電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量

揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目:電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)系別：電子工程系專業(yè)：一應(yīng)用電子技術(shù)一班級(jí)： 09電子⑶姓名： 陳翔學(xué)號(hào)： 0906010206指導(dǎo)教師：劉冬梅完成時(shí)間:目錄1引言5電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用5電機(jī)的發(fā)展史5單片機(jī)的概述6單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)62系統(tǒng)論述72.1設(shè)計(jì)思路72.2設(shè)計(jì)框圖 82.3基本原理82.3.1直流電機(jī)工作原理8PWM調(diào)速工作原理93芯片和模塊分析103.1芯片介紹10AT89S52芯片10L298芯片14LCD液晶芯片 163.2各個(gè)模塊193.2.1震蕩電路19AT89S52最小系統(tǒng)203.2.3獨(dú)立按鍵21L298驅(qū)動(dòng)電路214系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)224.1軟件系統(tǒng)總體概括224.1.1LCD1602液晶控制程序 22L298控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、停止的程序254.2系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介284.3系統(tǒng)語(yǔ)言簡(jiǎn)介285作品功能及調(diào)試情況295.1總體電路圖296總結(jié)316.1軟件編寫(xiě)調(diào)試316.1軟件仿真317［參考文獻(xiàn)］32［參考文獻(xiàn)］33附錄：源程序33基于單片機(jī)的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制陳翔電子信息工程系應(yīng)用電子專業(yè)0906010306【摘要】電機(jī)在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用，而電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)重要的性能指標(biāo)之一，因而需要測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，使它滿足人們的各種需求。本文介紹了一種以STC89C52單片機(jī)為核心的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的原理。它主要是通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)測(cè)量模塊的研究設(shè)計(jì)其核心控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)主要包括硬件裝置和控制軟件兩部分。本系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、測(cè)量電路、顯示電路、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和電源電路等組成。介紹了直流電機(jī)測(cè)速的相關(guān)知識(shí)，及PWM調(diào)整的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)應(yīng)用LCD1602作為顯示器。采用的電子元器件簡(jiǎn)單普遍，線路連接簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試容易，測(cè)量結(jié)果精確，具有較高的實(shí)用價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】STC89S52、直流電機(jī)、PWM調(diào)速、L2981引言電機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用電機(jī)是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的重要橋梁，又是再將大部分電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，電機(jī)在電力工業(yè)、工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防、科學(xué)文化及日常生活等方面都是十分重要的設(shè)備，在電力工業(yè)中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)以及將電網(wǎng)電壓升高或降低的變壓器，都是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。在工礦企業(yè)中，各種機(jī)床電機(jī)、軋鋼機(jī)、壓縮機(jī)、起重機(jī)、風(fēng)機(jī)，交通運(yùn)輸中的汽車電器、電力機(jī)車、磁懸浮列車、城市軌道列車，農(nóng)業(yè)中的電力排蘸、農(nóng)產(chǎn)品加工，日常生活中汽車、辦公設(shè)備、電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)，航海和航空領(lǐng)域中的航船推進(jìn)電源、航空電機(jī)，還有國(guó)防、文教、醫(yī)療等領(lǐng)域都需要不同特性的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制。隨著工業(yè)企業(yè)電氣化、自動(dòng)化、電腦化的發(fā)展，還需要眾多的各種容量的精密控制電機(jī)，作為整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件。電機(jī)的發(fā)展史電機(jī)的歷史可追溯到1831年邁克爾.法拉第發(fā)明的盤式電機(jī)，這是一種真正的直流電機(jī)。此后，人們對(duì)電機(jī)的興趣一直停留在實(shí)驗(yàn)室階段和處于好奇的狀態(tài)。直到19世紀(jì)70年代，托馬斯.愛(ài)迪生為實(shí)驗(yàn)真正意義上的電功率分配，以便使電燈進(jìn)入千家萬(wàn)戶，開(kāi)始了商業(yè)目的的直流發(fā)電機(jī)的研制。在此項(xiàng)工作中，愛(ài)迪生提出將電能從集中的發(fā)電站輸出，然后對(duì)用戶進(jìn)行分配這個(gè)全新概念。他作為領(lǐng)路人，倡導(dǎo)廣泛地運(yùn)用電動(dòng)機(jī)，并引入電網(wǎng)的基本框架這個(gè)概念。電機(jī)歷史上主要的里程碑是：1888年尼古拉?特斯拉發(fā)明了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并申請(qǐng)了專利。特斯拉的交流電的理論領(lǐng)先于查理斯.施泰因梅茨十年來(lái)，1900年可靠的卷鐵芯式變壓器問(wèn)世，從而開(kāi)創(chuàng)了長(zhǎng)距離輸電的新紀(jì)元。當(dāng)時(shí)，美國(guó)為完成電氣化的進(jìn)程又花了30年的時(shí)間，而且直到20世紀(jì)30年代，美國(guó)的農(nóng)村配電系統(tǒng)還沒(méi)有完成。但是無(wú)論如何，在此期間美國(guó)的電氣化進(jìn)程進(jìn)展得還是很順利的。電機(jī)的推廣應(yīng)用，緊緊跟隨著電網(wǎng)擴(kuò)張的腳步。盡管今天運(yùn)用的電機(jī)學(xué)的理論可追溯到100年以前，但是其更新和提高的腳步從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。1.3.單片機(jī)的概述單片機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。所謂單片機(jī)，通俗地說(shuō)就是把中央處理器CPU(CentralProcessingUnit)、存儲(chǔ)器(memorry)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和I/O(Input/Output)接口電路等一些計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成在一塊電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)又稱為微控制器MCU。中文“單片機(jī)”是由英文名稱SingleChipMicrocomputer直接翻譯而來(lái)。目前，單片機(jī)是計(jì)算機(jī)家族中重要的一員，配上適當(dāng)?shù)耐鈬O(shè)備和軟件便可構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)具有功能強(qiáng)、價(jià)格低和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科研及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)隨著大規(guī)模集成電路及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)將向著更深層次發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一：高集成度。一片單片機(jī)內(nèi)部集成的RAM/ROM容量增大，增加了電閃存儲(chǔ)器，具有掉電保護(hù)功能，并且集成了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、系統(tǒng)故障檢測(cè)及DMA電路等。第二：引腳多功能，隨著芯片內(nèi)部功能的增強(qiáng)和資源的豐富，一腳多用的設(shè)計(jì)方案顯示出其重要地位。第三：高性能。這是單片機(jī)發(fā)展所追求的一個(gè)目標(biāo)，更高的性能將會(huì)使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單、可靠。第四：低功耗。這將是未來(lái)單片機(jī)發(fā)展所追求的一個(gè)目標(biāo)，隨著單片機(jī)集成度的不斷提高，由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)體積越來(lái)越小，低功耗將是設(shè)計(jì)單片機(jī)產(chǎn)品時(shí)首先考慮的指標(biāo)。2系統(tǒng)論述2.1設(shè)計(jì)思路直流電機(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)和啟停，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。主體電路：即直流電機(jī)PWM控制模塊。這部分電路主要由AT89S52單片機(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)AT89S52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)由以下電路模塊組成：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)和啟?？刂疲约皩?duì)PWM占空比的LCD實(shí)時(shí)顯Zj\o設(shè)計(jì)控制部分：主要由AT89S52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。設(shè)計(jì)顯示部分：LCD液晶顯示部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)PWM脈寬調(diào)制占空比的實(shí)時(shí)顯示。2.2設(shè)計(jì)框圖2.3基本原理2.3.1直流電機(jī)工作原理W)導(dǎo)律禎處沁極卜L (b)*體禎處fWWF圖2.3.1直流電機(jī)的基本工作原理圖對(duì)圖2.3.1所示的直流電機(jī)，如果去掉原動(dòng)機(jī)，并給兩個(gè)電刷加上直流電源，如上圖（a）所示，則有直流電流從電刷A流入，經(jīng)過(guò)線圈abcd，從電刷B流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個(gè)轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如上圖（b）所示的位置，電刷A和換向片2接觸，電刷B和換向片1接觸，直流電流從電刷A流入，在線圈中的流動(dòng)方向是dcba，從電刷B流出。此時(shí)載流導(dǎo)體ab和cd受到電磁力的作用方向同樣可由左手定則判定，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩仍然使得轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這就是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。外加的電源是直流的，但由于電刷和換向片的作用，在線圈中流過(guò)的電流是交流的，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的方向卻是不變的。實(shí)用中的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的繞組也不是由一個(gè)線圈構(gòu)成，同樣是由多個(gè)線圈連接而成，以減少電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，繞組形式同發(fā)電機(jī)。2.3.2PWM調(diào)速工作原理PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱?，PWM又被稱為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”，見(jiàn)圖2.3.2所示。在PWM調(diào)速時(shí)，占空比是一個(gè)重要參數(shù)。以下3種方法都可以改變占空比的值。（1） 定寬調(diào)頻法這種方法是保持t1不變，只改變t2,這樣使周期（或頻率）也隨之改變。（2） 調(diào)頻調(diào)寬法這種方法是保持t2不變，只改變t1，這樣使周期（或頻率）也隨之改變。（3） 定頻調(diào)寬法這種方法是使周期T（或頻率）保持不變，而同時(shí)改變t1和t2。3芯片和模塊分析3.1芯片介紹STC89C52芯片STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KBEEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外STC89X52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz， 6T/12T可選。8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間；可直接使用串口下載；AT89S52單片機(jī)：8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；沒(méi)有內(nèi)帶EEPROM存儲(chǔ)空間其引腳排列圖如下圖3.1.1：

(T2：-F1,0Crraexjpij(T2：-F1,0Crraexjpij匚PL2CFl"PL4匚(MOSI)PI^C(MtSO)PtSt(SCK/P17LRSTlZ(RXD)PIO(Z匚(INTD)P32匚:Frr)p33cEZiP3W匚CT1)P3^E褊｝P3.8[::RZ/P37C：XTAL2CXTAL-匚GNDIZvccPOO(ADO)JPC1(AD1>PO.2(AD2>PC.3伊D3>FC4iAC4iP053D5>PQ.&(AM>PC7<A.D~iJEA.'VPPAL&PROGPS&iP27CA15)F2C-AU；Flf，心PZ4(A12)FMiAH：P22iA1D：F2.1宙P2C圖3.1.1AT89C52的引腳排列引腳功能如下：Vcc:電源電壓GND：地?P0□:P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。?P1□:P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IQ。?P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口P2寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（Iil）。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。?P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上位電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（Iil）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表3.1所示：表3.1P3口的第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INTO（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH）,EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。L298芯片L298N是SGS公司的產(chǎn)品，其內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào),可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。由L298N構(gòu)成的PWM功率放大器的工作形式為單極可逆模式，2個(gè)H橋的下側(cè)橋晶體管發(fā)射極連在一起。1）L298引腳排列如圖3.1.2所示：

611115571012611115571012ENAENBSENSEASENSEBINIIN21N3IN4+VS+VSSOUT10UT2OUT3OUT4GND92313148U25INIVCS VS.IW2 0UT1IN3IN4 0UT2EMENB 0UT3:SENSA OUT'45ENSB GND2.7TH"12613'11.]1415L29S：'〈TEXT〉圖3.1.2L298的引腳排列1腳和15腳可單獨(dú)引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電機(jī)，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接2個(gè)電動(dòng)機(jī)。5、7、10、12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。這些特性使得L298N很適合用作小型直流電機(jī)控制芯片。

OUT10UT2OJT30UT41時(shí)阻源，ff nP1」l—H_zyrr-LJK凹jINI。INI。IN2&ENA&■OB圖3.1.3L298的內(nèi)部原理圖3)L298的邏輯功能當(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)。在對(duì)直流電動(dòng)機(jī)電壓的控制和驅(qū)動(dòng)中，半導(dǎo)體功率器件(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(kāi)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)，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。開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)方式是使半導(dǎo)體功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò)脈調(diào)制(PWM)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邏輯功能見(jiàn)表3-2。表3-2L298邏輯功能IN1IN2ENA電機(jī)狀態(tài)XX0停止101順時(shí)針

011逆時(shí)針000停止110停止3.1.3LCD液晶芯片液晶顯示器以其微功耗、小體積、顯示內(nèi)容豐富、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器通常可分為兩大類，一類是點(diǎn)陣型，另一類是字符型。點(diǎn)陣字符型液晶顯示模塊包括控制器、字符發(fā)生器、譯碼驅(qū)動(dòng)器等部分，可以直接與微處理器接口，或者掛在計(jì)算機(jī)總線上，接口電路較為簡(jiǎn)單。這里介紹的字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等。LCD1602的外形及管腳排列如圖3.1.3所示:qq1OOOOOOCOOOOOOOOO16coomi、COQUJI </>>OLtNcdqggz>>> Ctft：LUQQDClCiaQQ、卜cn|寸卜卜卜o|oJcme卜|1)1602管腳描述:第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令第7?14腳：D0?D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15?16腳：背光正負(fù)極本設(shè)計(jì)顯示模塊采用的是2行16個(gè)字的LCD1602液晶模塊。2)LCD1602液晶與單片機(jī)的連接圖3.1.4LCD1602液晶與單片機(jī)的連接3.2各個(gè)模塊3.2.1震蕩電路主控芯片需要震蕩電路來(lái)起振時(shí)鐘頻率。震蕩電路的實(shí)現(xiàn)可采用單片機(jī)利用軟件實(shí)現(xiàn)，也可直接采用外部時(shí)鐘電路。單片機(jī)處理程序中需要處理中斷、查詢等，這耗費(fèi)單片機(jī)的資源，為了減少單片機(jī)內(nèi)部硬件資源，滿足設(shè)計(jì)要求，提高系統(tǒng)時(shí)鐘的穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)采用了外部震蕩電路，振蕩電路如圖4.4所示，在單片機(jī)的XTAL1腳和XTAL2腳（第18引腳和第19引腳）

間外接入震蕩電路，根據(jù)要求，選取晶振大小為11.0592MHz,C1、C2兩個(gè)電容容量為30pF，兩個(gè)電容作用是穩(wěn)定頻率和快速起振。AT89S52最小系統(tǒng)AT89S52最小系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、電源電路。C1晶振電路—— 30j-f<TE]-rr:>|—|Xi.?---——一11-.0592Q2-- .?〈「EXTATJ1KTAL1C1晶振電路—— 30j-f<TE]-rr:>|—|Xi.?---——一11-.0592Q2-- .?〈「EXTATJ1KTAL1Z3

豆，

3112■：：GTKTAL2E.5TFSEHALEFAPi.0/T2Pl.L/T2EKFl.2Fl.3F.4-f1.5Pi.6.FlTPO.O/ADOPO.1/碩P0；.2/AD2PO..'3/ADSPO.4/AT4PO.5/AD5P0.5/AIEPO.T/AD7P2,0/A8f￡1/A9P2：^/AI0嗥珈liP2.4/'dl^P*.孫邛F咨6/AI4pg7/A15r■考.O/FMDP3.1/嫗jF&2?iwrof若:?mFiirriF^4/T0吟邊lg6隔F3.7旬98?7363594萩3221'22-232425襄.27￡81。1112191415".1617LT&9C52圖3.2.2最小系統(tǒng)電路圖3.2.3獨(dú)立按鍵58<TEn>Z34LT-3.2.3獨(dú)立按鍵58<TEn>Z34LT-&T功能如下：當(dāng)按鍵P1.3對(duì)應(yīng)的按鍵被按下時(shí)，表示電機(jī)加速運(yùn)行。當(dāng)按鍵P1.4對(duì)應(yīng)的按鍵被按下時(shí)，表示電機(jī)減速運(yùn)行。當(dāng)按鍵P1.5對(duì)應(yīng)的按鍵被按下時(shí)，表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(順時(shí)針)。當(dāng)按鍵P1.6對(duì)應(yīng)的按鍵被按下時(shí)，表示電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(逆時(shí)針)。當(dāng)按鍵P1.7對(duì)應(yīng)的按鍵被按下時(shí)，表示電機(jī)停止。3.2.4L298驅(qū)動(dòng)電路由于電機(jī)是線圈式的，在運(yùn)行狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到停止?fàn)顟B(tài)和從順時(shí)針狀態(tài)突然轉(zhuǎn)換到逆時(shí)針狀態(tài)時(shí)會(huì)形成很大的方向電流，在電路中假如二極管的作用就是在產(chǎn)生反向電流的時(shí)候進(jìn)行泄流，保護(hù)芯片的安全。IK15.工眼T...HL-zh+1ECVCSENSA 0UT4ENSBrNP8 J-290.,<TEXT>--IK15.工眼T...HL-zh+1ECVCSENSA 0UT4ENSBrNP8 J-290.,<TEXT>--UT2￡O3U1O4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)4.1軟件系統(tǒng)總體概括本系統(tǒng)主體功能是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制功能，要實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的控制。下面分塊介紹軟件主程序部分。系統(tǒng)初始化LCD顯示系統(tǒng)初始化LCD顯示子程序4.1.1LCD1602液晶控制程序此液晶顯示模塊采用KS0065作為液晶驅(qū)動(dòng)器，KS0065是用低功耗CMOS技術(shù)制造的大規(guī)模LCD驅(qū)動(dòng)IC。它既可當(dāng)行驅(qū)動(dòng)用，也可以當(dāng)列驅(qū)動(dòng)用，由20X2Bin二進(jìn)制移位寄存器、20X2Bin數(shù)據(jù)鎖存器和20X2Bin驅(qū)動(dòng)器組成。LCD1602讀時(shí)序如圖4.1.1所示，寫(xiě)時(shí)序如圖4.1.2所示。

圖4.1.1LCD1602讀時(shí)序設(shè)置指令：1、顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置16X2顯亦,5X7點(diǎn)陣片位數(shù)據(jù)接口2、顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置指令碼功能00001DCB0=1開(kāi)顯示t D二。關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo)；C二。不顯示光標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍；B=0光標(biāo)不顯示000001NSN二1當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加—,且光標(biāo)加一N-0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減，且光標(biāo)減一SF當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符，整屏顯示左移（NF）

或右移（NF〕，以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果,s=o當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)3、數(shù)據(jù)指針設(shè)置指令碼功能80H4地址舸(0-27H*4OH-67H)設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針4、其他設(shè)置指令闕功能01H顯不清屏，1.數(shù)據(jù)指針清零2.所有顯示清零02H顯不回車｝1.數(shù)據(jù)指針清零程序如下：//8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示//8位數(shù)據(jù)端口,2行顯示,5*7點(diǎn)陣〃顯示模式//清屏〃輸入模式LCD_Write(0,0x38);lcd_delay(300);//延時(shí)LCD_Write(0,0x0C);LCD_Write(0,0x01);LCD_Write(0,0x06);（2）寫(xiě)命令和寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)LCD1602液晶的寫(xiě)數(shù)據(jù)/寫(xiě)命令是靠RS引腳決定的，當(dāng)RS=1時(shí)候?qū)憯?shù)據(jù);當(dāng)RS=0時(shí)候?qū)懨睢oidLCD_Write(bitstyle,unsignedcharinput) 〃寫(xiě)數(shù)據(jù)1/命令0{LcdRs=style;LcdRw=0;DBPort=input;LcdEn=1;lcd_delay(10);LcdEn=0;}其他程序詳見(jiàn)附錄。L298控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、停止的程序電機(jī)順（逆）時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)和停止的程序:/***********電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的各個(gè)子函數(shù)定義**********************/IN1=1;IN2=0;ENA=1;}voidTurn_left(void) 〃逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(IN1=0;IN2=1;ENA=1;}voidstop(void) //停止(ENA=0;}/***********電機(jī)的方向控制****************/voidMOTOR_Turn(void){if(!KEY_Turn_right){delay(10);if(!KEY_Turn_right){while(KEY_Turn_right==0);Turn_right();}}if(!KEY_Turn_left){delay(10);if(!KEY_Turn_left){while(KEY_Turn_left==0);Turn_left();}/*************電機(jī)的停止************************/if(!KEY_Stop){delay(10);if(!KEY_Stop){while(KEY_Stop==0);}}}4.2系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)使用的軟件是Keil編程軟件°Keil軟件是目前最流行的開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，Keil提供了包括C51編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(^Vision)將這些部分組合在一起。使用KeilSoftware工具時(shí)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程和其他軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的流程極其相似:①創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，從器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。②用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言創(chuàng)建源程序。③用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。④修改源程序中的錯(cuò)誤。⑤測(cè)試連接應(yīng)用。4.3系統(tǒng)語(yǔ)言簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。雖然匯編語(yǔ)言在控制底層硬件方面有著良好的性能且執(zhí)行效率高，但是編程效率低，可移植性和可讀性差，維護(hù)極其不便，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的可靠性也較差。C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言相較而言有以下優(yōu)勢(shì)：①可以大幅加快開(kāi)發(fā)進(jìn)度，特別是開(kāi)發(fā)一些復(fù)雜的系統(tǒng)，程序量越大，用C語(yǔ)言就越有優(yōu)勢(shì)。②可以實(shí)現(xiàn)軟件的結(jié)構(gòu)化編程，C語(yǔ)言使得軟件的邏輯結(jié)構(gòu)變得清晰、有條理。③省去了人工分配單片機(jī)資源（包括寄存器、RAM等）的工作。在匯編語(yǔ)言中要每一個(gè)子程序分配單片機(jī)的資源，而在C語(yǔ)言中，只要在代碼中聲明一下變量的類型，編譯器就會(huì)自動(dòng)分配相關(guān)資源，從而有效地避免了人工分配單片機(jī)資源可能帶來(lái)的差錯(cuò)。④當(dāng)寫(xiě)好一個(gè)算法后，需要移植到不同的MCU上時(shí)，在匯編語(yǔ)言中只有重新編寫(xiě)代碼，因而匯編語(yǔ)言的可移植性很差；而用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)時(shí)，符合ANSIC標(biāo)準(zhǔn)的程序基本不必修改，只要將一些與硬件相關(guān)的代碼做適度的修改，就可以移植到其他種類的單片機(jī)上。⑤C語(yǔ)言提供data、idata、pdata、xdata、和code等存儲(chǔ)器類型，針對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序空間自動(dòng)為變量合理地分配空間，而且C語(yǔ)言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，如指針、數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等，極大地增強(qiáng)了程序的處理能力和靈活性。C語(yǔ)言較匯編語(yǔ)言的不足之處就是使用C語(yǔ)言寫(xiě)出來(lái)的代碼會(huì)比用匯編語(yǔ)言占用的空間大5%?20%，所以執(zhí)行起來(lái)效率就不及匯編語(yǔ)言5.1總體電路圖5作品功能及調(diào)試情況的匡m8SBE3S8&1WALLMJM2ffilHlij/AEijTO.L/ADLFO.Z/AEEPO.5/ADSKl4心TO.5/ADOK.&皿Ml.T/ADTns戒】537tO2d:bO3535lO.「3dtO.5~733mfi532rO.?g河sO.Q2UZEHF2D/ASEE.1/A.9T2.E/A10IT.5/AlLP2.4/A12TS.5/A13FZ.b/ALd12.T/A15:M■.I。IZSP1EE-B22H：?':?6> 覽pE.gId~25 26Eft旦云B]:26~ Bjn-n-rLTLTLJTJT-TLTLTLa/12Z3q5LilLLiri心sli.7U2-<TEXT：i10::izZg$ILr-m器服皿霰cnni―—amz—2-ottis—oino―—D156總結(jié)本節(jié)主要講述了本這次課程設(shè)計(jì)的一些工作總結(jié)以及一些心里體會(huì)。6.1軟件編寫(xiě)調(diào)試在用KeilC51編寫(xiě)程序的過(guò)程中，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，包括控制處理、PWM信號(hào)控制、以及單片機(jī)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向等問(wèn)題，雖然問(wèn)題不是很大，但是也讓我研究了好長(zhǎng)時(shí)間，在解決這些問(wèn)題的時(shí)候，我不斷向老師和同學(xué)們請(qǐng)教，希望能通過(guò)大家一塊的努力把軟件編寫(xiě)的更完整，讓系統(tǒng)的功能更完備。經(jīng)過(guò)多天的努力探索，也經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，大部分問(wèn)題都已經(jīng)解決，就是程序還是不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能，這讓我很著急。后來(lái)經(jīng)過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)的調(diào)試，并認(rèn)真總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題其實(shí)在編寫(xiě)函數(shù)定義時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)不斷的修改和優(yōu)化后終于實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速的目的?？偨Y(jié)這次軟件調(diào)試，讓我認(rèn)識(shí)到了做軟件調(diào)試的基本方法與流程：1） 認(rèn)真檢查源代碼，看是否有文字或語(yǔ)法錯(cuò)誤2） 逐段子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，找出錯(cuò)誤出現(xiàn)的部分，重點(diǎn)排查3） 找到合適的方法，仔細(xì)檢查程序，分步調(diào)試直到運(yùn)行成功6.1軟件仿真仿真軟件選擇Proteus，在Proteus中畫(huà)出系統(tǒng)電路圖，當(dāng)程序在KeilC中調(diào)試通過(guò)后，會(huì)生成以hex為擴(kuò)展名的文件，這就是使系統(tǒng)能夠在Proteus中成功進(jìn)行仿真的文件。將些文件加載到單片機(jī)仿真系統(tǒng)中，驗(yàn)證是否能完成對(duì)直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。若不成功，則重新回到軟件調(diào)試步驟，進(jìn)行軟件調(diào)試。找出錯(cuò)誤所在，更正后重新運(yùn)行系統(tǒng)。硬件仿真電路的設(shè)計(jì)完全按照論文設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。在仿真的過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題，比如元件選擇、電路設(shè)計(jì)等，在元件選擇方面，有的芯片是我以前學(xué)習(xí)的時(shí)候所沒(méi)有遇到過(guò)的，所以在尋找和使用的過(guò)程中也遇到很多麻煩，但經(jīng)過(guò)自己的努力，并借鑒從互聯(lián)網(wǎng)上找到的資料，我逐漸掌握這些元件的使用方法和原理，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真提供了良出的基礎(chǔ)。另外，在進(jìn)行