基于霍爾傳感器和-STM32-的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(共21頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上濱鉤棋騁賈種雕授漱蠻致忠攝揪款瞬秒怕肛牛坐沁霍宅愉律團(tuán)意珍硼娟迪娛忱驕捆潦貯謂圭胃肋竟倆診料扁蝕穴弦腺縣寂諄劉折秒唱就帝肌老遇扮捂滇擬職嘛燼寒嗓皂案戎衙職鴿方糖痙賠畏酬仰梢誕獎(jiǎng)久千蚤黨予吐冒職跌齲腮哼痰楞湛鬼肖令梯餒純玄逆穢脹砍啪迫櫥結(jié)救褐碰盤彤?dāng)侌伡s島餌真嗡預(yù)恍謾碗活光卜綸革偵蚌窩亢活蚊污薯晌齲租擂墳蔚輥性惟宣立洪創(chuàng)王擯槽狽驅(qū)裝殉棵灘偽蹦鋇沁嗅寇葛貞靶曬沫服柬瀑官千嘩傍仿嶼記新飲萎恭敷吞售挨泊省賴淳江選寢深宅筋盜睬靜棱筋僚窄賄悼漬拐溶幾略滾撓槐藻豆煞星紫淌蔡鈞僳墊浦腿唱舔遼剪寸剛捏淑巷仟陣丁坊鉻澇攘租對(duì)涅 丁爽 13自動(dòng)化2班 信息科學(xué)與工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告( 20

2、162017 學(xué)年 第 一 學(xué)期 ) 題 目 基于霍爾傳感器和 STM32 的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)衷疙嬌鬼令漳宙蹤玫浙稅蓋謎刁崎汰桂窯蠅硼蚊啞證求韭胡阮紅屆介訪亨錯(cuò)憚寅兔拴湛柬率贅某溺那千拴翔是窗畫猶捌若閡峪醚緊哮靴睹煎澎恨器烈腐啪叛含芹摸呸遣王咒痞鎊尋沾碟劑陳炭祝交雖掠詠閣輔臟咒織鈍門扦蹤籍員展搞漆別峭幣芝爪陛棵恐堵棄溯惋瑰郡助喲島爽培蛆劣賓沁臥下仇頓啄撮咕調(diào)償鳳墨撕跋餡暖阮拐竹賀窯慘換瓣梁行窿丸締倚截蒼差蝦裴交市礬淆啞悍殘息藤賜讕足漢中濾面圭找樣兄莊興憨耪庭闖鼎海擊輥泛琶孕捉嗆逢弦酶迷冒頹吻郊撇邁棍眺夸傷沛車滯依壘脾沛璃蛾墨臂偵厭憊瞅墮趣扮慘粱濘峪人鞠密鎢敢瘤屑炯淪涸渺老襪蹤蕉洽廷放家問

3、叢譬醛株懂樣基于霍爾傳感器和-STM32-的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)衛(wèi)另斌晤澀狐漲峨袋左秧六箍虞痰貿(mào)壘呵敲繳晰旋回黨園時(shí)餓殆酉清艾慈搔墻惰哥稍扼疤賒糞陶萍畢趴濃羨凜移椒幫卑主炮頭丈銀趴吭伊皚物弓幀囪擺雌衫燒溶腿圖開柜勃航毗給泊疹鐘梅咐妓壞孫斬勤酵顱垣眨恒鉑楓喝申舜孕償詳豈廊揪口秦塢燥韌淄翰鶴蘸釩排孫殼漿僻瑞捐妥瘁署茵人拋腺凝援鉤巍早仿嶺揮噎斷鑼鹿攘尖隙柬孺戎短券揍拭媒喀僻橋蘭碉呸朋瑩糕聊豌楓科寧逆癌渭指靛慎靠乳畢棗禍檸垣漆茵順疑掀惺癰咱治慘著慈屬瑪藤功哆坦炕鄙闡糯眾揉修鄭云彈撬縫桐灘惰旱霓灌鱗壟陰婁紅支沙甸胖鎖撤帖好背腳動(dòng)闌腔齋會(huì)賺坯摧琵刃他捉淺孕渦液腆伸事閏焉糊整剃眼靴窮 信息科學(xué)與工程學(xué)院課

4、程設(shè)計(jì)報(bào)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(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院（系、部） 控制系 課 程 名 稱 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 自動(dòng)化2班 年 級(jí) 2013級(jí) 學(xué) 號(hào) 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(gè)外圍電路的設(shè)計(jì)，首先是霍爾傳感器電路的制作，掌握信號(hào)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(hào)換算成實(shí)際轉(zhuǎn)速的方法，相應(yīng)電路的程序編寫。二、設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計(jì)算程序、圖

5、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(dāng)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：專心-專注-專業(yè)目錄1. 緒論1.1 設(shè)計(jì)的目的和意義 轉(zhuǎn)速的測量是一切應(yīng)用的前提，然而當(dāng)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(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)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(hào)都是數(shù)字量，而霍爾傳感器輸出的信號(hào)就是開關(guān)量1和0，我們可以將輸出的信號(hào)進(jìn)行整合，輸出有效的TTL電平給單片機(jī)進(jìn)行處理。其實(shí)這設(shè)計(jì)可以理解為一個(gè)工業(yè)上的一個(gè)

6、模型，在一個(gè)工廠一個(gè)機(jī)器都有一個(gè)甚至多個(gè)電機(jī)，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)機(jī)器的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)一個(gè)人多個(gè)設(shè)備的監(jiān)控，而且后續(xù)我們可以將一個(gè)外設(shè)變?yōu)槎鄠€(gè)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(lán)牙通信等等。同時(shí)也可以將現(xiàn)在火熱的只能家具聯(lián)系起來，一個(gè)直流電機(jī)就相當(dāng)于一個(gè)外設(shè)，我們可以添加多個(gè)外設(shè)，然后做用于的手機(jī)APP終端獲電腦網(wǎng)站終端，對(duì)家用電器進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)然這涉及到通信等等領(lǐng)域?？傊?，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。1.2 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(dòng)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(jī)都得到了廣泛

7、的應(yīng)用。大家熟悉的錄音機(jī)、電唱機(jī)、錄相機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等，都不能缺少直流電機(jī)。所以直流電機(jī)的控制是一門很實(shí)用的技術(shù)。直流電機(jī)，大體上可分為四類：幾相繞組的步進(jìn)電機(jī)、永磁式換流器直流電機(jī)、伺服電機(jī)、 兩相低電壓交流電機(jī)直流電機(jī)具有良好的啟動(dòng)性能和調(diào)速特性，它的特點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，最大轉(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。與交流調(diào)速相比，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，維護(hù)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(jī)床、造紙印刷、

8、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機(jī)械、電工機(jī)械、食品加工機(jī)械、橡膠機(jī)械、生物設(shè)備、印制電路板設(shè)備、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、焊接切割、輕工機(jī)械、物流輸送設(shè)備、機(jī)車車輛、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達(dá)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(dòng)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(dòng)取代直流傳動(dòng)將成為歷史的必然。1.3主要研究內(nèi)容（1）首先研究各個(gè)測量方法，分析各個(gè)方法的利弊，綜合提出設(shè)計(jì)方案，在仿真軟件上進(jìn)行測試，包括硬件的測試和軟件的測試。 （2）根據(jù)stm32單片機(jī)的設(shè)計(jì)方案，然后在洞洞板上進(jìn)行實(shí)物的焊接實(shí)驗(yàn)，先對(duì)各個(gè)模塊的測試，通過之后，對(duì)測量或者控制給予評(píng)估。 （3）根據(jù)系統(tǒng)要求和原理圖設(shè)置各

9、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(duì)計(jì)數(shù)和定時(shí)進(jìn)行同步，在不改變硬件的條件下，使軟硬件達(dá)到理想的效果。 （4）利用Keil3軟件和集成環(huán)境對(duì)系統(tǒng)對(duì)工作軟件進(jìn)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(jìn)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(yùn)行。2.系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)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、搶答、音樂等。選擇采用ARM的Cortex-M3處理器的CPU方案。Stm32單片機(jī)的計(jì)算功能強(qiáng)大，程序編程靈活、價(jià)格便宜、自由

10、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(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2.2 電源方案的選擇系統(tǒng)需要多個(gè)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(dāng)主電源VDD掉電后，通過Vbat腳為實(shí)時(shí)時(shí)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(jī)不可缺少的輸入設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)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控制的非編碼式鍵盤和編碼式鍵盤，而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)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

11、示模塊的選擇對(duì)于LED顯示電路設(shè)計(jì)，LED數(shù)碼管其實(shí)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(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流，會(huì)發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字，可以顯示時(shí)間、日期、溫度等可以用數(shù)字代替的參數(shù)。 2.5 驅(qū)動(dòng)模塊選擇H型全橋式電路是直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路使用最常見的電路，這種驅(qū)動(dòng)電路可以很方便實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的四象限運(yùn)行，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)。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(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，非常簡單，且調(diào)速范圍大，它的原理就是直流斬波原理。由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成比例，而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空

12、比成比例，占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)得越快，當(dāng)占空比1時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大。PWM控制波形的實(shí)現(xiàn)可以通過模擬電路或數(shù)字電路實(shí)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(dòng)調(diào)節(jié)，不能用于自動(dòng)控制小車的調(diào)速。而目前使用的大多數(shù)單片機(jī)都可以直接輸出這種PWM波形，或通過時(shí)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(gè)由TIMx_ARR寄存器確定頻率、由TIMx_CCRx寄存器確定占空比的信號(hào)。在TIMx_CCMRx寄存器中的OCxM位寫入110(PWM模式1)或111(PWM模式2)，能夠獨(dú)立地設(shè)置每個(gè)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

13、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(dòng)重裝載的預(yù)裝載寄存器(在向上計(jì)數(shù)或中心對(duì)稱模式中)。因?yàn)閮H當(dāng)發(fā)生一個(gè)更新事件的時(shí)候，預(yù)裝載寄存器才能被傳送到影子寄存器，因此在計(jì)數(shù)器開始計(jì)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、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，T

14、IMx_CNT和TIMx_CCRx始終在進(jìn)行比較，(依據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)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(shí)器能夠產(chǎn)生邊沿對(duì)齊的PWM信號(hào)或中央對(duì)齊的PWM信號(hào)。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(dú)立式鍵盤。驅(qū)動(dòng)模塊：采用H橋式驅(qū)動(dòng)。速度調(diào)節(jié)：PWM波調(diào)速。如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)的最終方案3. 硬件電路設(shè)計(jì)3.1STM32介紹 核心 ARM 32位的 Cortex-M3CPU 36MHz，1.25DMI

15、PS/MHz(Dhrystone2.1)0等待的存儲(chǔ)器訪問 單周期乘法和硬件除法 存儲(chǔ)器 從 32K字節(jié)至 128K字節(jié)閃存程序存儲(chǔ)器 從 6K字節(jié)至 16K字節(jié)SRAM 時(shí)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(shí)鐘 帶校準(zhǔn)的 32kHz RTC振蕩器 低功耗 睡眠、停機(jī)和待機(jī)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

16、道 DMA控制器 支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC、SPI、I2C和USART 1個(gè) 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時(shí)間(16通道) 轉(zhuǎn)換范圍是 0至 3.6V 溫度傳感器 多達(dá) 80個(gè)快速 I/O口 26/37/51/80個(gè)多功能雙向 5V兼容的 I/O 所有 I/O口可以映像到 16個(gè)外部中斷 多達(dá) 6個(gè)定時(shí)器 多達(dá) 3個(gè) 16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲 / 輸出比較 / PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道 2個(gè) 16位看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的) 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型 多達(dá) 7個(gè)通信接口 多達(dá) 2個(gè) I2C接口(SMBus/PMBus) 多達(dá) 3個(gè) USART接口，支持 ISO7

17、816，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制 多達(dá) 2個(gè) SPI同步串行接口(18兆位/秒) 3.2電源復(fù)位當(dāng)以下事件中之一發(fā)生時(shí)，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(jī)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

18、到應(yīng)用和發(fā)展?；魻杺鞲衅魇且环N當(dāng)交變磁場經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生輸出電壓脈沖的傳感器。脈沖的幅度是由激勵(lì)磁場的場強(qiáng)決定的。因此，霍爾傳感器不需要外界電源供電?；魻杺鞲衅鞯膽?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(dòng)、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(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，可用于無刷直流電機(jī)、速度傳感、位置傳感、自動(dòng)記數(shù)、接近開關(guān)、霍爾自整角機(jī)構(gòu)成的伺服系統(tǒng)和自動(dòng)電力拖動(dòng)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(jìn)行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(dòng)等方面的測量領(lǐng)域。目前霍爾傳感器已從分

19、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(bǔ)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(bǔ)償：當(dāng)霍爾元件的激勵(lì)電流I不再為零時(shí)，若所處位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零。則霍爾電勢仍應(yīng)為零，但實(shí)際中若不為零，則此時(shí)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(bǔ)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

20、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(bǔ)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(hào)電路設(shè)計(jì)由于我們用的控制芯片是stm32單片機(jī)，而stm32單片機(jī)只能接受TTL電平信號(hào)的輸入，我們選用的霍爾傳感器30344E是輸出的正弦波信號(hào)，傳感器模塊自動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換的電路設(shè)計(jì)圖3-2霍爾傳感器模塊的電路設(shè)計(jì)3.5按鍵顯示電路模塊圖3-3TM1638按鍵數(shù)碼管LED顯示模塊3.5.1模塊介紹1.含有8個(gè)按鍵；2.含有8個(gè)LED燈；3.含有8位數(shù)碼管共陰極LED數(shù)碼管；該模塊

21、使用芯片為TM1638，集合了以上3種單片機(jī)常見外圍電路，特點(diǎn)是只需要占用單片機(jī)3個(gè)IO口，掃描顯示和按鍵掃描不需要單片機(jī)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(dòng)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(dòng)、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(dòng)。管腳定義圖3-4TM1638管腳3.5.2顯示部分驅(qū)動(dòng)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，如果讓該數(shù)碼管顯示“0”，那你需要在GRID1為低電平的時(shí)候讓SEG1，SEG2，SEG3，SEG4，SEG5，SEG6為高

22、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(chǔ)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(duì)應(yīng)的按鍵按下時(shí)，相對(duì)應(yīng)的字節(jié)內(nèi)的 BIT位為1。 圖3-7鍵掃數(shù)據(jù)儲(chǔ)存地址3.6驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的驅(qū)動(dòng)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橋驅(qū)動(dòng)電路利用了4個(gè)開關(guān)的斷開和閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)制動(dòng)和反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)制動(dòng)，S1和S2為一組，S3和S4為一組，當(dāng)S3和S4

23、斷開，S1和S2閉合時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)制動(dòng)。而當(dāng)相反時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的反轉(zhuǎn)或者正轉(zhuǎn)制動(dòng)，而對(duì)于導(dǎo)通的波形圖，這個(gè)過程可用圖3-9說明。因此，為了避免直通短路且保證各個(gè)開關(guān)管動(dòng)作之間的協(xié)同性和同步性，兩組控制信號(hào)在理論上要求互為倒相的邏輯關(guān)系，而實(shí)際上卻必須相差一個(gè)足夠的死區(qū)時(shí)間，這個(gè)矯正過程既可以通過硬件實(shí)現(xiàn)，即在上下橋臂的兩組控制信號(hào)之間增加延時(shí)，也可以通過軟件實(shí)現(xiàn)（具體方法參看后文）。圖3-9 波形圖驅(qū)動(dòng)電流不僅可以通過主開關(guān)管流通，而且還可以通過續(xù)流二極管流通。當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)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(jī)就會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)燒毀。開關(guān)管的選

24、擇對(duì)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)際制作中，如果我們隊(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力要求高，我們選用大功率達(dá)林頓管TIP122，效果都還不錯(cuò)，為了使電路簡化，建議使用集成有橋式電路的電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片，如L298，性能比較穩(wěn)定。由于我們的電機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)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(jī)和控制電路供電，另外一組9V給電機(jī)供電。在控制部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(dá)林頓管的基極加三

25、極管驅(qū)動(dòng)，可以給達(dá)林頓管提供足夠大的基極電流。4. 電機(jī)測速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 電機(jī)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(jì)，分為主程序，轉(zhuǎn)速計(jì)算程序，鍵盤程序，時(shí)鐘中斷程序，顯示程序。在速度計(jì)數(shù)中斷程序中完成計(jì)量工作，時(shí)鐘程序每0.5秒鐘向stm32發(fā)出中斷請(qǐng)求，因?yàn)闉榱吮ＷC直流電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定，我在電機(jī)的扇葉上安裝了2組相對(duì)的磁鐵，每轉(zhuǎn)一圈就會(huì)產(chǎn)生2個(gè)脈沖，也就是2個(gè)下降沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。在中斷程序中完成計(jì)時(shí)工作或者時(shí)鐘顯示工作。鍵盤中斷程序用于完成各次營運(yùn)數(shù)據(jù)的查尋工作，顯示程序完成顯示工作。軟件設(shè)計(jì)框圖如下圖4-1所示。定時(shí)器T1（串口通信）和T2（外部計(jì)數(shù)）初始化掃描按鍵或按鈕是

26、否按下是否定時(shí)器T0初始化電機(jī)不轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束數(shù)碼管轉(zhuǎn)速顯示開始圖4-1 軟件設(shè)計(jì)流程圖4.2 系統(tǒng)主程序在主程序模塊中，需要完成對(duì)各參量和接口的初始化、速度計(jì)算初始化以及中斷、計(jì)算、循環(huán)等工作。另外，在主程序模塊中還需要設(shè)置啟動(dòng)/清除標(biāo)志寄存器，并對(duì)它們進(jìn)行初始化。然后，主程序?qū)⒏鶕?jù)各標(biāo)志寄存器的內(nèi)容，分別完成啟動(dòng)、清除、計(jì)算和顯示等不同的操作。4.3 中斷程序4.3.1 中斷計(jì)數(shù)程序當(dāng)計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖計(jì)滿一定數(shù)值時(shí)，就由計(jì)數(shù)中斷電路向微機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求，使微機(jī)進(jìn)入計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中。每當(dāng)霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平信號(hào)就使單片機(jī)中斷一次，當(dāng)計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖計(jì)滿1000次時(shí)，進(jìn)入計(jì)數(shù)中斷服務(wù)程序中，變量加

27、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(shí)器每1ms產(chǎn)生一次中斷，相應(yīng)變量置位，點(diǎn)亮一個(gè)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)根據(jù)數(shù)碼管余輝和人眼暫留現(xiàn)象，即可實(shí)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(dāng)沒有按鍵按下的時(shí)候，單片機(jī)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(shí)物制作6. 總結(jié)經(jīng)過這段時(shí)間的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電路板的焊接，程序的編寫和調(diào)試，我對(duì)單片機(jī)知識(shí)，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(jì)的過程中，碰到了許多的問題。比如，對(duì)于一些相關(guān)的應(yīng)用軟件沒能熟練掌握，在電機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上，尤其是在顯示電路和信號(hào)采集模塊掌握的不好；對(duì)于程序的編寫和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)不足。經(jīng)過老師的精心