基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

1、吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 Design of DC Speed Control System Based on Single-chip Microcomputer 吉林化工學(xué)院 Jilin Institute of Chemical Technology 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo) 下進行的研究工作及取得的成果。 盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地 方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果， 也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或

2、學(xué)歷而使用過的材料。 對本研究提供過幫助和做出過 貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意 。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。 作 者 簽 名：日 期： 指導(dǎo)教師簽名：日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī) 定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán) 保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)； 學(xué)校 可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前 提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容 。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。 作者簽名： 日 期： 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)位論文原

3、創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得 的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外， 本論文不包含任何其他個 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集 體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承 擔(dān)。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、 使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校 保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入 有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用

4、影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué) 位論文 。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 - II - 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 摘要 隨著微型機的迅速發(fā)展，許多交直流數(shù)字化系統(tǒng)已達到實用階段?；谖⑻幚砥鞯臄?shù) 字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度日益變高，不易受器件溫度漂移的影響且經(jīng)濟性能較好。 其控制軟件能夠進行邏輯判斷和復(fù)雜運算，能實現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的最優(yōu)化、自適應(yīng)、 非線性、智能化等控制規(guī)律。故微機數(shù)字系統(tǒng)在各個方面性能都大大優(yōu)于模擬系統(tǒng)，而且 應(yīng)用越來越廣泛。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 本文主要介紹一種基于單

5、片機的直流調(diào)速方法，并系統(tǒng)講述了以此方法進行對他勵直 流電機的調(diào)速設(shè)計。本次設(shè)計以 AT89C52 單片機為控制核心，以步進電機為對象，以兩個 鍵盤為輸入， 6個 LED 顯示器輸出轉(zhuǎn)速，從而達到對電機的實時控制，實現(xiàn)了直流電機的 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和啟?？刂??？刂平Y(jié)果表明，本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)通過 Proteus軟件調(diào)試，能 使控制精度提高、成本降低、容易推廣，且各項性能指標(biāo)優(yōu)于模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，因而能 夠?qū)嶋H地應(yīng)用到生產(chǎn)生活中，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 關(guān)鍵詞：單片機；軟件調(diào)試；直流調(diào)速系統(tǒng)；數(shù)字 - III - 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 Abstract With the

6、 rapid development of microcomputer, many AC and DC digital control systems have reached the practical stage. The hardware circuit of microprocessor-based digital control system is becoming more standard, less affected byt emperature drift of the devices andt he economic gain is better. The control

7、software possessest he ability of logic judgment and complex operation, and can realize the integration of optimization, self-adaption, nonlinearity and intelligent control, which are all highly different from general linear adjustment. As a result, the microprocessord igital system is greatly super

8、ior to analog system in various aspectso f performance, and being applied more and more wid廈e礴ly懇. 蹣駢時盡繼價騷。 This article mainly introduces one of DC speed control systems based on single-chip microcomputer application, and clarifies the design of speed control of separately excited DC motor. The cor

9、e of the design is an AT89C52 single-chip microcomputer, the object stepping motor, the input a couple of keyboards and the output of speed 6 units of LED display. Consequently the design can attain a real-time control and controls the direction of rotation settings、speed setting、start and stop. Rea

10、l- time control results show that the digital speed control system can improve the precision, reduce the costs and extend easily through software debugging, which adopts Proteus. Whsa tmore, each performance index of the products with a digital system is superior to the one with an analog system. Th

11、us, it is applicable and can satisfy the requirements of modern production lin煢e楨.廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 Key Words：Single-chip microcomput；erSoftware debuggin；gDC speed control syste；m Digital 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。 - IV - 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 目錄 摘 要I 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。 Abstract IV 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 第 1 章 緒論 1 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 1.1 課題研究背景 1 鐃誅臥瀉噦圣騁

12、貺頂廡。 1.2 課題研究方法 2 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 第 2 章 設(shè)計方案確定 3 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 2.1 設(shè)計思路 3 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 2.2 調(diào)速實現(xiàn)方案選擇 3 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。 第 3 章 硬件電路設(shè)計 5 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 3.1 AT89C52單片機簡介 5 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 3.1.1 功能特性 5 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 3.1.2 主要引腳 5 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 3.1.3 控制功能端口 6 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 3.1.4 定時器 2 7 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 3.2 直流電動機模塊10 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。 3.2.1

13、構(gòu)造及分類10 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。 3.2.2 工作原理11 識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 3.2.3 驅(qū)動電路12 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。 3.3 轉(zhuǎn)速顯示模塊13 恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。 3.3.1 數(shù)碼管分類13 鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。 3.3.2 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及驅(qū)動13 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。 3.3.3 數(shù)碼管片選控制15 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。 3.3.4 限流電阻的選擇15 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。 3.4 總體設(shè)計電路圖16 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。 第 4 章 軟件編程設(shè)計17 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。 4.1 程序?qū)崿F(xiàn)功能17 諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。 4.2 仿真軟件概述18 嘰覲詿

14、縲鐋囁偽純鉿錈。 4.3 程序流程圖19 熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。 4.4 C 語言程序設(shè)計21 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。 4.4.1 主程序的設(shè)計21 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。 4.4.2 T1中斷子程序的設(shè)計24 穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 4.4.3 轉(zhuǎn)速顯示子程序的設(shè)計25 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 4.5 仿真結(jié)果26 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。 結(jié)論29 擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。 參考文獻30 賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。 致謝31 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。 - VI - 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 1 章 緒論 1.1 課題研究背景 直流電機問世已有一百四十多年的歷史。在設(shè)

15、計和制造技術(shù)上有很大進步 , 新材料、 新技術(shù)的應(yīng)用以及整流電源的普及 , 促進了一般工業(yè)用直流電機的不斷擴大 , 品種的日 益繁多。從小至數(shù)瓦, 大到萬余千瓦, 廣泛地用于冶金、礦山、煤炭、起重運輸、機床制 造、紡織印染等各個部門中 , 特別是近幾年電子計算技術(shù)廣泛應(yīng)用在直流電機設(shè)計制造 中。從直流電動機的演變歷史 , 也可以縱觀直流電動機的發(fā)展歷史和動向、從四十年代 后期到五十年代的前期 , 直流電動機的電源主要是采用 M-G 電動發(fā)電機組,六十年代初 , 電動發(fā)電機組電源已被水銀整流器逐漸代替 , 到六十年代后期 , 由于可控硅整流裝置的 出現(xiàn), 并得到迅速發(fā)展, 可控硅整流電源已占統(tǒng)治

16、地位。由于直流電源供電方式的不斷更 新?lián)Q代, 特別是在最近的十幾年期問 , 進一步促使了直流電動機的單機功率、 轉(zhuǎn)速不斷提 高 , 目前朝著高速、大功率方向發(fā)展。另外 , 由于絕緣技術(shù)和分析技術(shù)的進步 , 直流電動 機已迅速向小型輕量 , 低慣量方面發(fā)展。 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。 隨著各種技術(shù)的進步和研究的展開 ,諸多高質(zhì)量的直線電機產(chǎn)品和科研成果紛紛出 現(xiàn)。1985 年,美國 Ingersol銑床公司生產(chǎn)了采用永磁同步直線電機的 HVM600 高速加工中 心,最大進給速度達 76.2m/min。而在 1997年,漢諾威 12.EMO展覽會上有 20多家公司展 出了直線電機傳動裝置 ,如德國

17、Trumpf公司的激光機床,法國 Renault automation公司的加 工中心等,展出的直線電機最大速度達 150200 m/min。這些被稱為最有前途的展品表明 , 在高速度機床的進給機構(gòu)中愈來愈多的采用直線電機。新型磁性材料和控制技術(shù)、冷卻 方法的出現(xiàn) ,為應(yīng)用經(jīng)濟高速高動力直線電機創(chuàng)造了條件。 倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。 在當(dāng)今的電氣時代，電動機一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中具有十分重要的意義。無 論是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運輸，國防航空，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)與辦公設(shè)備，還是日常生活中的 家用電器，無一都大量使用著各式各樣的電動機。而隨著控制智能化，儀器微型化，功 耗微小化等對設(shè)備日益苛刻的要求，利用

18、單片機對電動機的控制也越來越成為研究的焦 點。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。 早期電機調(diào)速常采用串聯(lián)電阻調(diào)速法來調(diào)節(jié)電樞電壓，這種方法不僅耗能很大，而 且調(diào)速不太平滑，逐漸被其他調(diào)速裝置代替。隨后又出現(xiàn)了晶闡管、 MOSFET、IGBT 等 為主控元件的調(diào)速裝置。電子技術(shù)的飛速發(fā)展，促使直流電機調(diào)速逐漸由模擬化向數(shù)字 化轉(zhuǎn)變，特別是單片機控制技術(shù)的應(yīng)用，使得直流電機調(diào)速技術(shù)進入一個新紀(jì)元。前期 的晶闡管直流調(diào)速系統(tǒng)控制回路的硬件裝置極其復(fù)雜，安裝調(diào)試極困難，相對故障率很 高，檢修比較困難。然而利用單片機控制的電機調(diào)速系統(tǒng)，其控制方案是依靠軟件實現(xiàn) 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 的，控制器由可編程功能模塊

19、組成，配置和參數(shù)調(diào)整簡單方便，工作穩(wěn)定。 驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng) 鱺賻。 另外，直流電動機機啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動電流小，調(diào)速平滑、方便，調(diào)節(jié)范圍寬，過 載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無極快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)。為滿足 生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊需求，對其調(diào)速提出了更高的要求，而改變電樞回 路電阻、改變電壓等傳統(tǒng)調(diào)壓技術(shù)已遠遠不能滿足現(xiàn)代科技的要求。為此，研究并改善 高性能、高可靠性的他勵直流電動機調(diào)速方法具有著十分重要的現(xiàn)代意義。 瑣釙濺曖惲錕縞馭 篩涼。 本文正是以此為出發(fā)點，利用單片機對他勵直流電動機轉(zhuǎn)速的監(jiān)測和控制。 1.2 課題研究方法 設(shè)計一個他勵直流電動機調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)以

20、單片機為控制核心，通過 C 語言編程 來實現(xiàn)直流電機的平穩(wěn)調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等功能。調(diào)速方式采用脈寬調(diào)制技術(shù)（ PWM） ， 直流電機在單片機控制下能實現(xiàn)啟動、停止動作，采用 AD 轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)直流電機的無 級調(diào)速。 鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。 在采樣控制理論中有一個重要的結(jié)論，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣 性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。沖量既指窄脈沖的面積。這里所說的效果基本相同。是 指該環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。如把各輸出波形用傅里葉變換分析，則它們的低頻 段特性非常接近，僅在高頻段略有差異。根據(jù)上面理論我們就可以用不同寬度的矩形波 來代替正弦波，通過對矩形波的控制來模擬輸出不同頻率的正弦

21、波。 PWM 具有很強的抗 噪性，且有節(jié)約空間、比較經(jīng)濟等特點。 櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。 PWM 控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上 世紀(jì) 80年代以前一直未能實現(xiàn) .直到進入上世紀(jì) 80年代，隨著全控型電力電子器件的出 現(xiàn)和迅速發(fā)展， PWM 控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用 .隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)和自動 控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法， 如現(xiàn)代控制理論，非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用， PWM 控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展 .到目前為止，已出現(xiàn)了多種 PWM 控制技術(shù)。 轡燁棟剛殮 攬瑤麗鬮應(yīng)。 本文充分利用單片機的數(shù)字信號處理器運算快、外圍電路少、系統(tǒng)組成簡單、

22、可靠 的特點，將其應(yīng)用于步進電機的調(diào)速。實驗表明，該設(shè)計使得步進直流電動機的組成簡 化和性能的改進成為可能，有利于電機的小型化和智能化。 峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 2 章 設(shè)計方案確定 2.1 設(shè)計思路 設(shè)計一個可控制直流電機轉(zhuǎn)速，并可顯示轉(zhuǎn)速的系統(tǒng)。電機的轉(zhuǎn)速控制要求按照加速、 減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及停止等內(nèi)容進行設(shè)計。 詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。 根據(jù)設(shè)計任務(wù)及要求可知， 一方面，要將電機的轉(zhuǎn)速實時顯示，這就肯定會涉及顯示 模塊，另一方面，電機的轉(zhuǎn)動情況要能按照設(shè)計要求進行控制，這就必然會涉及按鍵控 制模塊。此外，電機本身的工作也需要一些相關(guān)元件，因此可列為電機模塊。

23、于是，系 統(tǒng)設(shè)計的框圖如圖 2-1 所示。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。 圖 2-1 調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計框圖 2.2 調(diào)速實現(xiàn)方案選擇 一般情況下，直流電動機的轉(zhuǎn)速 n和其他參量的關(guān)系如下公式（ 2-1）所示： UaI aRa (2-1) Ce 式中 Ua 為電樞供電電壓（V），Ia 為電樞電流（A），為勵磁磁通（Wb），Ra 為電樞回路總電阻（ ），Ce為電勢系數(shù)。其中， Ce pN ，p 為電磁對數(shù)， a 為電樞 60a 并聯(lián)支路數(shù)， N 為導(dǎo)體數(shù)。 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。 由以上分析可知，調(diào)速方法主要有如下 3 種： 1改變電樞回路總電阻 Ra； 2改變電樞供電電壓 Ua； 3改變勵磁 。 調(diào)阻調(diào)速的

24、工作條件是保持勵磁 = n，保持電壓 U =UN 。其調(diào)節(jié)過程大致為增 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 加電阻 Ra 使得 R 上升，R 上升使得 n 下降，理想空載轉(zhuǎn)速 n0 不變。其調(diào)速特性是轉(zhuǎn) 速下降，機械特性曲線變軟。 鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。 調(diào)壓調(diào)速的工作條件是保持勵磁 = n ，保持電樞回路總電阻 R = Ra。其調(diào)節(jié)過 程大致為改變額定工作電壓 Un使得 Ua下降，Ua下降使得 n下降，理想空載轉(zhuǎn)速 n0 下 降。其調(diào)速特性是轉(zhuǎn)速下降，機械特性曲線平行下移。 稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。 調(diào)磁調(diào)速的工作條件是保持電壓 U =Ua ，保持電樞回路總電阻 R = Ra 。其調(diào)節(jié)過 程大致為減小

25、額定勵磁 n使得 下降， 下降 使得 n 上升，理想空載轉(zhuǎn)速 n0 上升。 其調(diào)速特性是轉(zhuǎn)速上升，機械特性曲線變軟。 陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞供電電壓的方式為最 好。改變電阻只能有級調(diào)速；減弱磁通雖然能夠平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，往往只是 配合調(diào)壓方案，在基速(即電機額定轉(zhuǎn)速)以上作小范圍的弱磁升速。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。 因此，自動控制的直流調(diào)速系統(tǒng)往往以調(diào)壓調(diào)速為主。由第二種方法知道，直流電 機轉(zhuǎn)速與加在電機兩端電壓有關(guān)，故可選用單片機產(chǎn)生 PWM 方波，經(jīng)驅(qū)動電路放大后 驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。通過單片機輸出一定頻率的方波，方波的占空比大小絕

26、對平均電壓的大 小，也決定了電機的轉(zhuǎn)速大小。PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法， PWM 控制為脈沖寬度調(diào)制，保持開關(guān)周期不變，調(diào)制導(dǎo)通時間。脈寬調(diào)速系統(tǒng)歷史久遠，但 缺乏高速大功率開關(guān)器件，未能及時在生產(chǎn)實際中推廣應(yīng)用。后來，由于大功率晶體管 (GTR)，特別是 IGBT 功率器件，使直流電動機脈寬調(diào)速系統(tǒng)才獲得迅猛發(fā)展。 鋇嵐縣緱虜榮 產(chǎn)濤團藺。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 3 章 硬件電路設(shè)計 3.1 AT89C52 單片機簡介 3.1.1 功能特性 AT89C52是一個低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，屬于 51系列單片機的一個型 號，片內(nèi)含 8k bytes的可反

27、復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù) 存儲器（RAM ），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元，AT89C52單片機在電 子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。其主要功能如下： 懨俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。 1、兼容 MCS51 指令系統(tǒng)； 謾飽兗爭詣繚鮐癩別瀘。 2、8kB可反復(fù)擦寫（大于 1000次）Flash ROM； 3、32個雙向 I/O 口； 4、256x8bit內(nèi)部 RAM； 5、3個 16位可編程定時/計數(shù)器中斷； 6、時鐘頻率 0-24MHz； 7、2 個串行

28、中斷，可編程 UART 串行通道； 8、2 個外部中斷源，共 8個中斷源； 9、2 個讀寫中斷口線， 3 級加密位； 10、低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； 咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。 11、有 PDIP、PQFP、TQFP及PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 3.1.2 主要引腳 AT89C52為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布 上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。引腳圖如圖 3-1 所示，功 能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM 及外部接口等功能部件的初始化， 會聚調(diào)整 控制，會聚測試圖控制，紅

29、外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU通信等?，撝C齷蘄賞組靄 縐嚴(yán)減。 AT89C52有 40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷 口， 3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， 2個讀寫口線，AT89C52可以 按照常規(guī)方法進行編程 ,但不可以在線編程 （S系列的才支持在線編程 ）。其將通用的微處理 器和 Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 主要管腳有： XTAL1 （ 19 腳）和 XTAL2 （18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12M

30、Hz 晶振。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC （40 腳）和 VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V 電源的正負端。 P0-P3 為可編程通 用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中， P0 端口（ 32-39 腳）被定義為 N1 功 能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端，10 腳和 11 腳定義為 I2C總線控制端口，分別連接 N1的SDAS（18腳）和 SCLS（19腳）端口， 12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng) 前制式的檢測及會聚調(diào)整狀

31、態(tài)進入的控制功能。 納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。 圖 3-1 PDIP封裝的 AT89C52引腳 風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。 3.1.3 控制功能端口 AT89C52單 片機一共有 32個雙向 I/O口，分別為 P0口、P1口、P2口和 P3口，可 以根據(jù)程序設(shè)計實現(xiàn)相應(yīng)需要的控制功能。 滅噯駭諗鋅獵輛覯餿藹。 1P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸 出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“1時”，可 作為高阻抗輸入端用。 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8

32、位）和數(shù)據(jù) 總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 在 Flash編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時， 要求外接上拉電阻。 趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。 2P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸 收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1，”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到 高電平，此時可作輸入口。 夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。 作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個 電流（IIL） 。與 AT89C51 不同之處是，P1.0

33、和 P1.1 還可分別作為定時/計數(shù)器 2 的外部 計數(shù)輸入（ P1.0/T2）和輸入（P1.1/T2EX），如表 3-1所示。視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。 表 3-1 P1.0 和 P1.1 的第二功能 引腳號 功能特性 P1.0 T2,時鐘輸出 P1.1 T2EX （定時器 /計數(shù)器 2） Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 3P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸 收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“1，”通過內(nèi)部的上拉電阻把端口 拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻

34、，某個引腳被 外部信號拉低時會輸出一個電流 （IIL） 。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存 儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時，P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞 錠。 在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信 號。 緦徑銚膾齲轎級鏜 撟廟。 4P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸 收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“1時”，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高 并

35、可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL ） 。騅憑鈳銘僥 張礫陣軫藹。 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。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗 騮。 3.1.4 定時器 2 1基本特性 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 定時器 T0、T1可作為 16位加計數(shù)器，T2除了可作為加計數(shù)器，還可作為減計數(shù)器， 只要設(shè)置 T2的控制寄存器 T2MOD就可以更改加/減的方式。定時器T2 是一個16 位定 時/計數(shù)器。它既可當(dāng)定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功

36、能寄存器 T2CON的C/T2 位選擇，如表3-2所示。定時器2 有三種工作方式：捕獲方式， 自動重裝載（向上或向下計數(shù)）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由 T2CON 的控制 位來選擇。 鏃鋝過潤啟婭澗駱讕瀘。 表 3-2 T2CON格式 位符號 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 位地址 CF CE CD CC CB CA C9 C8 定時器 2 由兩個 8 位寄存器 TH2 和 TL2 組成，在定時器工作方式中，每個機器周 期 TL2 寄存器的值加 1，由于一個機器周期由 12 個振蕩時鐘構(gòu)成，因此，計數(shù)速率為 振蕩頻率的 1/12。榿貳軻謄

37、壟該檻鯔塏賽。 在計數(shù)工作方式時，當(dāng) T2 引腳上外部輸入信號產(chǎn)生由 1 至0 的下降沿時，寄存器 的值加 1，在這種工作方式下，每個機器周期的 5SP2 期間，對外部輸入進行采樣。若在 第一個機器周期中采到的值為 1，而在下一個機器周期中采到的值為 0，則在緊跟著的下 一個周期的 S3P1 期間寄存器加 1。由于識別 1 至0 的跳變需要 2 個機器周期（24 個 振蕩周期），因此，最高計數(shù)速率為振蕩頻率的 1/24。為確保采樣的正確性，要求輸入 的電平在變化前至少保持一個完整周期的時間，以保證輸入信號至少被采樣一次。 邁蔦賺 陘賓唄擷鷦訟湊。 2捕獲方式 在捕獲方式下，通過 T2CON 控

38、制位 EXEN2 來選擇兩種方式。如果 EXEN2=0，定 時器 2 是一個 16 位定時器或計數(shù)器，計數(shù)溢出時，對 T2CON 的溢出標(biāo)志 TF2 置位， 同時激活中斷。如果 EXEN2=1，定時器 2 完成相同的操作，而當(dāng) T2EX 引腳外部輸入 信號發(fā)生 1 至 0 負跳變時，也出現(xiàn) TH2 和 TL2 中的值分別被捕獲到 RCAP2H 和 RCAP2L 中。另外，T2EX 引腳信號的跳變使得 T2CON 中的 EXF2 置位，與 TF2 相仿， EXF2 也會激活中斷。 嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。 3自動重裝載（向上或向下計數(shù)器）方式 當(dāng)定時器2工作于 16位自動重裝載方式時，能對其編程為

39、向上或向下計數(shù)方式，這 個功能可通過特殊功能寄存器 T2CON的 DCEN 位（允許向下計數(shù)）來選擇的。復(fù)位時， DCEN 位置“0，”定時器2 默認(rèn)設(shè)置為向上計數(shù)。當(dāng) DCEN置位時，定時器 2 既可向上 計數(shù)也可向下計數(shù)，這取決于T2EX 引腳的值，參見圖5，當(dāng)DCEN=0 時，定時器2 自 動設(shè)置為向上計數(shù)，在這種方式下， T2CON 中的 EXEN2 控制位有兩種選擇，若 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 EXEN2=0，定時器 2 為向上計數(shù)至 0FFFFH 溢出，置位 TF2 激活中斷，同時把 16 位 計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L重裝載，RCAP2H 和RCAP2L 的值

40、可由軟件預(yù)置。該 櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。 若 EXEN2=1，定時器 2 的 16 位重裝載由溢出或外部輸入端 T2EX 從 1 至 0 的下 降沿觸發(fā)。這個脈沖使 EXF2 置位，如果中斷允許，同樣產(chǎn)生中斷。定時器 2 的中斷入 口地址是： 002BH 0032H 。劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。 當(dāng) DCEN=1 時，允許定時器 2 向上或向下計數(shù)。這種方式下，T2EX 引腳控制計數(shù) 器方向。 T2EX 引腳為邏輯 “1時”，定時器向上計數(shù)，當(dāng)計數(shù) 0FFFFH 向上溢出時，置位 TF2，同時把 16 位計數(shù)寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重裝載到 TH2 和 TL2 中。 T2EX 引腳為

41、邏輯 “0時”，定時器 2 向下計數(shù)，當(dāng) TH2 和 TL2 中的數(shù)值等于 RCAP2H 和 RCAP2L中的值時，計數(shù)溢出，置位TF2，同時將 0FFFFH 數(shù)值重新裝入定時寄存器中。 臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。 當(dāng)定時 /計數(shù)器 2 向上溢出或向下溢出時，置位 EXF2 位。 4波特率發(fā)生器 鰻順褸悅漚縫囅屜鴨騫。 當(dāng) T2CON 中的 TCLK 和 RCLK 置位時，定時 /計數(shù)器 2 作為波特率發(fā)生器使用。 如果定時/計數(shù)器 2 作為發(fā)送器或接收器，其發(fā)送和接收的波特率可以是不同的， 定時器 1 用于其它功能，。若 RCLK 和TCLK 置位，則定時器 2工作于波特率發(fā)生器方式。 穡 釓虛

42、綹滟鰻絲懷紓濼。 波特率發(fā)生器的方式與自動重裝載方式相仿， 在此方式下，TH2 翻轉(zhuǎn)使定時器 2 的 寄存器用 RCAP2H 和 RCAP2L 中的 16 位數(shù)值重新裝載，該數(shù)值由軟件設(shè)置。隸誆熒鑒獫綱 鴣攣駘賽。 在方式 1 和方式 3 中，波特率由定時器 2 的溢出速率根據(jù)如下公式 (3-1)確定：浹繢 膩叢著駕驃構(gòu)碭湊。 方式 1和3的波特率 定時器的溢出率 16 (3-1) 定時器既能工作于定時方式也能工作于計數(shù)方式，在大多數(shù)應(yīng)用中，工作在定時方 式(C/T2=0)。定時器 2 作為波特率發(fā)生器時，與作為定時器操作是不同的，通常作為 定時器時，在每個機器周期( 1/12 振蕩頻率)寄存

43、器的值加 1，而作為波特率發(fā)生器使 用時，在每個狀態(tài)時間(1/2 振蕩頻率)寄存器的值加 1。波特率的計算采用如下公式 (3-2)： 鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲。 方式1和3的波特率 振蕩頻率 32 65536 (RCP2H,RCP2L) (3-2) 式中(RCAP2H，RCAP2L)是 RCAP2H 和 RCAP2L中的 16 位無符號數(shù)。 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 定時器 2 作為波特率發(fā)生器使用的電路如圖 7 所示。 T2CON 中的 RCLK 或 TCLK=1 時，波特率工作方式才有效。在波特率發(fā)生器工作方式中， TH2 翻轉(zhuǎn)不能使 TF2 置位，故而不產(chǎn)生中斷。但若 EXEN2 置位，且

44、 T2EX 端產(chǎn)生由 1 至 0 的愜執(zhí)緝蘿紳 頎陽灣熗鍵。 負跳變，則會使 EXF2 置位，此時并不能將（RCAP2H，RCAP2L）的內(nèi)容重新裝入 TH2 和 TL2 中。所以，當(dāng)定時器 2 作為波特率發(fā)生器使用時， T2EX 可作為附加的外部中斷 源來使用。需要注意的是，當(dāng)定時器 2 工作于波特率器時，作為定時器運行（ TR2=1） 時，并不能訪問 TH2 和 TL2。因為此時每個狀態(tài)時間定時器都會加 1，對其讀寫將得到 一個不確定的數(shù)值。 貞廈給鏌綞牽鎮(zhèn)獵鎦龐。 5可編程時鐘輸出 定時器 2 可通過編程從 P1.0 輸出一個占空比為 50%的時鐘信號，如圖 8 所示。P1.0 引腳除了

45、是一個標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 口外，還可以通過編程使其作為定時 /計數(shù)器 2 的外部時鐘輸 入和輸出占空比 50%的時鐘脈沖。當(dāng)時鐘振蕩頻率為 16MHz 時，輸出時鐘頻率范圍為 61Hz4MHz。嚌鯖級廚脹鑲銦礦毀蘄。 當(dāng)設(shè)置定時/計數(shù)器 2 為時鐘發(fā)生器時， C/T2（ T2CON .1）=0，T2OE （T2MOD.1） =1，必須由 TR2（T2CON.2）啟動或停止定時器。時鐘輸出頻率取決于振蕩頻率和定時 器 2 捕獲寄存器（ RCAP2H，RCAP2L）的重新裝載值，由如下公式 （3-3）計算：薊鑌豎牘熒 浹醬籬鈴騫。 輸出時鐘頻率 振蕩器頻率 4 65536 （ RCP2H , RCP2

46、L）（3-3） 在時鐘輸出方式下，定時器 2 的翻轉(zhuǎn)不會產(chǎn)生中斷，這個特性與作為波特率發(fā)生器 使用時相仿。定時器 2 作為波特率發(fā)生器使用時，還可作為時鐘發(fā)生器使用，但需要注 意的是波特率和時鐘輸出頻率不能分開確定，這是因為它們同使用 RCAP2L和 RCAP2L。 齡踐硯語蝸鑄轉(zhuǎn)絹攤濼。 3.2 直流電動機模塊 3.2.1 構(gòu)造及分類 電動機是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的設(shè)備，而直流電動機則是將直流電能轉(zhuǎn)化為機械能 的設(shè)備。由于直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性以及超大的過載能力，另外還能實現(xiàn)快速 起動、制動和逆向運轉(zhuǎn)，所以其在冶金工業(yè)、交通運輸、航空、國防中得到了極為廣泛 的應(yīng)用，常見電動機構(gòu)造如圖 3

47、-2 所示。紳藪瘡顴訝標(biāo)販繯轅賽。 - 10 - 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 3-2 直流電動機構(gòu)造 直流電機由定子 （磁極） 、轉(zhuǎn)子（電樞） 和機座等部分構(gòu)成。磁極可分成兩類：由 永久磁鐵做成，稱為永磁式磁極；磁極上繞線圈，線圈中通過直流電，形成電磁鐵， 稱為勵磁式磁極。若磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵磁。轉(zhuǎn)子由鐵心、繞 組（線圈）、換向器組成。其中電樞鐵心由硅鋼片疊裝而成，而電樞繞組由單個繞組 元件組成。 飪籮獰屬諾釙誣苧徑凜。 直流電動機的勵磁電流與電樞繞組電流一樣，均由外電源供給，根據(jù)勵磁繞組 與電樞繞組的連接方式不同，可分為四類 : 直流他勵電動機，直流并勵電動機，直流

48、串勵電動機，直流復(fù)勵電動機。 烴斃潛籬賢擔(dān)視蠶賁粵。 3.2.2 工作原理 任何電機的工作原理都是建立在電磁感應(yīng)和電磁力這個基礎(chǔ)上，直流電動機的作用 原理是將直流電能轉(zhuǎn)換成軸上輸出的機械能。 鋝豈濤軌躍輪蒔講嫗鍵。 和所有旋轉(zhuǎn)電機一樣，直流電動機要進行能量交換，必須要有耦合磁場，以及與耦 合磁場具有相對運行的電路。直流電動機勵磁繞組和電樞繞組合成磁勢在氣隙內(nèi)建立合 成磁場靜止氣隙磁場，即直流電動機的耦合磁場；由電樞繞組元件構(gòu)成的電樞繞組 合閉合回路，即是相對耦合磁場運動的電路。當(dāng)能過電刷由外電路輸入直流電能時，載 流的電樞繞組和氣隙磁場相互作用，就產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩，在軸上輸出機械能，從而實現(xiàn) 了

49、能量轉(zhuǎn)變。其換向過程等效電路圖如圖 3-3所示，當(dāng)電樞轉(zhuǎn)到上圖 b 所示位置時， ab 邊轉(zhuǎn)到了 S極下，cd邊轉(zhuǎn)到了 N極下。這時線圈電磁轉(zhuǎn)矩的方向發(fā)生了改變， 但由于換 向器隨同一起旋轉(zhuǎn)，使得電刷 A 總是接觸 N極下的導(dǎo)線，而電刷 B總是接觸 S極下的 導(dǎo)線，故電流流動方向發(fā)生改變，電磁轉(zhuǎn)矩方向不變。 擷偽氫鱧轍冪聹諛詼龐。 - 11 - 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 圖 3-3 換向過程原理圖 在直流電動機中，電樞繞組元件所受的電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向都一致的 3.2.3 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路主要由 L298 芯片、按鍵、門電路、電源等組成，其中驅(qū)動芯片 L298 引腳 圖如圖 3-4所

50、示，Pin1和 Pin15可與電流偵測用電阻連接來控制負載的電路；OUT1、OUT2 和 OUT3、OUT4 之間分別接 2 個步進電機； IN1IN4 輸入控制電位來控制電機的正反 轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)。 蹤飯夢摻釣貞綾賁發(fā)蘄。 圖 3-4 L298 引腳圖 L298 為 SGS-THOMSON Microelectronics 所出產(chǎn)的雙全橋步進電機專用驅(qū)動芯片 ( Dual Full-Bridge Driver ) ，內(nèi)部包含 4 信道邏輯驅(qū)動電路，是一種二相和四相步進電機 的專用驅(qū)動器，可同時驅(qū)動 2個二相或 1個四相步進電機，內(nèi)含二個 H-Bridge 的高電壓、 大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)

51、 TTL 邏輯準(zhǔn)位信號，可驅(qū)動 46V、2A 以下的步進電 - 12 - 吉林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 機，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；此芯片可直接由單片機的 IO 端口來提供模擬 時序信號。 婭鑠機職銦夾簣軒蝕騫。 L298 PIN FUNCTIONS (refer to the block diagram引) 腳功能見表 3-3 所示。譽諶摻鉺錠試 監(jiān)鄺儕瀉。 表 3-3 L298 引腳功能 引腳 Name Function 功能說明 1;15 SENS A; SENS B 電流監(jiān)測端 , SEN1、SEN2分別 為兩個 H 橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地 2;3 Out 1; O

52、ut 2 1Y1 、1Y2 輸出端 4 VS 功率電源電壓 ,此引腳與地必須連接 100nF 電容器 5;7 IN 1; IN 2 1A1、1A2 輸入端， TTL 電平兼容 6;11 EN A; EN B TTL 電平兼容輸入 1EN、2EN 使能端，低電平禁止輸出 8 GND GND 地 9 VSS 邏輯電源電壓。 此引腳與地必須連接 100nF 電容器 10; 12 IN 3; IN 4 2A1 、2A2 輸入端， TTL 電平兼容 13; 14 Out 3; Out 4 2Y1 、2Y2 輸出端 監(jiān)測引腳 15 3.3 轉(zhuǎn)速顯示模塊 3.3.1 數(shù)碼管分類 數(shù)碼管也稱 LED 數(shù)碼管，

53、晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實 都是同樣的產(chǎn)品。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù) 碼管多一個發(fā)光二極管單元(多一個小數(shù)點顯示)；按能顯示多少個 “8可”分為 1 位、 2 位、3 位、4位、 5 位、6位、 7 位等數(shù)碼管。儔聹執(zhí)償閏號燴鈿膽賾。 按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指 將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM) 的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時 應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮， 當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管

54、是指將所有發(fā)光二極管的 陰極接到一起形成公共陰極 (COM) 的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接 到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時， 相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字 段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。 縝電悵淺靚蠐淺錒鵬凜。 3.3.2 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及驅(qū)動 LED 數(shù)碼管是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成 “ 8字”型的器件，引線已在內(nèi)部連接 完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。 LED 數(shù)碼管常用段數(shù)一般為 7 段有的另加 一個小數(shù)點，還有一種是類似于 3 位“+1型”。位數(shù)有半位， 1， 2，3，4，5，6，8，10 位等等，LED 數(shù)碼管根據(jù) LED

55、的接法不同分為共陰和共陽兩類， 了解 LED 的這些特性， - 13 - 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法 也是不同的。 LED 數(shù)碼管顏色有紅，綠，藍，黃等幾種，廣泛用于儀表、時鐘、車站、 家電等場合，選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。如圖 1 所示， 這是一 個 7 段兩位帶小數(shù)點，每一筆劃都是對應(yīng)一個字母表示 DP 是小數(shù)點。驥擯幟褸饜兗椏長絳粵。 圖 3-4 七段數(shù)碼管引腳定義 靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD碼二- 十進

56、制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點 是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58=40根I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51單片機可用的 I/O 端口才 32個呢：）， 實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 癱噴導(dǎo)閽騁艷搗靨驄鍵。 數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將 所有數(shù)碼管的 8個顯示筆劃a ，b，c，d，e，f ，g，dp的同名端連在一起，另外為每個 數(shù)碼管的公共極 COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機 輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到

57、相同的字形碼， 但究竟是哪個數(shù)碼管會顯示出字形， 取決于單片機對位選通 COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控 制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼 管的的 COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中， 每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡 管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn) 定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 鑣鴿奪圓鯢齙慫餞離龐。 - 14 - 吉

58、林化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3.3.3 數(shù)碼管片選控制 為利用 6位一體的 7段數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速，必須進行片選控制，本次設(shè)計利用 74LS245 及單片機控制產(chǎn)生片選信號，此芯片還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù) 據(jù)，引腳圖如圖 3-5 所示。欖閾團皺鵬緦壽驏頦蘊。 圖 3-5 74LS245 引腳圖 當(dāng) 8051單片機的 P0口總線負載達到或超過 P0 最大負載能力時，必須接入 74LS245 等總線驅(qū)動器。 當(dāng)片選端/CE低電平有效時， DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收） DIR=“1”， 信號由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）當(dāng) CE為高電平時，A、B 均為高阻態(tài)。 遜

59、輸吳貝義鰈國鳩猶騸。 由于 P2口始終輸出地址的高 8位，接口時 74LS245的三態(tài)控制端 1G和 2G接地， P2口與驅(qū)動器輸入線對應(yīng)相連。 P0口與 74LS245輸入端相連,E端接地，保證數(shù)據(jù)線暢 通。8051的/RD和/PSEN相與后接 DIR，使得 RD且PSEN有效時，74LS245輸入 （P0.1D1），其它時間處于輸出（ P0.1D1）。幘覘匱駭儺紅鹵齡鐮瀉。 3.3.4 限流電阻的選擇 使用 LED數(shù)碼管時，不能讓 LED一直工作在最大額定值，否則易燒壞數(shù)碼管。所以 正向電流 IF 小于等于最大額定值（一般是 30mA）。根據(jù)常識易知：通過電流大， LED發(fā) 光強，但消耗的

60、功率大；通過電流小， LED發(fā)光小，消耗的功率小。通常電路用 LED是 做指示用途，電路的總體功耗要控制，不能都消耗在指示燈上， 當(dāng)然還要考慮電源的 功率要滿足后面電路功耗的要求，并且最好要有一定的裕度。 誦終決懷區(qū)馱倆側(cè)澩賾。 數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，發(fā)光二極管的壓降是比較固定的，通常紅色為 1.6V 左右，綠色有 2V和 3V兩種，黃色和橙色約為 2.2V，藍色為 3.2V 左右。對于常用的幾 - 15 - 基于單片機直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 毫米大小的二極管，其工作電流一般在 2毫安至 20毫安之間，電流越大亮度越高，用電 源電壓減去二極管的壓降，再除以設(shè)定的工作電流，就得出限流電阻的阻值。