無(wú)線電干擾及壽命短，再加上它制造成本高及維修困難等缺點(diǎn)，從而大大地限制了它的應(yīng)用范圍。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)就是為了既要保持有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異特性，又要革除電刷和換向器的“頑疾”為目的而研制的?？刂葡到y(tǒng)中的執(zhí)

4、行電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有下列優(yōu)點(diǎn)：快速性、可靠性高、體積小、重量輕、節(jié)能、效率高、適應(yīng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性?；拘阅茈姍C(jī)類(lèi)型效率體積控制特性技術(shù)性能結(jié)構(gòu)壽命電機(jī)本體成本直流電動(dòng)機(jī)較高小好短高無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)高小較好長(zhǎng)高交流電動(dòng)機(jī)低大一般長(zhǎng)低開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)較低較小較好長(zhǎng)低表2-1 目前應(yīng)用較為廣泛的幾種電動(dòng)機(jī)的基本性能的比較在快速性方面，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成的磁極體，電樞繞組在定子上，因而轉(zhuǎn)子外徑相對(duì)較小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因而也較小；在轉(zhuǎn)矩方面，只有直流電動(dòng)機(jī)才能達(dá)到大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，而無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)具有直流電機(jī)的特性，從而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都較大。因此無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速的起、停、加速

5、和減速。在可控性方面，直流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和繞組流過(guò)的電流成線性關(guān)系，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩又大，因此可控性很好、很方便。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的輸出特性和一般有刷的直流電動(dòng)機(jī)很相似，只要簡(jiǎn)單的改變電動(dòng)機(jī)的輸入電壓的大小就可以實(shí)現(xiàn)在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)極調(diào)速。在可靠性方面，因?yàn)槠湎穗娝⒑蛽Q向器，所以也就消除了故障的主要根源，由于無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，因此轉(zhuǎn)子上沒(méi)有電的損耗，又由于主磁場(chǎng)是恒定的，因此鐵損也是極小的(在方波電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，電樞磁勢(shì)的軸線是脈動(dòng)的，會(huì)在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)產(chǎn)生一定的鐵損)?？偟膩?lái)說(shuō)除了軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦損耗外，轉(zhuǎn)子方面的損耗很小，因而進(jìn)一步增加了可靠性。因此可知：和其它類(lèi)型的電動(dòng)

6、機(jī)相比，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)不僅較為可靠而且損耗較小，它的電樞在定子上，直接與機(jī)殼相連，散熱條件好，熱傳導(dǎo)系數(shù)大，由于這樣的原因，在相同的條件下，在相同的出力要求下，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)的更小，重量更輕。無(wú)論是電機(jī)設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高效率、節(jié)約能源都具有重要的意義，有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。而異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在輕載時(shí)功率因數(shù)低，增加了線路和網(wǎng)絡(luò)的損耗，因此，提高電動(dòng)機(jī)的效率，選擇損耗最小、效率最高的電機(jī)是很重要的。在環(huán)境適應(yīng)性方面，對(duì)于高性能的系統(tǒng)，如果只能采用直流電動(dòng)機(jī)，但同時(shí)又要求長(zhǎng)壽命，免維護(hù)以及防爆，易燃的環(huán)境條件下，有刷直流電動(dòng)機(jī)就無(wú)能為力了，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是最好的選擇。在經(jīng)濟(jì)性方面，隨

7、著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件的價(jià)格不斷的下降。在國(guó)外的市場(chǎng)上，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制器的價(jià)格已經(jīng)和異步電動(dòng)機(jī)的變頻器相差不多了。不過(guò)由于稀土永磁材料的價(jià)格較貴，電機(jī)的成本也相應(yīng)較高。但是考慮到綜合指標(biāo)(系統(tǒng)性能，重量，能量消耗等)之后，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍處于上升的趨勢(shì)。2.2無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷史及研究應(yīng)用現(xiàn)狀無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)自1962年問(wèn)世以來(lái)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備、家電產(chǎn)品、音像設(shè)備、汽車(chē)、電動(dòng)車(chē)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等方面和領(lǐng)域。70年代初，隨著電機(jī)技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科的迅猛發(fā)展，無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，在計(jì)算機(jī)外設(shè)

8、等領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用，還先后研究成功方波和正弦波無(wú)刷直流電機(jī)。近40年來(lái)，“無(wú)刷直流電機(jī)”的概念已由最初的具有電子換向器的直流電機(jī)發(fā)展到泛指一切具有傳統(tǒng)直流電機(jī)外部特性的電子換向電機(jī)。如今的無(wú)刷直流電機(jī)集特種電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件、控制軟件與硬件于一體，形成為新一代電動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，且體現(xiàn)著當(dāng)今應(yīng)用科學(xué)的許多最新成果，因此其是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)物，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入90年代以來(lái)，無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的逆變裝置中的開(kāi)關(guān)元件不僅成本降低，而且向高頻化、大容量化、小型化、智能化發(fā)展。在我國(guó)，無(wú)刷直流電機(jī)的研制始于70年代初期，作為高科技產(chǎn)品受到了我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)落后的制約，其綜合水平低于國(guó)際水平

9、，大約相當(dāng)于國(guó)外70年代末80年代初的水準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)研究單位開(kāi)展無(wú)刷直流電機(jī)的研究已有時(shí)日，積累了豐富的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，只是由于自身?xiàng)l件而沒(méi)有達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)，大部分仍處于仿真或?qū)嶒?yàn)階段。如今，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和微處理器技術(shù)的日益更新，高速微處理器和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)，以及專用控制芯片的出現(xiàn)，使得無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度、處理能力和基本性能有了很大的改善。 2.3 本論文的主要內(nèi)容本文首先介紹了無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用概況，簡(jiǎn)單分析無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的組成和原理。著重點(diǎn)介紹基于STC89C52單片機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器系統(tǒng)硬件電路控制軟件的設(shè)計(jì)。3無(wú)刷直流電動(dòng)

10、機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)屬于三相永磁同步電機(jī)的范疇，永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)來(lái)自電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵。在這里，永久磁鐵的特性，在很大程度上決定電動(dòng)機(jī)的特性。目前采用的永磁材料主要有鐵淦氧、鋁鎳鈷、釹鐵硼、等 根據(jù)幾種的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度成線性關(guān)系這一特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛的就是釹鐵硼。它的線性關(guān)系范圍最大，被稱為第三代稀土永磁合金。 在轉(zhuǎn)子上安置永磁鐵的方式有兩種：一種是將成型的永久磁鐵裝在轉(zhuǎn)子表面，如圖3-1 (a)所示，稱為凸極式；另一種是將成型的永久磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面，如圖3-1 (b)所示，稱為內(nèi)嵌式。定子上開(kāi)有齒槽，齒槽數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)和相數(shù)有關(guān)，應(yīng)是它們

11、的整數(shù)倍。圖3-1 永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類(lèi)型根據(jù)永久磁鐵安裝方法不同，永久磁鐵的形狀又可分為扇形和矩形兩種。扇形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子具有電樞電感小、齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩小的優(yōu)點(diǎn)，但易受電樞反應(yīng)的影響。且由于磁通不可能集中、氣隙磁密度低，電極呈現(xiàn)凸的特性。矩形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)凸極特性，電感大、齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩大，但磁通可集中，形成高磁通密度，故適于大容量電機(jī)，由于電動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)凸極特性，可以利用磁阻轉(zhuǎn)矩，此外，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永久磁鐵，不易飛出，故可作高速電機(jī)使用。 根據(jù)確定的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的每相勵(lì)磁通勢(shì)合布不同，三相永磁同步電機(jī)可分為兩種類(lèi)型：正弦波形和方波形永磁同步電機(jī)，前者每相勵(lì)磁磁通勢(shì)分布是正弦波形，后者每相則是方波

12、狀，根據(jù)磁路結(jié)構(gòu)和永磁體形狀的不同而不同，對(duì)于徑向勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，永磁體直接面向均勻氣隙如果采用稀大材料，由于采用非均勻氣隙或非均勻磁場(chǎng)化方向長(zhǎng)度的永磁體的徑向勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，氣隙磁場(chǎng)波形可以實(shí)現(xiàn)正弦分布。 應(yīng)該指出稀士永磁方波形電機(jī)屬于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的范疇，而稀土永磁體正弦波形電動(dòng)機(jī)則一般作為三相交流永磁同步伺服電機(jī)使用。但這不是絕對(duì)的，究竟是三相永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)還是三相永磁交流同步電機(jī)，主要決定于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的方式，取決于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的類(lèi)型。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換相線路3部分組成，其內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)原理圖和實(shí)物圖如下圖圖3-2 (a)、(b)所示：44位置傳

13、感器（a）霍爾無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部原理圖1 主定子 2 主轉(zhuǎn)子 3 傳感器轉(zhuǎn)子 4 傳感器定子 5 電子換相開(kāi)關(guān)電路 （b）霍爾無(wú)刷電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖3-2 無(wú)刷電機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖3.2無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理3.2.1霍爾位置傳感器霍爾式位置傳感器是利用霍爾效應(yīng)進(jìn)行工作的。霍爾效應(yīng)是一種磁電效應(yīng)，是德國(guó)物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)方向通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢(shì)差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢(shì)差稱為霍爾電勢(shì)差（霍爾電壓）。如下圖3-3，半導(dǎo)體材料的長(zhǎng)、寬、厚分別為、和。在與X軸相垂直的兩個(gè)端面和上做兩個(gè)金屬電極，稱為控制電

14、極。在控制電極上外加一電壓，材料中便形成一個(gè)沿X方向流動(dòng)的電流I，稱為控制電流。設(shè)圖中的材料是N型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電子。在Z軸方向的磁場(chǎng)作用下，電子將受到一個(gè)沿Y軸負(fù)方向力的作用，這個(gè)力就是洛侖茲力。洛侖茲力用FL表示，大小為： FL = qvB圖3-3 霍爾效應(yīng)A、B-霍爾電極 C、D-控制電極式中，q為載流子電荷；為載流子的運(yùn)動(dòng)速度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。 在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積累，另一側(cè)則形成正電荷的積累。這樣，A、B兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場(chǎng)EH，稱為霍爾電場(chǎng)。該電場(chǎng)對(duì)電子的作用力與洛侖茲力的方向相反，即阻止電荷的繼續(xù)積累。當(dāng)電場(chǎng)力與洛侖茲力相等

15、時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)有 qEH = qvB霍爾電場(chǎng)的強(qiáng)度為 EH = vB 在A與B兩點(diǎn)間建立的電勢(shì)差稱為霍爾電壓，用UH表示 UH = EHb = vBb 利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾位置傳感器，霍爾器件通過(guò)檢測(cè)磁場(chǎng)變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用于監(jiān)視和測(cè)量物體運(yùn)行參數(shù)的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進(jìn)行二次變換；可測(cè)量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，裝在無(wú)刷電機(jī)永磁定轉(zhuǎn)子上的位置傳感器便是霍爾位置傳感器，單片機(jī)根據(jù)霍爾信號(hào)檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷電機(jī)的控制。并通過(guò)單片機(jī)P3.3口檢測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的霍爾信號(hào)脈沖數(shù)，從而確定了無(wú)刷電機(jī)

16、的運(yùn)行速度。3.2.2 霍爾無(wú)刷直流電機(jī)工作原理普通直流電動(dòng)機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)子上，而定子產(chǎn)生固定不動(dòng)的磁場(chǎng)。為了使直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，需要通過(guò)換向器和電刷不斷的改變電樞繞組中電流的方向，使兩個(gè)磁場(chǎng)的方向始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為了去掉電刷，將電樞放到定子上去，而轉(zhuǎn)子做成永磁體，這樣的結(jié)構(gòu)正好與普通電機(jī)相反；然而，即使這樣改變還不夠，因?yàn)槎ㄗ由系碾姌型ㄈ胫绷饕院?，只能產(chǎn)生不變的磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)依然不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來(lái)，必須使定子電樞各相繞組不斷的換相通電，這樣才能使定子磁場(chǎng)隨著轉(zhuǎn)子的位置在不斷地變化，使定子磁場(chǎng)與永磁磁場(chǎng)始終保持90o左右的空間角，

17、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)?；魻枱o(wú)刷直流電機(jī)與普通無(wú)刷直流電機(jī)相比，只是電機(jī)內(nèi)部多了一個(gè)霍爾位置檢測(cè)器。其工作原理與無(wú)位置傳感器電機(jī)完全一樣，只是在相位檢測(cè)時(shí)比較方便。其工作原理框圖如下圖3-4所示：圖3-4 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)基本工作原理框圖直流電源通過(guò)開(kāi)關(guān)電路向電動(dòng)機(jī)定子繞組供電，位置傳感器隨時(shí)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子所處的位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而自動(dòng)地控制了那些繞組通電，那些繞組斷電，實(shí)現(xiàn)電子換向。可以很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，停止（包括急停）等功能。 霍爾信號(hào)與無(wú)刷電機(jī)（以三相無(wú)刷電機(jī)為例）三路相位對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖3-5所示：圖3-5 霍爾信號(hào)與無(wú)刷電機(jī)三路相位對(duì)應(yīng)關(guān)系4 無(wú)刷直

18、流電動(dòng)機(jī)的硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)組成及主要器件簡(jiǎn)介系統(tǒng)原理框圖如下圖4-1所示：微機(jī)處理中心單片機(jī)I/O口輸出驅(qū)動(dòng)電路光耦隔離電路功率變換電路霍爾信號(hào)光耦隔離電路M速度顯示電路按鍵電路工作指示燈程序下載電路 圖4-1 總體設(shè)計(jì)原理框圖考慮成本問(wèn)題，主控芯片選用市場(chǎng)上普通STC89C52單片機(jī)作為主控中心，單片機(jī)輸出與輸入的信號(hào)先經(jīng)過(guò)光耦隔離（目的消除干擾），運(yùn)行時(shí)，首先采集電機(jī)的霍爾信號(hào)送主機(jī)進(jìn)行處理，同時(shí)輸出相應(yīng)的控制字，六個(gè)功率管分成上下臂兩部分，通過(guò)控制字來(lái)控制上下臂有序的導(dǎo)通，從而達(dá)到電機(jī)三相有序通電，使電機(jī)有序運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，單片機(jī)對(duì)采集到的霍爾信號(hào)做相應(yīng)判斷，對(duì)轉(zhuǎn)速做到實(shí)時(shí)測(cè)量，

19、并將測(cè)量結(jié)果送外圍顯示電路顯示。同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有工作指示檢測(cè)電路，能實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。遇到異常情況，立即亮告警指示燈。系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有電平轉(zhuǎn)換（MAX232）電路，用戶可以很方便的下載程序，便于系統(tǒng)功能升級(jí)。主要功能模塊組成元件：1） 微機(jī)處理系統(tǒng)：STC89C52單片機(jī)STC89C52因?yàn)槠涓呖煽啃?、超低價(jià)、低功耗、無(wú)法解密等優(yōu)勢(shì)，實(shí)為首選。圖4-2 STC89C52單片機(jī)其實(shí)物圖STC89C52芯片 共40引腳: 18腳: 通用I/O接口p1.0p1.7； 9腳:rst復(fù)位鍵；10 .11腳:RXD串口輸入 TXD串口輸出；1219:I/O p3接口 (12,13腳 INT0中斷0 I

20、NT1中斷1； 14,15 : 計(jì)數(shù)脈沖T0 T1 16,17: WR寫(xiě)控制 RD讀控制輸出端)；18,19: 晶振諧振器 20 地線；2128 p2 接口 高8位地址總線 ；29: psen 片外rom選通端 單片機(jī)對(duì)片外rom操作時(shí) 29腳(psen)輸出低電平；30:ALE/PROG 地址鎖存器；31:EA rom取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外??；3239:p0.7p0.0(注意此接口的順序與其他I/O接口不同 與引腳號(hào)的排列順序相反)；40:電源+5V 2）光耦隔離電路：TLP521-4TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機(jī)，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測(cè)量?jī)x器

21、，影印機(jī)，自動(dòng)售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器，電機(jī)等電路之間的信號(hào)傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設(shè)計(jì)。該TLP5214提供了4個(gè)孤立的光耦中16引腳塑料DIP封裝集電極-發(fā)射極電壓： 55（最小值）經(jīng)常轉(zhuǎn)移的比例： 50 （最?。?隔離電壓： 2500 Vrms （最?。﹫D4-3 TLP521-4 光藕內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖注：使用連續(xù)負(fù)載很重的情況下（如高溫/電流/溫度/電壓和重大變化等），可能會(huì)導(dǎo)致本產(chǎn)品的可靠性下降明顯甚至損壞。3）程序下載電路：MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片圖4-4 MAX232芯片引腳圖MAX232芯片是美信公司專門(mén)為電腦的RS-232

22、標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦D

23、B9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。4）速度顯示電路：四位一體共陰數(shù)碼管，74LS138譯碼器，74LS48七段譯碼器74LS138 為3 線8 線譯碼器，其74LS138的工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(G2A)和/(G2B)）為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。74LS138功能:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成

24、 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器.圖4-5 74LS138芯片引腳圖表4-1 3線-8線譯碼器74LS138的功能表7段顯示譯碼器74LS48是輸出高電平有效的譯碼器。圖4-6 74LS48引腳功能圖74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器基本功能的輸入（DCBA）和輸出（YaYg）端外，7448還引入了燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI），以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出（BI/RBO）端。 5）功率變換電路：8050NPN、9014PNP三極管，STP60NF06、STP80PF55功率管8050NPN三極管：

25、8050是常用的NPN小功率三級(jí)管。8050三級(jí)管參數(shù)類(lèi)型為開(kāi)關(guān)型；極性：NPN；材料：硅；最大集存器電流(A)：0.5 A；直流電增益：10 to 60；功耗：625 mW；最大集存器發(fā)射電（VCEO）：25；頻率：150 KHz6）單片機(jī)I/O口輸出驅(qū)動(dòng)電路：7407同相驅(qū)動(dòng)芯片圖4-7 74ls07引腳圖7407同相驅(qū)動(dòng)芯片A輸入為高電平時(shí)，Y輸出也為高電平，同理，A、Y也同時(shí)為低電平。4.2 單片機(jī)設(shè)計(jì)及接口電路單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理電路圖如下圖4-8所示：圖4-8 單片機(jī)設(shè)計(jì)及接口電路單片機(jī)P0口接按鍵電路，接收用戶指令。P1口輸出電機(jī)控制字（P1.0-P1.5），經(jīng)驅(qū)動(dòng)和光耦隔離電路后

26、，控制功率管的導(dǎo)通。高兩位（P1.6P1.7）控制工作指示燈。P2口主要用于速度實(shí)時(shí)顯示，低4位（P2.0P2.3）輸出BCD碼，高三位（P2.5-P2.7）控制138譯碼器，控制數(shù)碼管的選通位。P3口用于接收經(jīng)過(guò)光耦隔離后的霍爾相位信號(hào)。同時(shí)，（P3.0-P3.1）用于串口通信。4.2.1 按鍵電路圖4-9 按鍵電路按鍵電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作方便，采用軟件內(nèi)部消抖。當(dāng)按鍵按下時(shí)，立即有指示燈提示，用戶可以以此判斷按鍵是否的確按下。4.2.2 速度顯示電路圖4-10 速度顯示電路考慮到單片機(jī)I/O口資源的富余，直接采用并口輸出數(shù)據(jù)。由圖中可以看出，電路比較簡(jiǎn)單，只需一塊74LS48譯碼器和一塊13

27、8譯碼器（最多可以控制8個(gè)數(shù)碼管，便于以后系統(tǒng)升級(jí)）。4.2.3 驅(qū)動(dòng)和光耦隔離電路圖4-11 I/O口驅(qū)動(dòng)和光耦隔離電路7407驅(qū)動(dòng)芯片主要是為了增加單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力，光耦芯片是為了消除外界對(duì)單片機(jī)的干擾。4.3 功率變換電路的設(shè)計(jì)4.3.1 功率管的選用功率管（功率場(chǎng)效應(yīng)控制器）是一種用電壓信號(hào)控制工作電流的電力電子器件。特點(diǎn)是輸入阻抗極高，所需驅(qū)動(dòng)功率很小，在控制信號(hào)撤除后會(huì)自行關(guān)斷，是一種高性能的自關(guān)斷器件。目前廣泛使用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，特別無(wú)刷直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。N管選用STP60NF06這種系列MOSFET功率管是一種具有獨(dú)特的STripFET過(guò)程微電子穩(wěn)壓管，特別是具有

28、極小的輸入電容和柵極電荷。因此，特別適合作為電信和計(jì)算機(jī)的先進(jìn)高效的主要的開(kāi)關(guān)隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換器。還可應(yīng)用在要求低電荷驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的電路。 主要應(yīng)用高效DC - DC變換器 不間斷電源和電機(jī)控制 自動(dòng)推進(jìn)裝置 P管選用STP80PF55主要應(yīng)用電動(dòng)機(jī)控制 DC DC和DC- AC變換器4.3.2功率管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)MOSFET管工作在高頻時(shí)，為了防止振蕩，有兩點(diǎn)必須注意：第一，盡可能減少各端點(diǎn)的連接線長(zhǎng)度，特別是柵極引線，如果無(wú)法使引線縮短，可以在靠近柵極處串聯(lián)一個(gè)小電阻以便控制寄生振蕩；第二，由于MOSFET管的輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)電源的阻抗必須比較低，以避免正反饋所引起的振蕩，特別是MOSF

29、ET管的直流輸入阻抗非常高，但它的交流輸入阻抗是隨頻率而改變的，因此MOSFET管的驅(qū)動(dòng)波形的上升和下降時(shí)間與驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器阻抗有關(guān)。考慮以上因素，決定采用下圖所示的功率管驅(qū)動(dòng)電路，這種方式可以產(chǎn)生足夠高的柵壓使器件充分導(dǎo)通，有較好的驅(qū)動(dòng)性能，并能保證較高的關(guān)斷速度。開(kāi)通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間的差別也通過(guò)互補(bǔ)電路而消除。同時(shí)，在這種驅(qū)動(dòng)方式中的兩個(gè)外接晶體管起著射極跟隨器的作用，因而功率MOSFET管永遠(yuǎn)不會(huì)被驅(qū)動(dòng)到飽和區(qū)。STP80PF55、STP60NF06功率管驅(qū)動(dòng)電路分別如下圖4-12（a）、（b）所示：圖4-12 功率管驅(qū)動(dòng)電路4.3.3功率變換電路上臂采用STP80PF55功率管，低電平導(dǎo)

30、通；下臂采用STP60NF06功率管，高電平導(dǎo)通。圖4-13 功率變換電路4.4 電動(dòng)機(jī)換相4.4.1電動(dòng)機(jī)的換相原理由于使用的是帶霍爾位置檢測(cè)器的無(wú)刷直流電機(jī)，相位檢測(cè)比較容易，所以換向相對(duì)也比較容易，只需要根據(jù)單片機(jī)接收到的霍爾信號(hào)，輸出相對(duì)應(yīng)的控制字，控制功率管，進(jìn)行功率的變換，控制相應(yīng)的某一相通電，以此循環(huán)下去，就會(huì)使電機(jī)的相位順序通電。下圖是霍爾信號(hào)與相位控制字的真值表（表4-2），和電平對(duì)應(yīng)圖（圖4-14）。表4-2 霍爾信號(hào)與相位控制字的真值表注：“1”=高電平，“0”=低電平，“X1”=無(wú)論什么，“1”=高阻態(tài)無(wú)電流，“+”=正電流，“-”=負(fù)電流圖4-14 電平對(duì)應(yīng)圖4.4.

31、2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)換相通過(guò)上面對(duì)無(wú)刷電機(jī)工作原理的介紹，只需改變開(kāi)關(guān)管的通電順序就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。下面以二二導(dǎo)通方式為例，正反轉(zhuǎn)控制字真值表如下表4-3：霍爾信號(hào)導(dǎo)通管單片機(jī)P1.0-P1.5控制字H1H2H3P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0101V1V20011100EH100V2V30011010DH110V3V410010125H010V4V510001123H011V5V601001113H001V6V101011016H二二導(dǎo)通方式控制字（正轉(zhuǎn)）霍爾信號(hào)導(dǎo)通管單片機(jī)P1.0-P1.5控制字H1H2H3P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0101V4V510

32、001123H001V3V410010125H010V2V30011010DH010V1V20011100EH110V6V101011016H100V5V601001113H二二導(dǎo)通方式控制字（反轉(zhuǎn)）表4-3 二二導(dǎo)通方式正反轉(zhuǎn)控制字真值表 4.5 相位檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)選用的是霍爾無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部自帶有霍爾位置檢測(cè)器。隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)實(shí)時(shí)輸出電機(jī)的位置信息，可以根據(jù)位置信息很方便的輸出控制字，變換相位。考慮干擾的影響，只需要在霍爾信號(hào)（電機(jī)輸出）與單片機(jī)之間加一光耦隔離電路即可。4.6 過(guò)流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)電機(jī)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的峰值電流，當(dāng)電流超過(guò)功率管的最大流過(guò)

33、電流時(shí)，會(huì)將功率管燒壞或者擊穿。所以電路設(shè)計(jì)中必須加一限流保護(hù)電路。系統(tǒng)限流保護(hù)電路設(shè)計(jì)如下圖所示，電路由一采樣電阻和比較器LM393組成。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流增大，在采樣電阻R15上的壓降增大，當(dāng)壓降等于給定電壓U0時(shí)，比較器LM393輸出低電平，使MOSFET開(kāi)關(guān)管V1、V3、V5被關(guān)斷，采樣電阻R15上的電流迅速減小，R15上的壓降也減?。划?dāng)電壓降到小于給定電壓U0時(shí)，比較器輸出高電平，使MOSFET開(kāi)關(guān)管V1、V3、V5恢復(fù)正常的通斷順序。如此下去，電流被限制在U0/R15上下，達(dá)到限流的目的。圖4-15 過(guò)流保護(hù)電路4.7系統(tǒng)主要應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介Keil C 單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件簡(jiǎn)介Keil

34、 C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。STC_ISP_V3.5單片機(jī)程序下載軟件簡(jiǎn)介STC-ISP 是由智峰工作室提供的公共免費(fèi)下載工具，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，下載程序只需一根串口線即可，現(xiàn)已被廣泛使用。STC_ISP_V3.5是它的最新版本。protelDXP 繪制電路板軟件簡(jiǎn)介

35、protel設(shè)計(jì)系統(tǒng)是世界上第一套將EDA設(shè)計(jì)環(huán)境引入PC機(jī)Windows環(huán)境的EDA開(kāi)發(fā)工具，該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，易學(xué)易用，實(shí)用該軟件設(shè)計(jì)者可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫(huà)元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫(huà)元件封裝圖和電路仿真。protelDXP是繼protel99SE之后的以新版本，其功能更加強(qiáng)大，使用戶操作更為方便。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 軟件系統(tǒng)概述單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和一般在現(xiàn)成系統(tǒng)機(jī)上設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用軟件有所不同，后者是在系統(tǒng)機(jī)器操作系統(tǒng)等支持下的純軟件設(shè)計(jì)，而單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是在裸機(jī)條件下開(kāi)始的，而且隨系統(tǒng)的不同而不同。對(duì)于單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不論程序的大小,在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中采用的

36、都是模塊化思想。此系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求中，要實(shí)現(xiàn)的功能有正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，速度顯示，工作指示，停止（包括急停）等方面。有了基本模塊思路后，針對(duì)各部分進(jìn)行分割，細(xì)分成各子程序合成，最后進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的軟件控制系統(tǒng)。5.2 系統(tǒng)程序總體設(shè)計(jì)考慮此控制程序不是很復(fù)雜，為了不影響程序執(zhí)行速度，程序全部采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。單片機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)的硬件確定后，接下來(lái)就要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是應(yīng)用系統(tǒng)的主程序和各應(yīng)用模塊程序。整個(gè)系統(tǒng)是在應(yīng)用程序的控制下進(jìn)行的，應(yīng)用程序由主程序和各個(gè)子程序構(gòu)成。 此系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法（對(duì)于較大的系統(tǒng)，更應(yīng)如此）。這是一種自上而下的編程方法，即把總的控制過(guò)程逐步細(xì)分

37、，分化成一個(gè)個(gè)的子過(guò)程。一直分化到所導(dǎo)出的子過(guò)程能直接用編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)為止。這種設(shè)計(jì)思路把注意力集中到編程中最容易出錯(cuò)的一點(diǎn)，即程序的邏輯結(jié)構(gòu)，只要總體邏輯結(jié)構(gòu)是正確的，再?gòu)?fù)雜的程序也可以按劃分出來(lái)的邏輯功能模塊逐個(gè)設(shè)計(jì)出來(lái)。有了這一設(shè)計(jì)思想，下來(lái)的工作就是編寫(xiě)各模塊子代碼，最后再整合。5.3 軟件流程圖與部分代碼5.3.1 主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如下圖5-1所示：圖5-1 主程序流程圖5.3.2 模塊子程序設(shè)計(jì)1）中斷子程序中斷入口重新裝入定時(shí)器初值（30H）+1送30H30H送寄存器A清零30H,調(diào)用Z_HUAN子程序，清零速度寄存器（SP_L,SP_H）開(kāi)中斷A=14H ？中斷返回NY

38、圖 5-2 中斷子程序流程圖2）正、反轉(zhuǎn)控制模塊子程序正/反轉(zhuǎn)程序入口滅告警指示燈，置正反轉(zhuǎn)標(biāo)志延時(shí)10MS按鍵按下？設(shè)定正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)啟動(dòng)速度SD速度寄存器加1控制字送P1口，P1.6-P1.7值不變根據(jù)位置信息送相應(yīng)的控制字表號(hào)根據(jù)相對(duì)應(yīng)的表地址，查正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)表表號(hào)值送A調(diào)用檢測(cè)電機(jī)當(dāng)前位置子程序SD值送(31H)A=05H ?調(diào)用10MS延時(shí)程序查詢有無(wú)加速、急停、停止命令31H減1值送31H31H=0 ?返回NYNYY圖5-3 正反轉(zhuǎn)子程序流程圖3) 速度顯示模塊子程序開(kāi)始速度寄存器值倍乘30調(diào)數(shù)值轉(zhuǎn)換程序十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制分別將轉(zhuǎn)換后的BCD碼，個(gè)位（40H）,十位（41H）,百位（4

39、2H）,千位（43H）分離調(diào)動(dòng)態(tài)顯示程序返回圖5-4 速度顯示子程序流程圖4）停止子程序流程圖開(kāi)始延時(shí)10MS，判斷停止按鍵是否的確按下P0.1=1 ?Z_B=1 ?F_B=1 ?Z_TAB值送DPTR直接停止F_TAB值送DPTR正轉(zhuǎn)緩慢減速停止返回反轉(zhuǎn)緩慢減速停止退出NYYNYN圖5-5 停止子程序流程圖5）加減速功能代碼J_SU:JNB P0.5,EXIT1 ;判斷加速按鍵是否按下ACALL DELAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否的確按下JNB P0.5,EXIT1 ;按鍵未按下，返回原工作程序DEC SDDEC SD ;設(shè)定加速度系數(shù);INC SD ;INC SD ;設(shè)定減速度系數(shù)E

40、XIT1:RET6）急停功能代碼J_TING:ACALL DISPLAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否的確按下JNB P0.4,G_K0 ;停止按鍵未按下，返回原工作程序CLR P1.6 ;亮告警指示燈CLR P1.0 ;AH管截止CLR P1.1 ;BH管截止CLR P1.2 ;CH管截止SETB P1.3 ;AL管截止SETB P1.4 ;BL管截止SETB P1.5 ;CL管截止JMP GONGZUO ;返回工作查詢G_K0:LJMP G_KONGRET7）測(cè)速子代碼C_SU: ;電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量程序，最高顯示值9999R/MINC SP_LMOV A,SP_LCJNE A,#64H,C_0

41、MOV SP_L,#0INC SP_HMOV A,SP_HCJNE A,#64H,C_0MOV SP_H,#00HC_0:RET8) 霍爾信號(hào)查詢子程序 CHA_H_R:MOV A,P3 ;P3.4,P3.5,P3.6口接電機(jī)霍爾信號(hào)H0,H1,H2SWAP A ;高四位與低四位互換ANL A,#00000111B ;讀取霍爾信號(hào)MOV H_R,A ;霍爾信號(hào)送霍爾值存儲(chǔ)器RET9）數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序（十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制BCD碼）Z_HUAN: ;十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換未BCD碼，送動(dòng)態(tài)顯示寄存器40H-43HCALL MULD ;調(diào)用乘法程序MOV B,#0AHMOV A,SP_L ;十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十

42、進(jìn)制（十位，個(gè)位）DIV ABMOV 40H,BMOV B,#0AHDIV ABMOV 41H,BADD A,SP_H ;十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制（千位，百位)MOV B,#0AHDIV ABMOV 42H,BMOV 43H,ARET10）十六位二進(jìn)制數(shù)乘法子程序MULD: ;速度處理程序（倍乘30），將速度轉(zhuǎn)換到R/MMOVA,SP_LMOVB,#30MULABMOVR4,BMOVSP_L,AMOVA,SP_HMOVB,#30MULABADDA,R4MOVSP_H,ARET6系統(tǒng)調(diào)試6.1 硬件調(diào)試 首先在焊接前檢查元件是否有壞的（很容易檢查的），確認(rèn)無(wú)誤后開(kāi)始安裝元件，焊接時(shí)一定要做到細(xì)心認(rèn)真

43、，必須避免假焊，以上兩步完成后，才開(kāi)始進(jìn)入硬件調(diào)試。1）硬件靜態(tài)的調(diào)試 （1）排除邏輯故障 這類(lèi)故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。 （2）排除元器件失效 造成這類(lèi)錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買(mǎi)來(lái)時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致

44、。在保證安裝無(wú)誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。 （3）排除電源故障 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V48V之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。2）單片機(jī)測(cè)試（1）測(cè)試單片機(jī)I/O口執(zhí)行一條簡(jiǎn)單指令，外接是8個(gè)發(fā)光二極管，通過(guò)二極管的發(fā)光觀察I/O口是否完好。MOV P1/P2,#55H；MOV P1/P2,#0AAH；（2）測(cè)試單片機(jī)中斷系統(tǒng) P1.0口接一發(fā)光二極管。ORG 0000HLJMP MAIN ;轉(zhuǎn)到主程序ORG 001BH

45、lJMP INT_T1 ;轉(zhuǎn)到中斷程序ORG 0030HMOV TMOD,#10H ;定時(shí)器工作方式1（十六位計(jì)數(shù)器）MOV TH1,#3CH ;定時(shí)100MS（晶振6MHZ）MOV TL1,#0B0HMOV IE,#88H ;允許T1中斷MOV 30H,#00H ;清零時(shí)間計(jì)數(shù)器SETB TR1 ;開(kāi)中斷SETB P1.0LJMP $ ;轉(zhuǎn)到工作命令查詢INT_T1:MOV TH1,#3CH ;重新裝載定時(shí)器值，定時(shí)100MSMOV TL1,#0B0HINC 30H ;中斷計(jì)數(shù)器MOV A,30HCJNE A,#0AH,L1 ;2S定時(shí)CLR P1.0MOV 30H,#00HL1:SETB

46、TR1 ;重新開(kāi)中斷RETI ;中斷返回6.2 軟件調(diào)試軟件主要使用的Keil C編譯軟件，下面就將調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)做一簡(jiǎn)要說(shuō)明：1）、由于Keil C對(duì)中文支持不太好，因而會(huì)出現(xiàn)顯示的光標(biāo)與光標(biāo)實(shí)際所在不一致的現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)修改中文注釋造成影響。在Windows2000下面，我們可以把字體設(shè)置為Courier，這樣就可以顯示正常。WindowsXP系統(tǒng)基本不會(huì)出現(xiàn)此問(wèn)題。2）、當(dāng)使用有片外內(nèi)存的MCU的時(shí)候，肯定要設(shè)置標(biāo)志位，并且編譯方式要選擇大模式，否則會(huì)出錯(cuò)。3）、當(dāng)使用Keil C跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，要把引起Warning的語(yǔ)句屏蔽，否則有可能跟蹤語(yǔ)句的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)。4）

47、、當(dāng)編程涉及到有關(guān)通信，時(shí)序是很重要的。拉高管腳的執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比檢查管腳電平的要快。5）、在等待管腳電平變化的時(shí)候，我們需要設(shè)置好超時(shí)處理，否則程序就會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)沒(méi)有預(yù)計(jì)的錯(cuò)誤而死鎖。6）、能用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的地方，盡量不要用匯編，尤其在算法的實(shí)現(xiàn)，用匯編是晦澀難懂。7）、所有函數(shù)之間的相關(guān)性越低越有利于以后功能的擴(kuò)展。8）、調(diào)試程序時(shí)，首先要確保每個(gè)子程序編程正確，然后再進(jìn)行整體組合調(diào)試。編程時(shí)每個(gè)子程序應(yīng)盡量注明呼入呼出系數(shù)（特別時(shí)用匯編編程），否則單個(gè)子程序運(yùn)行正確，整合后結(jié)果運(yùn)行就會(huì)出錯(cuò)，如果不注明呼入呼出系數(shù)，查錯(cuò)時(shí)很困難的。6.3 軟硬聯(lián)調(diào)硬件和軟件單獨(dú)調(diào)試成功后，就要開(kāi)始軟硬聯(lián)調(diào)，這是

48、最關(guān)鍵的部分，不過(guò)開(kāi)始單獨(dú)調(diào)試時(shí)一些基本的故障已經(jīng)排除，所以軟硬聯(lián)調(diào)起來(lái)也沒(méi)遇到太大的問(wèn)題。由于在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，電路板各個(gè)模塊之間是斷開(kāi)的，組合時(shí)用跳子進(jìn)行連接，這就給調(diào)試提供了方便。調(diào)試時(shí)采取的是先單獨(dú)模塊進(jìn)行調(diào)試，最后整體調(diào)試。各模塊的程序代碼，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的硬件模塊進(jìn)行測(cè)試，各個(gè)模塊測(cè)試成功后，將整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)整體調(diào)試，由于各個(gè)模塊電路調(diào)試已經(jīng)完全成功，所以整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試也就很方便，只是要注意各個(gè)模塊之間的干擾。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，也是采取單個(gè)功能進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行整合。最后所有要求功能都已實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功。這里要特別說(shuō)明的是，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率管采用的是N管（下臂）和P管（上臂），

49、絕對(duì)不能同時(shí)導(dǎo)通，否則芯片直接燒掉，所以在時(shí)序（電機(jī)相位通電時(shí)序）控制字確定后，沒(méi)有直接接電機(jī)測(cè)試，而是先將時(shí)序輸出頻率設(shè)置的很低（相當(dāng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速很低），通過(guò)接三個(gè)發(fā)光二極管來(lái)檢查時(shí)序是否輸出正確。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試后，確保無(wú)誤后，接入電機(jī)，由低速慢慢加高，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的，系統(tǒng)工作相對(duì)穩(wěn)定。速度測(cè)量實(shí)時(shí)顯示模塊，由于測(cè)速的原理是：2S中測(cè)以此電機(jī)輸出霍爾信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)，在倍乘30將速度轉(zhuǎn)換到R/M(轉(zhuǎn)每分鐘)，所以顯示的速度為由一個(gè)0-30轉(zhuǎn)的一個(gè)誤差。7 小結(jié)7.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)隨著國(guó)慶的到來(lái)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過(guò)奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)

50、設(shè)計(jì)只是對(duì)這三年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使本人明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使本人和同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法有更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助本人的同學(xué)。本人的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，

51、不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝本人的指導(dǎo)老師梁海對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給本人的幫助。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，本人通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅

52、。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，終身受益。 7.2 論文小結(jié)論文首先簡(jiǎn)要介紹了直流無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展前景，應(yīng)用現(xiàn)狀，基本結(jié)構(gòu)以及工作原理。最后詳細(xì)介紹了基于STC89C52單片機(jī)的霍爾直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制器系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，工作原理，并對(duì)每一個(gè)模塊電路作了詳盡的介紹?；旧献龅搅嗽斅缘卯?dāng)。參考文獻(xiàn)1 王曉命.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制D .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2002.52 王福瑞.單片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全D .北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.23 張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)D .上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2006.104 趙景波.Protel99 & DXP電路設(shè)計(jì)教程D .北京：電子工業(yè)出版社，2003.65 李發(fā)