pwm數(shù)字直流電機調(diào)速畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計）</p><p><b>　　(2015屆)</b></p><p>　　PWM數(shù)字直流電機調(diào)速</p><p>　　院 系 電子信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p>　　姓 名 *

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　2014年5月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄II</b></p><

3、;p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1緒論3</b></p><p><b>　　1.1研究背景3</b></p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>

4、　　1.3 研究的目的與意義2</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體設(shè)計3</b></p><p>　　2.1 設(shè)計要求3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案3</p><p>　　2.2.1系統(tǒng)框圖3</p><p>　　2.2.2主控芯片選擇4</p><

5、;p>　　2.2.3電機調(diào)速模塊的選擇5</p><p>　　2.2.4PWM調(diào)速方式的選擇5</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計6</b></p><p>　　3.1最小系統(tǒng)設(shè)計6</p><p>　　3.1.1復(fù)位電路7</p><p>　　3.1.2晶振電路7<

6、;/p><p>　　3.2鍵盤控制電路8</p><p>　　3.3直流電機電機驅(qū)動電路9</p><p>　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計10</p><p>　　4.1 主程序流程圖10</p><p>　　4.2 讀按鍵子程序流程圖11</p><p>　　4.3 按鍵處理子程序流程圖12&

7、lt;/p><p>　　4.4 電機控制中斷程序流程圖13</p><p>　　5系統(tǒng)調(diào)試與改進15</p><p>　　5.1 調(diào)試與改進15</p><p>　　5.2 運行結(jié)果16</p><p><b>　　結(jié)論與展望19</b></p><p><

8、b>　　致謝20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p>　　附錄A：系統(tǒng)原理圖22</p><p>　　附錄B：系統(tǒng)PCB圖23</p><p>　　附錄C：系統(tǒng)源程序24</p><p><b>　　摘 要</b&

9、gt;</p><p>　　本文是基于對直流電機PWM調(diào)速器設(shè)計的研究，主要實現(xiàn)對直流電機的控制。本設(shè)計主要是實現(xiàn)PWM調(diào)速器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、減速、加速、停止的五大操作。并實現(xiàn)電路的仿真并設(shè)計實際電路進行控制。為實現(xiàn)系統(tǒng)的微機控制，在設(shè)計中，采用了STC89C51單片機作為整個控制系統(tǒng)的控制電路的核心部分，驅(qū)動模塊，實現(xiàn)通過PWM波對電動機轉(zhuǎn)速參數(shù)的改變和測量；由命令輸入模塊、H型驅(qū)動模塊組成。采用帶中斷的獨立式鍵

10、盤作為命令的輸入，單片機在程序控制下，不斷給電路發(fā)送PWM波形，完成電機正反轉(zhuǎn)控制.是通過H型驅(qū)動電路，采用PWM調(diào)速方式，通過改變PWM的占空比從而改變電動機的電樞電壓，進而實現(xiàn)對電動機的調(diào)速。設(shè)計的整個控制系統(tǒng)，在硬件結(jié)構(gòu)上采用了大量的集成電路模塊，大大簡化硬件電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使整個系統(tǒng)的性能得到提高。</p><p><b>　　Abstract</b></p&

11、gt;<p>　　This article is a DC motor PWM speed control design study, the main achievement of motor control. This course is primarily designed to achieve PWM speed controller for forward and reverse, acceleration, d

12、eceleration, and stop such an operation. And to achieve the circuit simulation. To achieve system, microcomputer control, in the design, using STC89C51 microcontroller control system as a whole, the core of the control c

13、ircuit drive module enables the motor speed parameter display and measuremen</p><p>　　Key words: STC89C51 microcontroller; PWM speed; positive inversion control</p><p><b>　　1緒論</b>&l

14、t;/p><p><b>　　1.1研究背景</b></p><p>　　在電氣行業(yè)中，隨著各項技術(shù)水平的不斷提高，使得傳統(tǒng)工藝有了深層次的提高，對人類的生產(chǎn)與生活，產(chǎn)生了深刻且深遠(yuǎn)的影響，已經(jīng)與我們息息相關(guān)。</p><p>　　當(dāng)需要良好的啟動，制動性能，并需要大范圍內(nèi)平滑調(diào)速時，直流電機是一個很好地選擇，因此在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖

15、動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。而且從自動控制的角度看 ，直流調(diào)速還是交流調(diào)速，電機拖動與基礎(chǔ)都是該領(lǐng)域的基礎(chǔ)。由模擬電路、運算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成的直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)大多數(shù)都為早期的控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜,功能單一,而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy, 觸發(fā)精度易受電網(wǎng)電壓波動的影響，觸發(fā)脈沖不對稱度較大，調(diào)節(jié)器中的運算放大器，因網(wǎng)壓和溫度變化引起的漂移會產(chǎn)生運算誤差，模擬器件老化也會引起運算誤差，甚至使已

16、經(jīng)整定好的系統(tǒng)性能變差，這些都使直流電機控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍被阻礙。隨著單片機及一系列可編程邏輯控制器的發(fā)展，許多控制功能及其算法，均可使用軟件技術(shù)來完成，大大的提高了電機控制的靈活性，快速性，使系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定而且使系統(tǒng)能達到了更高的性能,從而大大節(jié)約了人力資源,降低了系統(tǒng)成本,有效地提高了工作效率。</p><p>　　單片機具有小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、可靠性好、適應(yīng)溫度范圍寬、易擴展、控制功能強等

17、優(yōu)點，模擬電路常常有復(fù)雜的電路功能，如果構(gòu)成控制器，就需要很多電子元件，單片機的使用，很好地改變了這種現(xiàn)狀，電路簡單，成為了很大的優(yōu)點，單片機形成的控制器，可以使用軟件實現(xiàn)復(fù)雜的控制。單片機內(nèi)部就像計算機一樣，有很強的邏輯功能，而且運算速度快，擁有大量的存儲單元。單片機的控制系統(tǒng)有較好的靈活性。同時可以適應(yīng)在系統(tǒng)改變時，可以實現(xiàn)不同功能，實現(xiàn)不斷變換參數(shù)，使系統(tǒng)更優(yōu)化。在此期間改變系統(tǒng)的功能，同時可以實現(xiàn)數(shù)字化控制，減小模擬信號控制間相

18、互干擾，減小模擬信號產(chǎn)生溫漂等不穩(wěn)定因素。單片機的使用有效的改變了零點漂移問題,無論被控量的大小,都可以保證足夠的控制精度可提供人機界面,多機聯(lián)網(wǎng)工作等優(yōu)點。所以在電氣傳動實時控制系統(tǒng)中受到重視和普遍應(yīng)用。利用單片機邏輯功能強和軟件靈活的優(yōu)點，不僅可使很多控制硬件軟件化，便于參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整，而且可以同時對系統(tǒng)工作中的各種信息數(shù)據(jù)進行診斷、檢測和及時處理，加強了實時維護和提高了控制系統(tǒng)的可靠性。它的發(fā)展趨勢將是向大容量、高性能化、外圍電

19、路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國直流電機的研究及制造起始于建國初期，從50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研機構(gòu)為研究一些裝置而使用或開發(fā)少量產(chǎn)品。我國在建國初期后開始大量生產(chǎn)和應(yīng)用直流電機，例如江蘇、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生產(chǎn)，而且都在各行業(yè)使用，其中的驅(qū)動電路所有半導(dǎo)體器件都是完全國產(chǎn)化的，還有各種邏輯運算

20、電路，同時還有電容耦合而構(gòu)成的計數(shù)器，各種觸發(fā)器以及分配器。。至80年代中期以來，由于直流電機精確模型做了大量研究工作，各種混合式直流電機及驅(qū)動器作為產(chǎn)品廣泛利用。</p><p>　　在國外在一種減小成本等問題上，提出了更為嚴(yán)格的要求，各種電路的成本，效率等一些列工業(yè)化需求上，要求更為廉價的產(chǎn)品的出現(xiàn)，但同時需要增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品要求，直流電機還有廣泛的應(yīng)用市場，但是大扭矩直流電機相比直流電動機成本較高，素

21、以直流電機技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)高。一些少數(shù)高級的應(yīng)用，就用空心轉(zhuǎn)杯電機，交流電機。國外在小功率的場合，還使用直流電機，例如一些工業(yè)器材，工業(yè)生產(chǎn)裝備，打印機，復(fù)印件，速印機，銀行自動柜員機。目前,生產(chǎn)直流電機的廠家的確不少，但具有專業(yè)技術(shù)人員，能夠自行開發(fā)，研制的廠家卻非常少，大部分的廠家只一、二十人，連最基本的設(shè)備都沒有。僅僅處于一種盲目的仿制階段。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。雖然直流電機已被廣泛地應(yīng)用，但直流電機并不能象普通的

22、直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好直流電機卻非易事，它涉及到機械、電機、電子及計算機等許多專業(yè)知識。</p><p>　　1.3 研究的目的與意義</p><p>　　近年來，科技發(fā)展的越來越快，直流電機具有良好的起動特性和調(diào)速特性。其中調(diào)速平滑，方便，可實現(xiàn)頻繁的無極快速起動、制動和反轉(zhuǎn)，能承受很大負(fù)載，需要滿足生產(chǎn)過程自

23、動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用場合的不斷擴大，從而對直流電機提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速、改變電壓調(diào)速等技術(shù)已經(jīng)不能完成時代所賦予的任務(wù)了，PWM波調(diào)速的方法的發(fā)現(xiàn)，滿足了時代的要求。</p><p>　　采取傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)主要有以下的缺陷：模擬電路所使用的模擬信號很容易受到干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，從而很容易隨時間飄移，會產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及溫度漂移等。而用PWM技術(shù)

24、后，避免上述的缺點，不僅簡化了電路還實現(xiàn)了通過電力電子器件改變開關(guān)頻率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性還有抗干擾能力。同時還有模擬信號的不穩(wěn)定性很好地被數(shù)字信號所取代，很大程度地節(jié)約了成本。隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，科技的進步，在很多場合，都要求有直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)來進行調(diào)速，諸如汽車行業(yè)中的各種風(fēng)扇、刮水器、噴水泵、熄火器、反視鏡、賓館中的自動門、自動門鎖、自動窗簾、自動給水系統(tǒng)、柔巾機、導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、艦艇、飛機、坦克、火

25、箭、雷達、戰(zhàn)車等場合。</p><p><b>　　2系統(tǒng)總體設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計要求</b></p><p>　　本論文所選的直流電機，鍵盤向單片機輸入相應(yīng)控制指令，由單片機通過P2.3與P2.4其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過信號放大、驅(qū)動H型橋式電動機控制電

26、路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制本設(shè)計的目的是以單片機為核心設(shè)計出一個單片機控制直流電機的控制系統(tǒng)。主要實現(xiàn)功能：</p><p>　　5個按鍵控制整個電路，對應(yīng)功能分別是：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)位、速度加、速度減；</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案</p><p><b>　　2.2.1系統(tǒng)框圖</b></p><p>

27、　　硬件主要以單片機為核心，本次設(shè)計選用的直流電機，通過軟件和硬件的結(jié)合改變PWM波控制直流電機的啟停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速功能。主要通過三大塊來設(shè)計，包括驅(qū)動電路的設(shè)計和按鍵部分是設(shè)計。</p><p>　　本設(shè)計的系統(tǒng)總框圖如圖2-1所示</p><p>　　圖2-1 總體設(shè)計框圖</p><p>　　2.2.2主控芯片選擇</p><p&

28、gt;　　單片機在中國市場上任然是應(yīng)用最廣泛的一種芯片，其作為微型計算機的一個重要分支，在控制領(lǐng)域里應(yīng)用及其廣泛，故也可稱為微控制器。大多數(shù)單片機都是由集成電路芯片組成，內(nèi)部包含著計算機的基本功能部件，如處理器，存儲器和I/O接口電路等。通過擴張的外圍設(shè)備組成一個完整的控制系統(tǒng)。然而單片機往往不能滿足控制系統(tǒng)的要求，需要增強單片機的性能，從而市場上出現(xiàn)了各種增強型單片機來滿足市場的要求。有增加ROM來增強速度，有改變工作電壓來增強穩(wěn)定性

29、，有的也增強輔助功能，如增加各種接口等輔助模塊來增強其性能。單片機在相對發(fā)展時間上看上去，發(fā)展時間較長，從最初可以支持簡單易學(xué)的編程語言，從匯編到現(xiàn)在的C語言等其他單片機支持的語言，同時還有各種編程與其相適應(yīng)的工具，并有大量的知道資料，指引其適合市場發(fā)展。同時單片機可以在大多數(shù)溫度下工作，并且較穩(wěn)定和一定的抗干擾能力。單片機在工業(yè)上，商業(yè)上，軍工產(chǎn)品上使用在功耗和抗干擾方面，本控制系統(tǒng)的要求都不高，一般的單片機芯片都能滿足要求。<

30、/p><p>　　鑒于以上單片機的有點，STC89C51單片機具有單片機的優(yōu)點同時兼容性比較好，因此作為主控芯片，且足夠本設(shè)計運行，且價格便宜，下載程序方便。</p><p>　　2.2.3電機調(diào)速模塊的選擇</p><p>　　方案一：可以采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器改變直流電機的電壓，從而達到調(diào)速的目的。但是又具有局限性，電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格

31、比較昂貴。然而最大的局限性在于大多數(shù)電動機的電阻很小，但電流很大；這樣分壓不僅會降低直流電機的工作效率，而且在大多數(shù)情況下很難實現(xiàn)。</p><p>　　方案二：繼電器的出現(xiàn)，出現(xiàn)了對電動機新的控制方法，對電動機開或關(guān)進行控制，速度的變換可以通過控制器的開合關(guān)來控制。但是也有其優(yōu)缺點，優(yōu)點是電路較為簡單，但是響應(yīng)時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高也成為了它的致命缺點。</p><p&

32、gt;　　方案三：還有采用由晶閘管和二極管組成的H型PWM電路。晶閘管和二極管的組合導(dǎo)通狀態(tài)，使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，電動機的轉(zhuǎn)速和方向被控制，不同狀況下，H型電路工作效率不同，在飽和截止?fàn)顟B(tài)下，能實現(xiàn)電機很好地控制，電子器件的使用，極大地提高了控制速度和穩(wěn)定性，是一種被廣泛采用的一種PWM調(diào)速技術(shù)。</p><p>　　對于上面三種方案的分析可知，方案三具有很好地適用于本系統(tǒng)的設(shè)計，能滿足設(shè)計的要求，能

33、提高其系統(tǒng)的各種性能。</p><p>　　2.2.4PWM調(diào)速方式的選擇</p><p>　　脈寬調(diào)制（PWM）：脈寬調(diào)制是一種新型控制方法，是一種不改變脈沖周期，只改變輸出電壓半個周期內(nèi)，改變其寬度并與整個周期內(nèi)形成一個占空比，在改變占空比的時候，實現(xiàn)控制效果。但是在此期間電壓的幅值不變的情況下，實現(xiàn)變壓的效果。如果改變周期，就可以實現(xiàn)變頻變壓。這種方法稱為PWM（Pule Width

34、 Modulation）調(diào)制，PWM調(diào)制可以直接在逆變器中完成電壓與頻率的同時變化，控制電路比較簡單。</p><p>　　方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是指一個脈沖周期內(nèi)，電機的轉(zhuǎn)速和方向通過兩個高低信號的切換來改變，單片機輸出信號帶達到這種目的。</p><p>　　方案二：單極性工作制。這種方法雖然也是兩個控制輸出，但是兩個輸出信號形式的不同來改變電機的轉(zhuǎn)速和方向。通過兩口的低電

35、平和PWM波的切換來改變。</p><p>　　從上面的分析上看，鑒于操作應(yīng)該簡單等要求，可以使用單極性工作制。</p><p><b>　　3系統(tǒng)硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1最小系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　單片機最小系統(tǒng)，或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成

36、的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、晶振電路、復(fù)位電路。下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖。</p><p>　　圖3-1單片機的最小系統(tǒng)</p><p><b>　　3.1.1復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機在系統(tǒng)運行過程中，不同的工作電壓可以達到不同的效果，保持工作時的一個電壓，若超過

37、或者低于一定范圍內(nèi)的電壓單片機才能正常工作，因此在某個范圍的電壓稱為復(fù)位電壓，通常單片機內(nèi)都是時序數(shù)字電路，因此超過復(fù)位電壓或者低于復(fù)位電壓，單片機才能有穩(wěn)定的時鐘信號，才能正常工作。單片機復(fù)位在系統(tǒng)中極其重要，就好像電腦死機一樣，必須需要重啟功能才能恢復(fù)系統(tǒng)的正常運行，單片機也一樣，當(dāng)系統(tǒng)程序跑飛等其他情況就需要使程序重新開始運行，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定。</p><p>　　復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。&

38、lt;/p><p>　　(1)上電復(fù)位：上電復(fù)位顧名思義為高電平復(fù)位，當(dāng)復(fù)位引腳接入一定電壓，并和電阻、電容形成一個回路，保證在商店過程中形成高電平，通常電阻和電容的典型值為10K和10uF。</p><p>　　(2)按鍵復(fù)位：是指在鍵盤操作下形成高電平，也就是相當(dāng)于有一個開關(guān)，開關(guān)的閉合與否決定了復(fù)位引腳是否為高電平，其中電路中有一個電容，通過電壓的充電來保持單片機復(fù)位。</p>

39、;<p>　　本系統(tǒng)采用按鍵復(fù)位，在單片機啟動0.1S后，電容C兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這是時候10K電阻兩端的電壓接近于0V，RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在0.1S內(nèi)，從5V釋放到變?yōu)榱?.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候10K電阻兩端的電壓為

40、3.5V，甚至更大，所以RST引腳又接收到高電平。單片機系統(tǒng)自動復(fù)位。</p><p><b>　　3.1.2晶振電路</b></p><p>　　晶振是電路中常用用的時鐘元件,全稱是叫晶體震蕩器，在單片機系統(tǒng)里晶振的作用非常大，他結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時鐘頻率越高，那單片機的運行速

41、度也就越快。</p><p>　　晶振的使用，使單片機在運行過程中擁有穩(wěn)定的狀態(tài)，晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。晶振作為系統(tǒng)的時鐘信號，通常與單片機系統(tǒng)內(nèi)各部分保持同步。 </p><p>　　晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供</p><p>　　單片機的腳

42、XTAL0和腳XTAL1構(gòu)成的振蕩電路時，晶振組成的電路是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，但是不影響系統(tǒng)內(nèi)部的穩(wěn)定，改變這種情況，通常運用電容來改變和消除諧波。</p><p><b>　　3.2鍵盤控制電路</b></p><p>　　鍵盤相當(dāng)于人的眼睛，鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。但是鍵盤實質(zhì)是一組按鍵開關(guān)的集

43、合。通過運用機械原理的開關(guān)來達到控制的效果，在實際情況中防止鍵盤的震蕩，因為機械方面的原因，在按鍵盤過程中，由于時間和機械原因，會產(chǎn)生一定的抖動，按下時和松開始均產(chǎn)生抖動且為無效狀態(tài)，在其兩者時間差中才可以產(chǎn)生有效狀態(tài)，因此需要一個延時狀態(tài)，來消除抖動。</p><p>　　根據(jù)按鍵的閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。輸出電壓的檢測，便可以判斷鍵盤按鍵是否按下，但是必須擁有用一定的方法對鍵盤進行

44、掃描。在本設(shè)計的系統(tǒng)中，鍵盤的按鍵是否按下及其機械原因，為了防止外界條件的干擾，確保每次按鍵有效，必須要消除抖動?，F(xiàn)在主要消除按鍵抖動有硬件、軟件兩種方法。但是硬件消抖電路設(shè)計復(fù)雜，且不合實際情況，在此不再詳細(xì)敘述；然而軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。其原理是在第一次檢測到有鍵按下時，執(zhí)行一段延時程序后在確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動的影響。其原理圖如圖3.2所示:&l

45、t;/p><p>　　圖3-2 鍵盤控制模塊原理圖</p><p>　　3.3直流電機電機驅(qū)動電路</p><p>　　電動機PWM驅(qū)動模塊的電路設(shè)計與實現(xiàn)具體電路見下圖。本電路采用的是基于PWM原理的H型橋式驅(qū)動電路。</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　電機控制

46、系統(tǒng)的軟件需要同時完成讀取鍵盤、處理鍵盤、控制直流電機電機轉(zhuǎn)動等任務(wù)，這就必須通過中斷技術(shù)來實現(xiàn)。</p><p>　　在本設(shè)計中，主程序采用查詢方式掃描鍵盤端口，檢測按鍵動作是否發(fā)生，若有按鍵動作則處理鍵盤，根據(jù)按鍵值修改相應(yīng)參數(shù)值，實現(xiàn)鍵盤的實時處理功能。定時器0中斷服務(wù)程序控制直流電機的轉(zhuǎn)動；根據(jù)轉(zhuǎn)動方向控制位的值，控制脈沖信號循環(huán)移動的方向，達到對轉(zhuǎn)動方向控制的目的。</p><p&g

47、t;　　4.1 主程序流程圖</p><p>　　系統(tǒng)分為電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、電機加速與電機減速的幾部分組成，其主程序框圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 直流電機主程序流程圖</p><p>　　4.2 讀按鍵子程序流程圖</p><p>　　按鍵采用掃描的方法，掃描時間的不同和不同時間的檢測與初始值相比，如果相等則說明沒有

48、鍵按下，不相等則表示已經(jīng)按了但是需要一定的時間來判斷，以便確認(rèn)是否真的有鍵按下。延時10ms后再次掃描，第二次與初始值比較，若相等則表明前一次比較不相等是由抖動產(chǎn)生；如果相等則表明確實有鍵按下。執(zhí)行鍵盤之程序里的指令，將相應(yīng)的變量值改變，為鍵盤處理子程序做準(zhǔn)備。如圖4-2所示:</p><p>　　圖4-2 掃描鍵盤字程序流程圖</p><p>　　4.3 按鍵處理子程序流程圖</

49、p><p>　　按鍵處理子程序流程圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3鍵盤處理子程序流程圖</p><p>　　直流電機的啟?？刂仆ㄟ^啟停定時器T0來實現(xiàn)，因為定時器T0控制著脈沖信號的輸出，關(guān)閉定時器T0也就阻止了脈沖信號的輸出。</p><p>　　4.4 電機控制中斷程序流程圖</p><p>　　定時器

50、中斷0服務(wù)程序流程圖如圖4-4所示:</p><p>　　圖4-4定時器中斷0服務(wù)程序流程圖</p><p>　　定時器中斷0服務(wù)程序的中斷時間由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速決定。進入中斷程序后，首先要保護現(xiàn)場，再根據(jù)當(dāng)前值設(shè)置TH0和TL0的值。然后判斷轉(zhuǎn)動方向控制位的值，最后恢復(fù)現(xiàn)場，返回，等待下次中斷。</p><p>　　通過用當(dāng)前轉(zhuǎn)速控制中斷時間，控制了脈沖的輸出頻率，也就

51、到達了直流電機轉(zhuǎn)動速度的目的；通過檢測方向控制位的電平，控制了直流各引出端的接通順序，也就到實現(xiàn)了直流電機轉(zhuǎn)動方向的控制。</p><p><b>　　5系統(tǒng)調(diào)試與改進</b></p><p><b>　　調(diào)試與改進</b></p><p>　　軟件測試的時候也有些問題，主要有：</p><p>　

52、　1.軟件去抖方式，和時間的控制。</p><p>　　2.控制直流電機轉(zhuǎn)動的程序段完成后，調(diào)試發(fā)現(xiàn)對直流電機速度的控制范圍過小，查閱資料后發(fā)現(xiàn)設(shè)計思路不太合理，原先的設(shè)計思路是用主程序控制直流電機轉(zhuǎn)動，采用延時方式控制直流電機速度，由定時器處理鍵盤；改進程序，主程序用來處理鍵盤，由定時器控制直流電機轉(zhuǎn)動，直流電機轉(zhuǎn)動速度由定時器定時時間決定。問題得到解決，不僅擴大了直流電機速度的控制范圍，也使得單片機對直流電機

53、速度的控制更加精確。</p><p>　　由于編譯只能檢查是否存在語法錯誤，所以還要看是否存在邏輯錯誤。程序修改好以后，當(dāng)顯示編譯0錯誤，0警告的時候，這說明已經(jīng)沒有語法錯誤了，是否有邏輯錯誤還要看接上電路板通過仿真以后，直流電機能否正常轉(zhuǎn)動，顯示是否正常。</p><p><b>　　5.2 運行結(jié)果</b></p><p><b&g

54、t;　　電機正轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　電機反轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　電機停止</b></p><p><b>　　結(jié)論與展望</b></p><p>　　在把理論設(shè)計轉(zhuǎn)換成實物的整個過程，如：電路設(shè)計、分析計算、畫電路圖、焊接電路、檢

55、查調(diào)試、軟件流程控制設(shè)計分析、編寫調(diào)試軟件、燒寫軟件到整個軟硬件系統(tǒng)的調(diào)試，最后直到系統(tǒng)完成。其中整個系統(tǒng)的前期準(zhǔn)備是首先必須做到位的，如控制什么、用什么控制、得到什么結(jié)果，進而對各部分應(yīng)選擇具體的芯片作進一步的考慮，以使系統(tǒng)得到最優(yōu)的表現(xiàn)。</p><p>　　通過本課題，一方面我在查閱資料的基礎(chǔ)上，了解STC89C51單片機控制的一些基本技術(shù)，掌握其控制系統(tǒng)的分析方法與實現(xiàn)方法,能對單片機外圍電路設(shè)計進行系統(tǒng)

56、學(xué)習(xí)與掌握；另一方面，在設(shè)計直流電機控制系統(tǒng)的硬件電路，控制程序和相應(yīng)的電路圖時，應(yīng)充分運用說學(xué)知識，善于思考，琢磨，分析。</p><p>　　我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是實踐性的課題。這種做

57、法既有助于完成理論知識的鞏固，又有助于帶動實踐，解決實際問題，加強我們的動手能力和解決問題的能力。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。 首先，我要特別感謝老師對我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計期間曲老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻資料，理清設(shè)計思路，

58、完善操作方法，并對我所做的設(shè)計提出有效的改進方案。老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。作 為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。因此，特別需要感謝曲培新老師給予的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在此，再一次向曲培新教師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠摯的謝意！</p><p>　　其次，學(xué)校在這方面也給我

59、們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個設(shè)計小組配有專門的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個設(shè)計。對于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計所提供的極大幫助和關(guān)心，在此我致以衷心的感謝！</p><p>　　最后，通過這一段時間的學(xué)習(xí)，鞏固了以前學(xué)的知識，為更好走入社會。同時也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計！這幾個月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價值的一段時光，也將會成為我以后永

60、遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。借此論文之際，我想向所有人表達我的最誠摯的謝意，愿我們將來都越來越好。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]張友德等，單片機原理應(yīng)用與實驗[M]，復(fù)旦大學(xué)出版社1992.</p><

61、;p>　　[2]張毅剛，彭喜源，譚曉鈞，曲春波.MCS－51單片機應(yīng)用設(shè)計[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2001.1.</p><p>　　[3]宋慶環(huán)，才衛(wèi)國，高志，89C51單片機在直流電動機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]。唐山學(xué)院，2008.4</p><p>　　[4]陳　錕　危立輝，基于單片機的直流電機調(diào)速器控制電路[J]，中南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2003.9.</p&

62、gt;<p>　　[5]李維軍 韓小剛 李 晉，基于單片機用軟件實現(xiàn)直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)[J]，維普資訊，2007.9</p><p>　　[6]曹巧媛.單片機原理及應(yīng)用[M].北京，電子工業(yè)出版社，1997.</p><p>　　[7]劉大茂，嚴(yán)飛.單片機應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)控主程序的設(shè)計方法[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)福建農(nóng)林大學(xué)碩士論文版)，1998.2.</p>

63、<p><b>　　附錄A：系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　附錄B：系統(tǒng)PCB圖</p><p><b>　　附錄C：系統(tǒng)源程序</b></p><p>　　#include<reg52.h> </p><p>　　#define uchar unsigned c

64、har//數(shù)據(jù)類型宏定義</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit key1 = P3^1; //定義加速按鍵</p><p>　　sbit key2 = P3^2; //定義減速按鍵</p><p>　　sbit key3 = P3^3; //定義正轉(zhuǎn)按鍵<

65、;/p><p>　　sbit key4 = P3^4; //定義反轉(zhuǎn)按鍵</p><p>　　sbit key5 = P3^5; //定義停止按鍵</p><p>　　sbit PWMZ = P2^3; //定義調(diào)速端口</p><p>　　sbit PWMF = P2^4; //定義調(diào)速端口</p>

66、;<p>　　unsigned char CYCLE; //定義周期 該數(shù)字X基準(zhǔn)定時時間 如果是10 則周期是10 x 0.1ms</p><p>　　unsigned char PWM_ON ;//定義高電平時間</p><p>　　uchar flag;</p><p>　　/**********************************

67、********************************/</p><p>　　/* 延時函數(shù) Xms */</p><p>　　/******************************************************************/</p

68、><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);<

69、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　/* 獨立鍵盤掃描函數(shù) */</p&

70、gt;<p>　　/******************************************************************/</p><p>　　void keyscan() </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P3=0xff;//拉高P3口，以讀取P3口的值</p

71、><p>　　if(key1==0)//鍵1被按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(5);//延時消抖</p><p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&

72、gt;　　PWM_ON++;</b></p><p>　　if(PWM_ON>=CYCLE)</p><p>　　PWM_ON=CYCLE;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!key1);</p><p>　　delay(5);//延時消抖

73、</p><p>　　while(!key1);//松手檢測</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p&

74、gt;<p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　PWM_ON--;</b></p><p>　　if(PWM_ON<=1)</p><p><b>　　PWM_ON=1;</b></p>

75、;<p><b>　　}</b></p><p>　　while(!key2);</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!key2);</p><p><b>　　}</b></p><p>

76、;　　if(key3==0)//鍵3被按下</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(key3==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

77、t;　　flag=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　PWMF = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!key3);</p><p>

78、　　delay(5);//延時消抖</p><p>　　while(!key3);//松手檢測</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(key4==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);

79、</b></p><p>　　if(key4==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　PWMZ

80、=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!key4);</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!key4);</p><p><b>　　}</b&g

81、t;</p><p>　　if(key5==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　if(key5==0)</p><p><b>　　{</b></p>&

82、lt;p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　PWMZ = 0; </p><p><b>　　PWMF = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(!key5);</p><p>&

83、lt;b>　　delay(5);</b></p><p>　　while(!key5);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*********************************************

84、*********************/</p><p>　　/* 主函數(shù) */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p&g

85、t;　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD |=0x01;//定時器設(shè)置 1ms in 12M crystal</p><p>　　TH0=(65536-1000)/256; </p><p>　　TL0=(65536-1000)%256;//定時1mS <

86、/p><p>　　IE= 0x82; //打開中斷</p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p>　　flag=1; //初始狀態(tài)正轉(zhuǎn)</p><p>　　PWMZ = 1; </p><p><b>　　PWMF = 0;</b></p>

87、<p>　　CYCLE = 10;// 時間可以調(diào)整 這個是10步調(diào)整 周期10ms 8位PWM就是256步</p><p>　　PWM_ON = 5;//初始占空比為50%</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>

88、　　keyscan();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　/*

89、 定時器中斷函數(shù):控制產(chǎn)生PWM波 */</p><p>　　/******************************************************************/</p><p>　　void tim(void) interrupt 1 using 1</p><p>&

90、lt;b>　　{</b></p><p>　　static unsigned char count; //</p><p>　　TH0=(65536-1000)/256; </p><p>　　TL0=(65536-1000)%256;//定時1mS </p><p>　　if(flag==1)</p><

91、;p><b>　　{</b></p><p>　　if (count<=PWM_ON)</p><p>　　PWMZ = 1; </p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　PWMZ = 0;</b></p><p&

92、gt;<b>　　}</b></p><p>　　if(flag==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if (count<=PWM_ON)</p><p>　　PWMF = 1; </p><p><b>　　else</

93、b></p><p><b>　　PWMF = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　count++;</b></p><p>　　if(count == CYCLE)</p><p><b>