單片機課程設計------基于89c51單片機的直流電機控制系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　通過單片機改變輸出脈沖波的寬度井陘調節(jié)，以便實現(xiàn)直流電的起動、正反轉、加速、減速功能，在這種調速方法下，可以有效的減少其損耗功率。</p><p>　　關鍵詞：單片機；直流電機；調速</p><p><b>　　直流電動機</b></p><

2、;p>　　直流電動機主要由靜止的定子和旋轉的轉子組成。定子由主磁極、換向極、電刷裝置和機座組成。主磁極鐵芯上套有線圈，通入直流勵磁電流便會產生磁場，即主磁場。換向極也由鐵芯及套在上面的線圈組成，其作用是產生附加磁場。以減弱換向片與電刷之間的火花，避免燒蝕。機座除作電動機的機械支架外，還作為各磁極間磁的通路。轉子由轉子鐵芯、轉子繞組、換向器、軸和風扇組成。轉子鐵芯用來安裝轉子繞組，并作為電動機磁路的一部分。轉子繞組的主要作用是產生感

3、應電動勢并通過電流，以產生電磁轉矩。換向器由換向片組成，換向片按一定規(guī)律與轉子繞組的繞組元件連接。</p><p>　　直流電動機的工作原理</p><p>　　直流電動機包括倆個在空間固定的永久磁鐵，一個為N極，另一個為S極。在磁極的中間，裝有一個可以轉動的線圈，它的首末兩端分別接到兩片圓弧形的換向片（銅片）上，兩個換向片之間、換向片與轉軸（與線圈一起旋轉）之間均相互絕緣，為了把電樞繞組

4、和外電路接通，在換向器上安置了兩個固定不動的電刷。由于電刷和電源固定連接，因此無論線圈怎樣轉動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。由左手定則可知，通電線圈在磁場中受到逆時針方向的力矩作用。雖然電流方向是交替變化的，但所受的電磁力的方向不改變，因此線圈可以連續(xù)地按逆時針方向旋轉。這就是直流電動機的工作原理。</p><p>　　直流電動機的運動特性與優(yōu)點</p><p>　?。?）運動

5、特性 直流電動機的運動特性包括工作特性和機械特性。工作特性是指電動機在額定電壓、額定勵磁電流不變的情況下，其轉速、轉距和輸出功率之間的關系。機械特性是指在額定電壓和電磁繞組不變的情況下，轉距與轉速的關系。兩類電動機的特性曲線見圖1和圖2。</p><p>　　圖1直流串勵電動機特性曲線</p><p>　　圖2直流他勵電動機特性曲線</p><p><

6、b>　?。?）優(yōu)點</b></p><p>　　直流電機五大優(yōu)點包括：　　1.減速電機結合國際技術要求制造，具有很高的科技含量。　　2.節(jié)省空間，可靠耐用，承受過載能力高，功率可達95KW以上?！　?.能耗低，性能優(yōu)越，減速機效率高達95%以上?！　?.振動小，噪音低，節(jié)能高，選用優(yōu)質段鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經過高頻熱處理?！　?.經過精密加工，確保定位精度，這一切構成了齒輪傳

7、動總成的齒輪減速電機配置了各類電機，形成了機電一體化，完全保證了產品使用質量特征。</p><p><b>　　直流串勵電動機</b></p><p>　　直流串勵電動機具有較好的軟機械特性在電動車上得到了廣泛的應用，其調速方式是通過改變勵磁繞組電流的大小來控制電動機的轉速。換向則是通過換向接觸器改變勵磁繞組電流的方向從而達到電動機翻轉的目的。加速器給控制器一個調速信

8、號，然后由控制器來控制勵磁電流的大小。</p><p><b>　　串勵電動機的特點</b></p><p>　　電樞線圈與勵磁線圈串聯(lián)</p><p>　　電樞電流與勵磁電流相同</p><p>　　在換向結構中需安裝換向接觸器，依靠控制器外圍接線，改變勵磁電流方向完成換向。</p><p>　

9、　無再生制動，釋放加速器，一般只能滑行，無平滑制動；只能反接制動，能量通過電機發(fā)熱消耗，對電機損傷較大</p><p>　　轉矩和速度曲線固定，無調節(jié)空間，控制器必須與電機相匹配，無法根據(jù)需要選擇速度和轉矩。</p><p><b>　　直流他勵電動機</b></p><p>　　直流他勵電動機的調速方式一般采用改變電動機電樞的供電電壓來控制電

10、動機的轉速。換向則可以由控制器直接控制電動機的正反轉。</p><p><b>　　他勵電動機的特點</b></p><p>　　勵磁線圈與電樞線圈各自獨立，便于換向，勵磁電流小于電樞電流，優(yōu)越的制動性能。</p><p>　　無需換向接觸器，降低系統(tǒng)成本；減少活動部件；依靠控制器內部“MOSFETs”改變勵磁電流方向完成換向；</p&g

11、t;<p>　　再生制動：釋放加速器，自發(fā)平滑制動；降低電機發(fā)熱，延長使用壽命；無需再生制動接觸器，降低成本，減少活動部件。</p><p>　　在選擇轉矩和速度曲線之間有更大的空間，控制器必須與電機相匹，滿足爬坡所需的速度和轉矩。</p><p><b>　　設計概要</b></p><p>　　本次課程設計主要研究通過單片機來

12、控制電機的啟動、停止、加速和減速。</p><p>　　單片機直流電機調速簡介：單片機直流調速系統(tǒng)可實現(xiàn)對直流電動機的平滑調速。本設計以89C51單片機為核心，通過單片機控制，C語言編程實現(xiàn)對直流電機的平滑調速。</p><p>　　系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機調速系統(tǒng)以單片機系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM調速的基本原理，以直流電機電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速為依

13、據(jù)，實現(xiàn)對直流電動機的平滑調速，并通過單片機控制速度的變化。本文所研究的直流電機調速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到控制器自動對電機速度的有效控制。</p><p><b>　　硬件設計概要</b></p>

14、<p>　　本設計的硬件設計由兩部分組成，分別是驅動電路部分和控制電路部分。驅動電路采用H橋驅動電路改進而成，控制電路以89C51為核心。電路圖見圖3。元件清單見附錄。</p><p>　　圖3硬件設計電路仿真圖</p><p><b>　　程序設計流程圖</b></p><p>　　程序設計流程圖見圖4</p><

15、;p><b>　　圖4程序流程圖</b></p><p><b>　　硬件設計</b></p><p><b>　　電機驅動電路</b></p><p>　　電機驅動電路由H橋驅動電路改進而成。見圖5。</p><p><b>　　圖5電機驅動電路</b&

16、gt;</p><p><b>　　H橋驅動電路原理</b></p><p>　　電路得名于“H橋驅動電路”是因為它的形狀酷似字母H。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠，見圖6。</p><p>　　H橋式電機驅動電路包括4個三極管和一個電機。要使電機運轉，必須導通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左

17、至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。</p><p><b>　　圖6H橋驅動電路</b></p><p>　　要使電機運轉，必須使對角線上的一對三極管導通。例如，4.5所示，當Q1管和Q4管導通時，電流就從電源正極經Q1從左至右穿過電機，然后再經Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅動電機順時針轉動。當三極管Q1和Q4導通時，電流將從左至右流

18、過電機，從而驅動電機按特定方向轉動。見圖7。</p><p>　　圖7橋電路驅動電機順時針轉動</p><p>　　圖4.6所示為另一對三極管Q2和Q3導通的情況，電流將從右至左流過電機。當三極管Q2和Q3導通時，電流將從右至左流過電機，從而驅動電機沿另一方向轉動（電機周圍的箭頭表示為逆時針方向）。見圖8。</p><p>　　圖8橋電路驅動電機逆時針轉動</

19、p><p>　　H橋驅動電路電路改進</p><p>　　增加兩組三極管可以穩(wěn)定電路，并減少電路的復雜性。使用兩個與門控制電機的正反轉輸入。每個與門輸入端接PWM端和正/反轉的高電平輸入?？梢赃_到穩(wěn)定控制的目的。</p><p><b>　　單片機及控制電路</b></p><p>　　單片機控制電路見圖9。</p&g

20、t;<p>　　圖9單片機控制電路圖</p><p>　　在整個控制電路中，有下面三部分組成。</p><p><b>　　時鐘電路</b></p><p>　　時鐘電路用來提供單片機的時鐘頻率。見圖10。</p><p><b>　　圖10時鐘電路圖</b></p>&

21、lt;p><b>　　復位電路</b></p><p>　　復位電路用來給單片機復位，見圖11。</p><p><b>　　圖11復位電路圖</b></p><p><b>　　控制信號輸入電路</b></p><p>　　用來輸入控制電機的控制信號，見圖12。<

22、/p><p><b>　　圖12控制電路圖</b></p><p>　　由上至下依次為加速鍵、減速鍵、正反轉控制鍵。</p><p><b>　　單片機介紹</b></p><p>　　單片機（Microcontroller Unit）是把微型計算機主要部分都集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機。圖4.1

23、中表示單片機的典型結構圖。由于單片機的高度集成化，縮短了系統(tǒng)內的信號傳送距離，優(yōu)化了結構配置，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度，同時它的指令系統(tǒng)又很適合于工業(yè)控制的要求，所以單片機在工業(yè)過程及設備控制中得到了廣泛的應用。見圖13。</p><p><b>　　圖13單片機結構圖</b></p><p><b>　　單片機的應用系統(tǒng)</b><

24、;/p><p>　　單片機在進行實時控制和實時數(shù)據(jù)處理時，需要與外界交換信息。人們需要通過人機對話，了解系統(tǒng)的工作情況和進行控制。單片機芯片與其它CPU比較，功能雖然要強得多，但由于芯片結構、引腳數(shù)目的限制，片內ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構成實際的應用系統(tǒng)時需要加以擴展，以適應不同的工作情況。單片機應用系統(tǒng)的構成基本見圖14所示。</p><p>　　圖14單片機的應用系統(tǒng)<

25、/p><p>　　單片機應用系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置的狀況，可以分為最小應用系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)、典型應用系統(tǒng)。對于片內有ROM/EPROM的芯片來說,最小應用系統(tǒng)即為配有晶體振蕩器、復位電路和電源的單個芯片；對與片內沒有ROM/EPROM芯片來說，其最小應用系統(tǒng)除了應配置上述的晶振、復位電路和電源外，還應配備EPROM或EEPROM作為程序存儲器使用。</p><p><b>　　

26、AT89C51簡介</b></p><p>　　AT89C51的主要參數(shù)如表1所示：</p><p>　　表1AT89C51的主要參數(shù)</p><p>　　AT89C51含EPROM電可編閃速存儲器。有兩級或三級程序存儲器保密系統(tǒng)，防止EPROM中的程序被非法復制。不用紫外線擦除，提高了編程效率。程序存儲器EPROM容量可達20K字節(jié)。</p>

27、;<p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多

28、嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其引腳見圖15所示。</p><p>　　圖15單片機的引腳排列</p><p><b>　　管腳說明</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p&g

29、t;<p>　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。</p><p>　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸

30、出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。</p><p>　　P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是

31、由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下

32、拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p><b>　　P3口管腳備選功能</b></p><p>　　P3.0RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1TXD（串行輸出口）</p><

33、;p>　　P3.2/INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3/INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4T0（記時器0外部輸入）</p><p>　　P3.5T1（記時器1外部輸入）</p><p>　　P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）</p><p>　　P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲

34、器讀選通）</p><p>　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出

35、正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間

36、，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p>&

37、lt;p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b>　　I/O口引腳：</b></p><p>　　a：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復用；</p><p>　　b：P1口，8

38、位準雙向I/O口；</p><p>　　c：P2口，8位準雙向I/O口，與地址總線（高8位）復用；</p><p>　　d：P3口，8位準雙向I/O口，雙功能復用口。</p><p><b>　　振蕩器特性</b></p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。

39、石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b>　　芯片擦除：</b></p><p>　　整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯

40、片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。</p><p><b>　　程序設計</b

41、></p><p>　　本次課程設計直流電機的控制程序利用C語言編程。C語言語句少但是靈活度高，相對于針對過程的言語相比于非結構化言語條理性很好接近人類的邏輯思維，相比于模塊化言語和面向對象的言語他又比較接近底層的一些東西，其效率較高（只比匯編低%10~20），其移植性較好。</p><p><b>　　本設計程序如下：</b></p><p

42、>　　#include < reg51.h ></p><p>　　#include < intrins.h ></p><p>　　sbit K1 =P1^5 ;</p><p>　　sbit K2 =P1^6 ;</p><p>　　sbit K3 =P1^7 ;</p><p>

43、;　　sbit CLK=P2^0 ;</p><p>　　sbit ZZ =P2^1 ;</p><p>　　sbit ZF =P2^2 ;</p><p>　　unsigned char PWMH=0x00;</p><p>　　unsigned char PWML=0x0F;</p><p>　　void d

44、elay(unsigned char m)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　while(m--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<5;i++

45、);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TR1=0 ;

46、</b></p><p>　　TH0=0x00 ;</p><p>　　TL0=0x00 ;</p><p>　　TH1=PWMH ;</p><p><b>　　TL1=PWML;</b></p><p><b>　　TR1=1 ;</b></p>

47、<p><b>　　CLK=0 ;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void timer1() interrupt 3</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TR1=0 ;</b&g

48、t;</p><p><b>　　CLK=1 ;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　P0=0x00;</b&

49、gt;</p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P2=0x00;</b></p><p><b>　　P3=0x00;</b></p><p><b>　　CLK=0; </b></p><p

50、>　　TMOD=0x11 ;</p><p>　　TH0=0x00 ;</p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p>　　TH1=PWMH ; </p><p>　　TL1=PWML ;</p><p><b>　　EA=1;<

51、/b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　TR0=1 ;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p&

52、gt;　　{ if (K3==0)</p><p><b>　　{ZZ=1;</b></p><p><b>　　ZF=0;}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{ZZ=0;</b></p>

53、<p><b>　　ZF=1;}</b></p><p><b>　　if(K1==1)</b></p><p>　　{ delay(1);</p><p><b>　　PWML++;</b></p><p>　　if(PWML==0x00)</p>

54、<p><b>　　{PWMH++;}</b></p><p>　　if (PWMH==0xFF)</p><p>　　{PWMH=0xFE;}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(K2==1)</b></p>

55、<p>　　{ delay(1);</p><p><b>　　PWML-- ;</b></p><p>　　if (PWML==0x00)</p><p>　　{PWMH--;} </p><p>　　if (PWMH==0x00)</p><p>　　{PWMH=0x01;}

56、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　主程序設計</b></p><p>　　主程序分為兩部分，一為定義說明程序，二為執(zhí)

57、行主程序</p><p><b>　　定義說明程序</b></p><p>　　#include < reg51.h ></p><p>　　#include < intrins.h ></p><p>　　sbit K1 =P1^5 ;</p><p>　　sbit

58、K2 =P1^6 ;</p><p>　　sbit K3 =P1^7 ;</p><p>　　sbit CLK=P2^0 ;</p><p>　　sbit ZZ =P2^1 ;</p><p>　　sbit ZF =P2^2 ;</p><p>　　本程序用來說明程序所調用的函數(shù)庫和定義單片機的輸出接口名稱。&

59、lt;/p><p><b>　　執(zhí)行主程序</b></p><p>　　unsigned char PWMH=0x00;</p><p>　　unsigned char PWML=0x0F;</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{ </b>&

60、lt;/p><p><b>　　P0=0x00;</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P2=0x00;</b></p><p><b>　　P3=0x00;</b></p><p>

61、<b>　　CLK=0; </b></p><p>　　TMOD=0x11 ;</p><p>　　TH0=0x00 ;</p><p><b>　　TL0=0x00;</b></p><p>　　TH1=PWMH ; </p><p>　　TL1=P

62、WML ;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　ET1=1;</b></p><p><b>　　TR0=1 ;</b></p><p>&

63、lt;b>　　while(1)</b></p><p>　　{ if (K3==0)</p><p><b>　　{ZZ=1;</b></p><p><b>　　ZF=0;}</b></p><p><b>　　else</b></p>&l

64、t;p><b>　　{ZZ=0;</b></p><p><b>　　ZF=1;}</b></p><p><b>　　if(K1==1)</b></p><p>　　{ delay(1);</p><p><b>　　PWML++;</b>&

65、lt;/p><p>　　if(PWML==0x00)</p><p><b>　　{PWMH++;}</b></p><p>　　if (PWMH==0xFF)</p><p>　　{PWMH=0xFE;}</p><p><b>　　}</b></p><

66、p><b>　　if(K2==1)</b></p><p>　　{ delay(1);</p><p><b>　　PWML-- ;</b></p><p>　　if (PWML==0x00)</p><p>　　{PWMH--;} </p><p>　　if (

67、PWMH==0x00)</p><p>　　{PWMH=0x01;}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　本程序有兩個功能，第一個功能用來檢測正/反轉

68、開關的狀態(tài)然后輸出電機的控制信號，第二個功能是用來檢測加/減速開關的轉臺后設置延時器的定時基時，方便定時程序調用。</p><p><b>　　子程序設計</b></p><p>　　包括三個部分，分別為定義延時程序函數(shù)、定時器1中斷服務程序、定時器2中斷服務程序。</p><p><b>　　定義延時程序函數(shù)</b>&l

69、t;/p><p>　　void delay(unsigned char m)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　while(m--)</p><p><b>　　{</b></p>&l

70、t;p>　　for(i=0;i<5;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　本條子程序定義了函數(shù)delay的用法，在proteus中并沒有delay函數(shù)，為了下面的定時程序中可以方便的應用delay函數(shù)，本處需先做定義。</p>

71、<p>　　定時器1中斷服務程序</p><p>　　void timer0() interrupt 1</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TR1=0 ;</b></p><p>　　TH0=0x00 ;</p><p>　

72、　TL0=0x00 ;</p><p>　　TH1=PWMH ;</p><p><b>　　TL1=PWML;</b></p><p><b>　　TR1=1 ;</b></p><p><b>　　CLK=0 ;</b></p><p><b&

73、gt;　　}</b></p><p>　　本條程序控制單片機的中斷行為。</p><p>　　定時器2中斷服務程序</p><p>　　void timer1() interrupt 3</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　TR1=0 ;&l

74、t;/b></p><p><b>　　CLK=1 ;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　本條程序控制單片機的中斷行為。</p><p><b>　　調速原理</b></p><p>　　單片機直流電機調速簡介：單

75、片機直流調速系統(tǒng)可實現(xiàn)對直流電動機的平滑調速。本系統(tǒng)以89C51單片機為核心，通過單片機控制，C語言編程實現(xiàn)對直流電機的平滑調速。</p><p>　　系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機調速系統(tǒng)以單片機系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM的原理，以直流電機電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速為依據(jù)，實現(xiàn)對直流電動機的平滑調速，并通過單片機控制速度的變化。本文所研究的直流電機調速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分

76、組成。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到控制器自動對電機速度的有效控制。</p><p>　　PWM（脈沖寬度調制）原理</p><p>　　PWM（脈沖寬度調制）是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，改變負載兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調整方法。

77、PWM可以應用在許多方面，比如：電機調速、溫度控制、壓力控制等等。</p><p>　　PWM（脈沖寬度調制）的原理：其控制方式就是依靠對逆變電路開關器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個周期中產生多個脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進行調制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可

78、改變輸出頻率。</p><p>　　例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于∏/n，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點和相應正弦等分的中點重合，且使矩形脈沖和相應正弦部分面積（即沖量）相等，就得到一組脈沖序列，這就是PWM波形。可

79、以看出，各脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦的負半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。</p><p>　　在PWM波形中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅值時，只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度即可，因此在交－直－交變頻器中，PWM逆變電路輸出的脈沖電壓就是直流側電壓的幅值。</p><p>　　根據(jù)上述原理，在

80、給出了正弦波頻率，幅值和半個周期內的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準確計算出來。按照計算結果控制電路中各開關器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。</p><p>　　PWM（脈沖寬度調制）特點</p><p>　　在PWM驅動控制的調整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”

81、來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉速。也正因為如此，PWM又被稱為“開關驅動裝置”。4.9所示：</p><p><b>　　PWM方波</b></p><p>　　設電機始終接通電源時，電機轉速最大為Vmax，設占空比為D=t1/T，則電機的平均速度為Va=Vmax*D，其中Va指的是電機的平均速度；Vmax是指電機在全通電時的最大速度；D=t1/T

82、是指占空比。</p><p>　　由上面的公式可見，當我們改變占空比D=t1/T時，就可以得到不同的電機平均速度Vd，從而達到調速的目的。嚴格來說，平均速度Vd與占空比D并非嚴格的線性關系，但是在一般的應用中，我們可以將其近似地看成是線性關系。</p><p><b>　　調試與仿真</b></p><p>　　KeilC51軟件提供豐富的庫函

83、數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEIL C51編譯器由uVision2集成開發(fā)環(huán)境與編輯器和調試器以及C51編譯器組成。其中uVision2集成開發(fā)環(huán)境中的工程(project)是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成的;編輯器和

84、調試器包括源代碼編輯器、斷點設置、調試函數(shù)語言、變量和存儲器。</p><p>　　Proteus軟件是一種低投資的電子設計自動化軟件，提供可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗

85、，盡可能減少儀器對測量結果的影響，Proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。提供Schematic Drawing、SPICE仿真與PCB設計功能，同時可以仿真單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分II

86、C器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。一臺計算機、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實驗教程，就可相當于一個設備先進的實驗室。以虛代實、以軟代硬，就建立一個完善的虛擬實驗室。在計算機上學習電工基礎，模擬電路、數(shù)字電路、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李靜.快速學通51單片機C語言程序設計[M].北京：人民郵電出版社