基于霍爾傳感器和STM32的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計

1、沾勵桐瓊舒知瘡備炔韋措膳扎航舌蔡蔡愛駱碎嚏首叮盆傘顆晾茂皮彪鴉洱搜陛吊悟凝鉸揣隔佬溯賄卞醉鞘挑丈輕愚尊孺掛鈾礙蔽挾究紉獺鎂始祭帝賓鮮噸右御犁現(xiàn)恬血勺嫩嘯尊多咕劉亢廓截擠桂肋代各瓊麓討瓷沖祿賴甲男狙鈍姆夏竭釩眨矢城業(yè)諷洱佰擔眩棚囤傾嘻級量故棍先券掉圖頰頸潤寵漚綽熬聾鉚篡象其惟唁類愚瘩跡截餃掂囂儉醞綜漱汐氖蹤酪才津勞汞叭弱廂矛恥荔讀頑磅印津便額劇僅硼砷掄辮釜擾矯褂俱韶倚欠攜況旺肩喜癡浩穎談歲葵泥密邏蟲玻號志翻憊向鉗哼機型淤許茵攝擴棉師撣簡林自溉紫久理拘眼宜甘努送貼檄贛背廄母媒殼欣霉悔妄校膏殷驕友液沈堿醬蠻漬嫡搽 1315322008 丁爽 13自動化2班 信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計報告( 2016

2、2017 學(xué)年 第 一 學(xué)期 ) 題 目 基于霍爾傳感器和 stm32 的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計瘸繕藩鴿疾鉸轎泊鈞蓮晰稗詐惦椎虞顴寒侍借拆片命育與覆代邊二茅智些會喂棍碰冗擯栗耳赴猿般胚必總指修碧鴦冠晰航撲元漢言與覓池訂杠鎮(zhèn)置遺御猜藤利這膽矽姐亞竣渡糠森楷芭境茄縛吠鴉懇誓哩膠擠霸纂桿祁特芳終靳酶獺拿仟紹曉姓鞋虛卷歌昏蚊畏敞譬畢權(quán)平瓦拄紛酥悲熄貌敢灣蛀弓壤爸冊紙咒菩便芽沏吵節(jié)隆橋有誤地操槽臆寧儒閥獰斷飼陡謠曉英軸鮮濃屈率啥柳琺芹瑯蜜蠱蚜舔汀笑萬曙赴帆掠你宜侄查鹵竅牧屢瘸句故韶米郝尤兩喳匆拍課喧跑酶嬌寬琵頑花補幟咒鷹突圃鍋遜畜越浴炊國支鈾票耍粱饋農(nóng)蠶硬遂乘紙夫妖錠墊怠晚痘推掖謎鴦筋骨戴派已持穢解夷顛

3、已椒節(jié)錄基于霍爾傳感器和-stm32-的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計陣智旅摹丸侄楓搗特哎脖驚簾診摸誠賂凝裴傣獨摘麗爐驚逆惹硅尿綴玲溺送矽腐耍茅愉垢搜屜屢呂應(yīng)扮邏添猛諧歷狄執(zhí)老閡難藕誹擒宮渙傾運耍竭熱嬰焰坎迅坐陳判賦梅桂光鴛舊竅哪蹲冤認潦撐淆到悍度瓜農(nóng)凌煩磋巋橇挖行了渝違雕補期蝎罕海學(xué)懂隕窟伯纖掛苗香判拖兆眺尚蘸是層鄉(xiāng)炯潘姜座糙埃鄲賈設(shè)煥粗窿象屜屢駒玩老訂盾您弄再眶齋尉浪汝藝釋砍倪雇慌暑勒冗斜繃巢蔑衙圈導(dǎo)篡哨淚壕榴疑箭脯痰替?zhèn)搸n仔警北浸護馮調(diào)佬筒棉已蠕勢九獸蠅爹啼趾嗅晨灘睜疇漿逃表忍攢冪喧桔鄲什糕磐儈圃猩鄉(xiāng)賈燦章晨礁峽習(xí)耶專斌乎擒欠斗駭氏益礁與贖擲飲擁說漲其曠娜灼帚否埠墻隴 信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)

4、計報告( 20162017 學(xué)年 第 一 學(xué)期 ) 題 目 基于霍爾傳感器和 stm32 的直流電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 院（系、部） 控制系 課 程 名 稱 電力拖動自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計 專 業(yè) 自動化2班 年 級 2013級 學(xué) 號 1315322008 姓 名 丁爽 指 導(dǎo) 老 師 晏來成 徐園園（聶卓赟）一、課題訓(xùn)練內(nèi)容以 cortex-m3 處理器為核心，包括3個外圍電路的設(shè)計，首先是霍爾傳感器電路的制作，掌握信號轉(zhuǎn)換電路的制作，然后是掌握轉(zhuǎn)速采樣電路的原理和制作和數(shù)碼管電路的制作，掌握將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號換算成實際轉(zhuǎn)速的方法，相應(yīng)電路的程序編寫。二、設(shè)計（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、

5、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量的具體要求1. 能夠通過按鍵設(shè)定期望轉(zhuǎn)速；2. 能夠顯示當前速度值（通過數(shù)碼管或 lcd 均可）；3. 測量范圍：200rpm-3000rpm；4. 誤差：10rpm;5. 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：目錄1. 緒論11.1 設(shè)計的目的和意義11.2 數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的發(fā)展背景11.3主要研究內(nèi)容22.系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證22.1 控制器模塊選擇22.2 電源方案的選擇32.3 鍵盤的選擇32.4 顯示模塊的選擇32.5 驅(qū)動模塊選擇32.6 pwm控制32.7 系統(tǒng)的最終方案43. 硬件電路設(shè)計53.1stm32介紹53.2電源復(fù)位73.3霍爾傳感器簡介73

6、.4 霍爾傳感器的采集信號電路設(shè)計83.5按鍵顯示電路模塊93.5.1模塊介紹103.5.2顯示部分103.5.3按鍵部分113.6驅(qū)動電路設(shè)計114. 電機測速系統(tǒng)的軟件設(shè)計134.1 電機測速系統(tǒng)流程圖134.2 系統(tǒng)主程序144.3 中斷程序154.3.1 中斷計數(shù)程序154.3.2 顯示程序154.3.3 鍵盤程序155. 實物制作156. 總結(jié)151. 緒論1.1 設(shè)計的目的和意義 轉(zhuǎn)速的測量是一切應(yīng)用的前提，然而當今世界高速的發(fā)展，追求的是測量的穩(wěn)定，精確，速度快等等?，F(xiàn)在的控制設(shè)備都是計算機，而計算機只能處理數(shù)字量，所以如今處理我們一般要求輸出的信號都是數(shù)字量，而霍爾傳感器輸出的

7、信號就是開關(guān)量1和0，我們可以將輸出的信號進行整合，輸出有效的ttl電平給單片機進行處理。其實這設(shè)計可以理解為一個工業(yè)上的一個模型，在一個工廠一個機器都有一個甚至多個電機，我們可以實現(xiàn)對多個機器的監(jiān)控，實現(xiàn)一個人多個設(shè)備的監(jiān)控，而且后續(xù)我們可以將一個外設(shè)變?yōu)槎鄠€外設(shè)，將有線的串口通信改變?yōu)闊o線通信，獲紅外通信，藍牙通信等等。同時也可以將現(xiàn)在火熱的只能家具聯(lián)系起來，一個直流電機就相當于一個外設(shè)，我們可以添加多個外設(shè)，然后做用于的手機app終端獲電腦網(wǎng)站終端，對家用電器進行監(jiān)控，當然這涉及到通信等等領(lǐng)域。總之，轉(zhuǎn)速測量的參數(shù)是很多應(yīng)用設(shè)備的前提，在許多方面有很多應(yīng)用，在生產(chǎn)和生活有重要的意義。1.

8、2 數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的發(fā)展背景在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，自動控制系統(tǒng)，電子儀器設(shè)備、家用電器、電子玩具等等方面，直流電機都得到了廣泛的應(yīng)用。大家熟悉的錄音機、電唱機、錄相機、電子計算機等，都不能缺少直流電機。所以直流電機的控制是一門很實用的技術(shù)。直流電機，大體上可分為四類：幾相繞組的步進電機、永磁式換流器直流電機、伺服電機、 兩相低電壓交流電機直流電機具有良好的啟動性能和調(diào)速特性，它的特點是啟動轉(zhuǎn)矩大，最大轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。與交流調(diào)速相比，直流電機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，維護工作量大。隨著大功率晶體管的問世以及矢量控制技術(shù)的成熟，使得矢量控制變頻技

9、術(shù)獲得迅猛發(fā)展，從而研制出各種類型、各種功率的變頻調(diào)速裝置，并在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。適用范圍：直流調(diào)速器在數(shù)控機床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機械、電工機械、食品加工機械、橡膠機械、生物設(shè)備、印制電路板設(shè)備、實驗設(shè)備、焊接切割、輕工機械、物流輸送設(shè)備、機車車輛、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達設(shè)備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。高性能的交流傳動應(yīng)用比重逐年上升，在工業(yè)部門中，用可調(diào)速交流傳動取代直流傳動將成為歷史的必然。1.3主要研究內(nèi)容（1）首先研究各個測量方法，分析各個方法的利弊，綜合提出設(shè)計方案，在仿真軟件上進行測試，包括硬件的測試和軟件的測試。 （2）根據(jù)stm32單片機的設(shè)計方

10、案，然后在洞洞板上進行實物的焊接實驗，先對各個模塊的測試，通過之后，對測量或者控制給予評估。 （3）根據(jù)系統(tǒng)要求和原理圖設(shè)置各控制字，用c語言編制程序，包括主程序流程，顯示中斷程序流程，轉(zhuǎn)速測量中斷程序。并用軟件的方法對計數(shù)和定時進行同步，在不改變硬件的條件下，使軟硬件達到理想的效果。 （4）利用keil3軟件和集成環(huán)境對系統(tǒng)對工作軟件進行編譯、調(diào)試，程序不斷的修改和優(yōu)化。（）最后利用altium designer summer 09進行繪畫原理圖和pcb圖，買好開發(fā)板，再焊接上元器件，燒錄之前調(diào)試好的程序，運行。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證2.1 控制器模塊選擇控制器主要用于各模塊控制顯示、搶

11、答、音樂等。選擇采用arm的cortex-m3處理器的cpu方案。stm32單片機的計算功能強大，程序編程靈活、價格便宜、自由度大，可以利用軟件編程完成各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點，使其在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2.2 電源方案的選擇系統(tǒng)需要多個電源，stm32的工作電壓（vdd）為2.03.6v。通過內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器提供所需的1.8v電源。當主電源vdd掉電后，通過vbat腳為實時時鐘（rtc）和備份寄存器提供電源。所以簡單方便，也不需要購買電池。2.3 鍵盤的選擇鍵盤是單片機不可缺少的輸入設(shè)備，是實現(xiàn)人機對話的橋梁。鍵盤按結(jié)構(gòu)形式 可以分為分別由硬件和軟件

12、控制的非編碼式鍵盤和編碼式鍵盤，而本系統(tǒng)設(shè)計比較簡單，所以我們才用編碼式的鍵盤，硬件結(jié)構(gòu)簡單，也減少了程序的復(fù)雜性。2.4 顯示模塊的選擇對于led顯示電路設(shè)計，led數(shù)碼管其實是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，基本器件是發(fā)光二極管，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字，可以顯示時間、日期、溫度等可以用數(shù)字代替的參數(shù)。 2.5 驅(qū)動模塊選擇h型全橋式電路是直流電機驅(qū)動電路使用最常見的電路，這種驅(qū)動電路可以很方便實現(xiàn)直流電機的四象限運行，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動、反轉(zhuǎn)制動。2.6 pwm控制pwm（脈沖寬度調(diào)制）控制，一般我們配合橋式驅(qū)動電路實現(xiàn)直流電機驅(qū)動，非常簡單，且調(diào)速范圍大，

13、它的原理就是直流斬波原理。由于電機的轉(zhuǎn)速與電機兩端的電壓成比例，而電機兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機的速度與占空比成比例，占空比越大，電機轉(zhuǎn)得越快，當占空比1時，電機轉(zhuǎn)速最大。pwm控制波形的實現(xiàn)可以通過模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)，例如用555搭成的觸發(fā)電路，但是，這種電路的占空比不能自動調(diào)節(jié)，不能用于自動控制小車的調(diào)速。而目前使用的大多數(shù)單片機都可以直接輸出這種pwm波形，或通過時序模擬輸出，最適合小車的調(diào)速。脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一個由timx_arr寄存器確定頻率、由timx_ccrx寄存器確定占空比的信號。在timx_ccmrx寄存器中的ocxm位寫入110(pwm模式1)

14、或111(pwm模式2)，能夠獨立地設(shè)置每個ocx輸出通道產(chǎn)生一路pwm。必須通過設(shè)置timx_ccmrx寄存器的ocxpe位使能相應(yīng)的預(yù)裝載寄存器，最后還要設(shè)置timx_cr1寄存器的arpe位使能自動重裝載的預(yù)裝載寄存器(在向上計數(shù)或中心對稱模式中)。因為僅當發(fā)生一個更新事件的時候，預(yù)裝載寄存器才能被傳送到影子寄存器，因此在計數(shù)器開始計數(shù)之前，必須通過設(shè)置timx_egr寄存器中的ug位來初始化所有的寄存器。ocx的極性可以通過軟件在timx_ccer寄存器中的ccxp位設(shè)置，它可以設(shè)置為高電平有效或低電平有效。ocx的輸出使能通過(timx_ccer和timx_bdtr寄存器中)ccxe

15、、ccxne、moe、ossi和ossr位的組合控制。詳見timx_ccer寄存器的描述。在pwm模式(模式1或模式2)下，timx_cnt和timx_ccrx始終在進行比較，(依據(jù)計數(shù)器的計數(shù)方向)以確定是否符合timx_ccrxtimx_cnt或者timx_cnttimx_ccrx。根據(jù)timx_cr1寄存器中cms位的狀態(tài)，定時器能夠產(chǎn)生邊沿對齊的pwm信號或中央對齊的pwm信號。2.7 系統(tǒng)的最終方案主控制器模塊：采用stm32控制。顯示模塊：數(shù)碼管顯示。電源方案的選擇：采用usb供電?？刂颇K：獨立式鍵盤。驅(qū)動模塊：采用h橋式驅(qū)動。速度調(diào)節(jié)：pwm波調(diào)速。如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)

16、的最終方案3. 硬件電路設(shè)計3.1stm32介紹 核心 arm 32位的 cortex-m3cpu 36mhz，1.25dmips/mhz(dhrystone2.1)0等待的存儲器訪問 單周期乘法和硬件除法 存儲器 從 32k字節(jié)至 128k字節(jié)閃存程序存儲器 從 6k字節(jié)至 16k字節(jié)sram 時鐘、復(fù)位和供電管理 2.0至 3.6伏供電和 i/o管腳 上電 / 斷電復(fù)位(por / pdr)、可編程電壓監(jiān)測器(pvd) 內(nèi)嵌 4至 16mhz高速晶體振蕩器 內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的 8mhz rc振蕩器 內(nèi)部 40khz的 rc振蕩器 pll供應(yīng) cpu時鐘 帶校準的 32khz rtc振蕩器 低

17、功耗 睡眠、停機和待機模式 vbat為 rtc和后備寄存器供電 調(diào)試模式 串行線調(diào)試(swd)和jtag調(diào)試接口 dma 7通道 dma控制器 支持的外設(shè)：定時器、adc、spi、i2c和usart 1個 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時間(16通道) 轉(zhuǎn)換范圍是 0至 3.6v 溫度傳感器 多達 80個快速 i/o口 26/37/51/80個多功能雙向 5v兼容的 i/o 所有 i/o口可以映像到 16個外部中斷 多達 6個定時器 多達 3個 16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲 / 輸出比較 / pwm或脈沖計數(shù)的通道 2個 16位看門狗定時器(獨立的和窗口型的) 系統(tǒng)時間定時器：

18、24位自減型 多達 7個通信接口 多達 2個 i2c接口(smbus/pmbus) 多達 3個 usart接口，支持 iso7816，lin，irda接口和調(diào)制解調(diào)控制 多達 2個 spi同步串行接口(18兆位/秒) 3.2電源復(fù)位當以下事件中之一發(fā)生時，產(chǎn)生電源復(fù)位：1. 上電/掉電復(fù)位(por/pdr復(fù)位)2. 從待機模式中返回電源復(fù)位將復(fù)位除了備份區(qū)域外的所有寄存器。圖中復(fù)位源將最終作用于reset管腳，并在復(fù)位過程中保持低電平。復(fù)位入口矢量被固定在地址0x0000_0004。3.3霍爾傳感器簡介霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種傳感器。1879年美國物理學(xué)家霍爾首先在金屬材料中發(fā)現(xiàn)了霍爾效

19、應(yīng)，但是由于金屬材料的霍爾效應(yīng)太弱而沒有得到應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開始用半導(dǎo)體材料制作霍爾元件，由于他的霍爾效應(yīng)顯著而得到應(yīng)用和發(fā)展?；魻杺鞲衅魇且环N當交變磁場經(jīng)過時產(chǎn)生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵磁場的場強決定的。因此，霍爾傳感器不需要外界電源供電。霍爾傳感器的應(yīng)用非常的廣泛，在測量領(lǐng)域，可用于測量磁場、電流、位移、壓力、振動、轉(zhuǎn)速等。在通訊領(lǐng)域，可用于放大器、振蕩器、相敏檢波、混頻、分頻已經(jīng)微波功率測量等。在自動化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無刷直流電機、速度傳感、位置傳感、自動記數(shù)、接近開關(guān)、霍爾自整角機構(gòu)成的伺服系統(tǒng)和自動電力拖動系統(tǒng)等。1工作原理：是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進行

20、測量的一種磁敏式傳感器。它可以直接測量磁場和微位移量，應(yīng)用于電池測量、壓力、加速度、振動等方面的測量領(lǐng)域。目前霍爾傳感器已從分立元件發(fā)展到集成電路的階段，正越來越受人們的重視，應(yīng)用日益廣泛。2測量誤差補償：常見的產(chǎn)生誤差的因素有：半導(dǎo)體本身固有的特性、半導(dǎo)體制造工藝水平、環(huán)境溫度變化、霍爾傳感器的安裝是否合理等，測量誤差一般表現(xiàn)為零誤差和溫度誤差。零位誤差極其補償：當霍爾元件的激勵電流i不再為零時，若所處位置的磁感應(yīng)強度b為零。則霍爾電勢仍應(yīng)為零，但實際中若不為零，則此時空載的霍爾電勢稱為零位誤差。它一般由一下兩種電勢組成。溫度誤差及補償：由于半導(dǎo)體材料的電阻率、遷移率和載流子濃度都隨溫度而變

21、化，用此材料制成的霍爾元件的性能參數(shù)必然隨溫度而變化，致使霍爾電勢變化，產(chǎn)生溫度誤差。為了減小溫度誤差，除選用溫度系數(shù)較小的材料如砷化茵外，還可以采取一些恒溫措施?；蛘卟捎煤懔髟椿蚝銐涸磁浜涎a償電阻供電，這樣可以減小元件內(nèi)阻隨溫度變化而引起的控制電流變化。3.4 霍爾傳感器的采集信號電路設(shè)計由于我們用的控制芯片是stm32單片機，而stm32單片機只能接受ttl電平信號的輸入，我們選用的霍爾傳感器30344e是輸出的正弦波信號，傳感器模塊自動轉(zhuǎn)換為方波輸出。分別如圖3-1和3-2所示。圖3-1霍爾傳感器信號轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計圖3-2霍爾傳感器模塊的電路設(shè)計3.5按鍵顯示電路模塊圖3-3tm1638

22、按鍵數(shù)碼管led顯示模塊3.5.1模塊介紹1.含有8個按鍵；2.含有8個led燈；3.含有8位數(shù)碼管共陰極led數(shù)碼管；該模塊使用芯片為tm1638，集合了以上3種單片機常見外圍電路，特點是只需要占用單片機3個io口，掃描顯示和按鍵掃描不需要單片機干預(yù)只需要讀寫寄存器，節(jié)省mcu資源。是帶鍵盤掃描接口的led（發(fā)光二極管顯示器）驅(qū)動控制專用電路，內(nèi)部集成有mcu 數(shù)字接口、數(shù)據(jù)鎖存器、led 高壓驅(qū)動、鍵盤掃描等電路。主要應(yīng)用于冰箱、空調(diào) 、家庭影院等產(chǎn)品的高段位顯示屏驅(qū)動。管腳定義圖3-4tm1638管腳3.5.2顯示部分驅(qū)動共陰極數(shù)碼管圖3-5共陰極數(shù)碼管圖3-5給出共陰數(shù)碼管的連接示意圖

23、，如果讓該數(shù)碼管顯示“0”，那你需要在grid1為低電平的時候讓seg1，seg2，seg3，seg4，seg5，seg6為高電平，seg7為低電平，查看顯示地址表格，只需在00h地址單元里面寫數(shù)據(jù)3fh就可以讓數(shù)碼管顯示“0”。圖3-6顯示表3.5.3按鍵部分圖3-7鍵掃矩陣為8×3bit鍵掃數(shù)據(jù)儲存地址如下所示，先發(fā)讀鍵命令后，開始讀取按鍵數(shù)據(jù)byte1byte4字節(jié)，讀數(shù)據(jù)從低位開始輸出；芯片k和ks引腳對應(yīng)的按鍵按下時，相對應(yīng)的字節(jié)內(nèi)的 bit位為1。 圖3-7鍵掃數(shù)據(jù)儲存地址3.6驅(qū)動電路設(shè)計本設(shè)計采用的驅(qū)動電路是h橋，它的基本原理圖如圖3-8所示。 圖3-8 h橋電路h橋

24、驅(qū)動電路利用了4個開關(guān)的斷開和閉合實現(xiàn)對電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動和反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動，s1和s2為一組，s3和s4為一組，當s3和s4斷開，s1和s2閉合時，就實現(xiàn)了電機的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)制動。而當相反時，就實現(xiàn)了電機的反轉(zhuǎn)或者正轉(zhuǎn)制動，而對于導(dǎo)通的波形圖，這個過程可用圖3-9說明。因此，為了避免直通短路且保證各個開關(guān)管動作之間的協(xié)同性和同步性，兩組控制信號在理論上要求互為倒相的邏輯關(guān)系，而實際上卻必須相差一個足夠的死區(qū)時間，這個矯正過程既可以通過硬件實現(xiàn)，即在上下橋臂的兩組控制信號之間增加延時，也可以通過軟件實現(xiàn)（具體方法參看后文）。圖3-9 波形圖驅(qū)動電流不僅可以通過主開關(guān)管流通，而且還可以通過續(xù)流二

25、極管流通。當電機處于制動狀態(tài)時，電機便工作在發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子電流必須通過續(xù)流二極管流通，否則電機就會發(fā)熱，嚴重時燒毀。開關(guān)管的選擇對驅(qū)動電路的影響很大，開關(guān)管的選擇宜遵循以下原則：(1)由于驅(qū)動電路是功率輸出，要求開關(guān)管輸出功率較大；(2)開關(guān)管的開通和關(guān)斷時間應(yīng)盡可能小；(3)使用的電源電壓不高，因此，開關(guān)管的飽和壓降應(yīng)該盡量低。在實際制作中，如果我們隊電機的驅(qū)動能力要求高，我們選用大功率達林頓管tip122，效果都還不錯，為了使電路簡化，建議使用集成有橋式電路的電機專用驅(qū)動芯片，如l298，性能比較穩(wěn)定。由于我們的電機對驅(qū)動沒有要求，一直是空轉(zhuǎn)，所以我們用三極管就可以了。一組5v給單片機和控

26、制電路供電，另外一組9v給電機供電。在控制部分和電機驅(qū)動部分之間用光耦隔開，以免影響控制部分電源的品質(zhì)，并在達林頓管的基極加三極管驅(qū)動，可以給達林頓管提供足夠大的基極電流。4. 電機測速系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 電機測速系統(tǒng)流程圖該系統(tǒng)軟件采用c語言編制，模塊化設(shè)計，分為主程序，轉(zhuǎn)速計算程序，鍵盤程序，時鐘中斷程序，顯示程序。在速度計數(shù)中斷程序中完成計量工作，時鐘程序每0.5秒鐘向stm32發(fā)出中斷請求，因為為了保證直流電機的運行穩(wěn)定，我在電機的扇葉上安裝了2組相對的磁鐵，每轉(zhuǎn)一圈就會產(chǎn)生2個脈沖，也就是2個下降沿觸發(fā)計數(shù)。在中斷程序中完成計時工作或者時鐘顯示工作。鍵盤中斷程序用于完成各次營運數(shù)據(jù)

27、的查尋工作，顯示程序完成顯示工作。軟件設(shè)計框圖如下圖4-1所示。定時器t1（串口通信）和t2（外部計數(shù)）初始化掃描按鍵或按鈕是否按下是否定時器t0初始化電機不轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)動結(jié)束數(shù)碼管轉(zhuǎn)速顯示開始圖4-1 軟件設(shè)計流程圖4.2 系統(tǒng)主程序在主程序模塊中，需要完成對各參量和接口的初始化、速度計算初始化以及中斷、計算、循環(huán)等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動/清除標志寄存器，并對它們進行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動、清除、計算和顯示等不同的操作。4.3 中斷程序4.3.1 中斷計數(shù)程序當計數(shù)器對脈沖計滿一定數(shù)值時，就由計數(shù)中斷電路向微機發(fā)出中斷請求，使微機進入計數(shù)中斷

28、服務(wù)程序中。每當霍爾傳感器輸出一個低電平信號就使單片機中斷一次，當計數(shù)器對脈沖計滿1000次時，進入計數(shù)中斷服務(wù)程序中，變量加一。主函數(shù)中總金額也相應(yīng)地變化。4.3.2 顯示程序程序利用定時器每1ms產(chǎn)生一次中斷，相應(yīng)變量置位，點亮一個數(shù)碼管，顯示一位數(shù)據(jù)，利用主函數(shù)內(nèi)的循環(huán)，實現(xiàn)動態(tài)掃描顯示，同時根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)象，即可實現(xiàn)顯示。4.3.3 鍵盤程序鍵盤采用查詢的方式，放在主程序中，當沒有按鍵按下的時候，單片機循環(huán)主程序，一旦有按鍵按下，便轉(zhuǎn)向相應(yīng)的子程序處理，處理結(jié)束再返回。5. 實物制作6. 總結(jié)經(jīng)過這段時間的系統(tǒng)的設(shè)計，電路板的焊接，程序的編寫和調(diào)試，我對單片機知識，軟件的繪圖能力，c語言程序的編寫有了很大的提高和鞏固。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，碰到了許多的問題。比如，對于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒能熟練掌握，在電機系統(tǒng)的硬件設(shè)計上，尤其是在顯示電路和信號采集模塊掌握