畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AT89S51單片機(jī)的直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于at89s51單片機(jī)無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)專業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名xx班級(jí)xxx學(xué)號(hào)xxx指導(dǎo)教師xx完成日期2012年6月1日基于at89s51單片機(jī)無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)摘 要：電動(dòng)機(jī)作為機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換裝置,其應(yīng)用范圍已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域以及人們的日常生活之中。傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷, 以機(jī)械方法進(jìn)行換向, 存在著相對(duì)的機(jī)械摩擦, 由此帶來了噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等致命弱點(diǎn), 制造成本高及維修困難等缺點(diǎn),因而大大地限制了它的應(yīng)用范圍。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)是近年隨著電力電子器件及新型永磁材料發(fā)展而迅速成熟起來的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)，它具有以下特點(diǎn):1無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子

2、采用高磁能積的稀土磁鋼作為轉(zhuǎn)子磁鋼, 其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比鼠籠轉(zhuǎn)子要小, 所以對(duì)于給定的轉(zhuǎn)矩能夠響應(yīng)得更快, 控制特性更好。2無刷直流電動(dòng)機(jī)的效率比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)高。因?yàn)樵诟袘?yīng)電機(jī)運(yùn)行時(shí), 轉(zhuǎn)子上不會(huì)產(chǎn)生銅損和鐵損。3在相同容量下, 無刷直流電動(dòng)機(jī)的體積相對(duì)要比感應(yīng)電機(jī)小, 重量輕。4無刷直流電機(jī)的噪音小。5無刷直流電機(jī)調(diào)速方便, 靈活, 范圍廣。目前永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)已有多種形式，有最初復(fù)雜的模擬式到近來以單片機(jī)為核心的數(shù)字式，但新型電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)，給無刷直流電機(jī)調(diào)速裝置設(shè)計(jì)帶來了極大的便利，這種集成模擬控制芯片控制功能強(qiáng)、保護(hù)功能完善、工作性能穩(wěn)定，組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡(jiǎn)單、抗干擾

3、能力強(qiáng)、特別適用于對(duì)控制器體積、性能要求較高的場(chǎng)合。專用控制芯片優(yōu)點(diǎn)固然多，但往往價(jià)格比較昂貴。在一些控制要求精度不是很高的場(chǎng)合，就需要能有一種工作穩(wěn)定，價(jià)格又比較低廉的控制器。本設(shè)計(jì)就是基于此市場(chǎng)需求。關(guān)鍵詞：無刷直流電動(dòng)機(jī)；電刷；換向器；單片機(jī)the design of web-based students informationmanagement systemabstract: motor as electromechanical energy conversion devices, and their use has spread invarious fields of nation

4、al economy and people in their daily life. traditional dc motor brushes, mechanical method of commutation, there is a relatively mechanical friction, which bring about the fatal weakness of noise, sparks, radio interference, and short life, manufacturing high cost and maintenance difficulties and sh

5、ortcomings.thus greatly limiting its scope of application.the permanent magnet brushless dc motor is rapidly maturing in recent years with the development of power electronic devices and new permanent magnetic materials up a new the mechatronics motor, it has the following characteristics:1.the roto

6、r of the brushless dc motor with high energy product rare earth magnet as the rotor magnet, the squirrel cage rotor inertia ratio is smaller, so for a given torque can respond faster to control features better.2.the efficiency of the brushless dc motor is higher than the induction motor.because the

7、induction motor is running, the rotor does not produce the copper loss and iron loss.3.in the same capacity, the volume of the brushless dc motor is relatively better than the induction motor is small, light weight.4.brushless dc motor noise.5brushless dc motor speed convenient, flexible, and a wide

8、 range ofpermanent magnet brushless dc motor controller structure has many forms, the initial complex analogue to the recently digital microcontroller as the core, but the new motor control asic, brushless dc motor speed control device designa great convenience, integrated analog control chip contro

9、lling function, the protection function, stable performance, simple system composed of the peripheral circuits required, and strong anti-jamming capability, especially suitable for volume controller, the performance requirementshigher occasions.advantages of a dedicated control chip of course, but o

10、ften are expensive.in the occasion of some control accuracy is not high, you need to be able to have a working stability, price and relatively low-cost controller.this design is based on market demand.key words: brushlessdc motor;brush;commutator;microcontrollerand so on.目 錄1.概述52. 單片機(jī)的選擇52.1 單片機(jī)的概述

11、52.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域62.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)82.4 at89s51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)102.5at89s51單片機(jī)的引腳及功能描述102.6單片機(jī)的指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介123. 無刷直流電機(jī)的簡(jiǎn)介143.1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的概述143.2無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)153.3無刷直流電機(jī)的原理153.4單片機(jī)控制直流無刷電機(jī)164.硬件設(shè)計(jì)174.1 無刷電機(jī)的選擇174.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器介紹184.3 rs-485通信硬件電路14.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)24.5 直流無刷電機(jī)的控制34.6 4x4矩陣式鍵盤64.7 人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)75. 軟件設(shè)計(jì)86.結(jié)束語12參考文獻(xiàn)13致 謝14附 錄15附錄1：程序

12、清單15附錄2：設(shè)計(jì)圖紙21附錄3：元器件目錄表24基于at89s51單片機(jī)無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)1.概述二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，及電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱pc機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、

13、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是基于at89s51單片機(jī)控制無刷直流電動(dòng)機(jī)，通過4x4鍵盤輸入，利用所學(xué)知識(shí)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制直流無刷電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)、加減速等控制，并通過6為led數(shù)碼管顯示。詳細(xì)介紹單片的種類、結(jié)構(gòu)、功能、和發(fā)展歷史 未來前景及直流無刷電動(dòng)機(jī)的工作原理、控制結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，既著重單片機(jī)的基本

14、知識(shí) 功能院里的深入闡述，有理論聯(lián)系實(shí)際詳細(xì)剖析單片機(jī)控制直流無刷電動(dòng)機(jī)的過程。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文查考了大量的書籍，借鑒了許多學(xué)者和單片機(jī)愛好者的著作 學(xué)術(shù)論文 和經(jīng)驗(yàn)心得等，在此對(duì)他們表示最誠(chéng)摯的感謝！本論文在寫作時(shí)得到了指導(dǎo)老師xx的大量幫助，借此也表示最衷心的謝意！2. 單片機(jī)的選擇2.1 單片機(jī)的概述 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mcu表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生、愛好者，產(chǎn)品開發(fā)人員掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生單片機(jī)開發(fā)板，比較有名

15、的例如電子人dzr-01a單片機(jī)開發(fā)板。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有cpu的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。intel的z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是intel的8031，因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在8031上發(fā)展出了mcs51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛

16、的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著intel i960系列特別是后來的arm系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300mhz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號(hào)也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的windows和li

17、nux操作系統(tǒng)。 單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過pc機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相

18、比，單片機(jī)只缺少了i/o設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如cpu，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可，用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、vcd等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干

19、擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用pc）的主要區(qū)別。 2.2單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域1、單片機(jī)的特點(diǎn) （1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的cpu。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在rom中不易破壞，許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。 （2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，i/o口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品

20、為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8v3.6v，而工作電流僅為數(shù)百微安。 （4）易擴(kuò)展 片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 （5）優(yōu)異的性能價(jià)格比 單片機(jī)的性能極高。為了提高速度和運(yùn)行效率，單片機(jī)已開始使用risc流水線和dsp等技術(shù)。單片機(jī)的尋址能力也已突破64kb的限制，有的已可達(dá)到1mb和16mb，片內(nèi)的rom容量可達(dá)62mb，ram容量則可達(dá)2mb。由于單片機(jī)的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉，其性能價(jià)格比極高。 2、單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 （

21、1）單片機(jī)在智能儀器儀表中的應(yīng)用 在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 （2）單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的方向。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。單片機(jī)作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可大大提高機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。 （3）單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用 自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器、電子玩具、 電飯煲、視聽音響設(shè)備等家用電器配上

22、單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。 （4）在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 （5）辦公自動(dòng)化設(shè)備 現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機(jī)。如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)、考勤機(jī)、電話以及通用計(jì)算機(jī)中的鍵盤譯碼、磁盤驅(qū)動(dòng)等。 （6）商業(yè)營(yíng)銷設(shè)備 在商業(yè)營(yíng)銷系統(tǒng)中已廣泛使用的電子稱、收款機(jī)、條形碼閱讀器、ic卡刷卡機(jī)、出租車計(jì)價(jià)器以及倉(cāng)儲(chǔ)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、商場(chǎng)保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險(xiǎn)系統(tǒng)等都采用了單片機(jī)控制。 （7）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域

23、中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。 （8）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 （9）汽車電子產(chǎn)品 現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器（黑匣子）等都離不開單片機(jī)。 （10）航空航天系統(tǒng)和國(guó)防

24、軍事、尖端武器等領(lǐng)域 單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。 綜合所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。2.3單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)如今單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，

25、錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。縱觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有：一、更生活化。目前，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，人們?cè)诿τ诠ぷ髦啵藗儗?duì)生活的質(zhì)量要求越來越高?，F(xiàn)在的父母不僅要面對(duì)工作的壓力，帶孩子的問題也困擾著不少的父母，而智能遙控音樂嬰兒車可以減緩父母的問題。其由嬰兒車智能控制模塊、檢測(cè)系統(tǒng)、遙控模塊、顯示模塊、執(zhí)行系統(tǒng)、音樂模塊等幾部分構(gòu)

26、成。 (1)嬰兒車智能控制系統(tǒng)采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)運(yùn)行，處理數(shù)據(jù)，控制和協(xié)調(diào)各部分模塊工作。用戶可以在本系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)上對(duì)嬰兒車的各部分進(jìn)行觀察和控制。同時(shí)可通過按鍵板或紅外遙控器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。 (2)檢測(cè)模塊又分為聲音檢測(cè)、尿濕檢測(cè)和溫度檢測(cè)。分別對(duì)嬰兒是否睡醒、嬰兒是否尿濕、奶水溫度分別給89c52對(duì)應(yīng)的信號(hào)。其中各個(gè)檢測(cè)模塊均受系統(tǒng)控制。 (3)遙控模塊采用nec制式紅外遙控，可遙控mp3解碼的播放模式、音樂效果、選歌、音量、系統(tǒng)的時(shí)間調(diào)節(jié)各個(gè)模塊的控制和協(xié)調(diào)。 (4)顯示部分采用lcd12864液晶屏顯示，可顯示時(shí)間、倒計(jì)時(shí)時(shí)間、奶瓶溫度、濕度狀態(tài)。(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)又分為機(jī)械執(zhí)

27、行和聲音執(zhí)行，從而更完美地模擬出人的效果。二、低碳化。2010世博會(huì)已逐漸離我們遠(yuǎn)去，但是上海世博會(huì)的理念一直與我們緊密相連。1、低功耗cmos化：mcs-51系列的8031推出時(shí)的功耗達(dá)630mw，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mw左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了cmos(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝) ，由于chmos技術(shù)的進(jìn)小，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的cmos化。cmos電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。cmos雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而chmos則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場(chǎng)

28、合。所以我相信這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。2、低電壓化：幾乎所有的單片機(jī)都有wait、stop等省電運(yùn)行方式。允許使用的電壓范圍越來越寬，一般在36v范圍內(nèi)工作。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已可達(dá)12v。目前0.8v供電的單片機(jī)已經(jīng)問世。 3、低噪聲與高可靠性：為提高單片機(jī)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片廠家在單片機(jī)內(nèi)部電路中都采用了新的技術(shù)措施。 三、高性能化。主要是指進(jìn)一步改進(jìn)cpu的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（risc）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達(dá)1

29、00mips（million instruction per seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，就可以用軟件模擬其i/o功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。四、異步串行擴(kuò)展技術(shù)化。在用單片機(jī)開發(fā)各種嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),異步串行通信是經(jīng)常要用到的一種通信模式,很多應(yīng)用中還要求實(shí)現(xiàn)多路異步串行通信。大家平時(shí)熟悉的各種廠家的單片機(jī),絕大部分片上只提供一個(gè)硬件uart模塊,利用它可以方便實(shí)現(xiàn)一路串行通訊。pic系列單片機(jī)也不例外,在其豐富的產(chǎn)品家族成員中,除高端系列（pic17/18）一

30、些型號(hào)片上帶有兩路硬件uart模塊外,其它大部分型號(hào)片上只有一路uart,一些低端廉價(jià)的pic單片機(jī)甚至還不帶硬件uart。為了提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比,就要求設(shè)計(jì)工程師用軟件增加實(shí)現(xiàn)一路或多路異步串行通信。很多工程師對(duì)用軟件實(shí)現(xiàn)的uart在可靠性和效率方面持懷疑態(tài)度,其實(shí)關(guān)鍵問題是看軟件采用何種方式來實(shí)現(xiàn)可靠的uart功能。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將更強(qiáng)。2.4 at89s51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)at89s51單片機(jī)與mcs-51完全兼容，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)如圖2.4所示： 圖2.4 at89s51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖從功能上分，它包括如下部件：一個(gè)8位中央處理器（cpu）

31、；4k可在線編程flash ；128字節(jié)ram與特殊功能寄存器；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；中斷邏輯控制電路；一個(gè)全雙工串行接口（uart）；32條可編程的io口線；另外，還包括一些寄存器如程序計(jì)數(shù)器pc 、程序狀態(tài)寄存器psw 、堆棧指針寄存器sp 、數(shù)據(jù)指針寄存器dptr等部件。 2.5at89s51單片機(jī)的引腳及功能描述at89s51單片機(jī)的管腳如圖2.5所示： 圖2.5 at89s51單片機(jī)的管腳圖at89s51單片機(jī)芯片有40只引腳，制作工藝為hmos（高密度溝道m(xù)os 工藝），采用雙列直插（dip）封裝形式4 個(gè)并行i/o 口(p0p3)，共有32 根引腳，可分別用作地址線.數(shù)據(jù)線和i

32、/o 線。另外還有4 根控制信號(hào)引腳,2 根時(shí)鐘引腳,2 根電源線引腳。其引腳功能如下:（1）i/o引腳 p0.0p0.7為p0口，是8 位雙向口線，在引腳的3239 號(hào)端口，是一個(gè)8 位漏極開路的三態(tài)雙向i/o 口。當(dāng)使用外部存儲(chǔ)器時(shí)為地址總線及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口.可以驅(qū)動(dòng)8 個(gè)ls 型ttl 負(fù)載。p0 口有三個(gè)功能: 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作數(shù)據(jù)總線（如圖3-2 中的d0d7 為數(shù)據(jù)總線接口）外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖2-2 中的a0 a7 為地址總線接口）做擴(kuò)展時(shí)，可做一般的i/o 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 p1 口：p1.0p1.7為p1口

33、，是8 位雙向口線（在引腳的18 號(hào)端子），是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，是一個(gè)通用單一功能的i/o 端口，可驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ls 型ttl 負(fù)載。 p2 口：p2.0p2.7為p2 口，是8 位雙向口線（在引腳的2128 號(hào)端子），是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，作為高8 位地址線使用，不做擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，可作為一般i/o 口使用，可以驅(qū)動(dòng)4 個(gè)ls 型ttl 負(fù)載。 p3 口：p3.0p3.7 為p3 口，是8 位雙向口線（在引腳的1017 號(hào)端子），是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻8 位雙向i/o 口，雙功能復(fù)用口。 (2)控制引腳 ale/psen:ale 為地址鎖存允

34、許信號(hào)，工作時(shí)輸出一正脈沖 ；/prog 為此引腳的第二功能，在對(duì)片內(nèi)eprom 型單片機(jī)編程寫入時(shí)，此引腳為編程脈沖輸入端。 /psen ：為外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。每個(gè)機(jī)器內(nèi)psen 激發(fā)兩次.從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器存取時(shí)，不激發(fā)/psen 。 ea /vpp：ea 為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器控制端，當(dāng)引腳為高電平時(shí)，cpu 先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，除非程序計(jì)數(shù)器pc 超過0fffh（即4k 地址范圍），將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序指令。 rst：rst 為復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。psen 和ale 輸出端是否有信號(hào)可以判斷出單片機(jī)是否在工作。 （3）時(shí)鐘引腳 兩個(gè)時(shí)鐘引腳x

35、tal1、xtal2 外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，為單片機(jī)提供時(shí)鐘控制信號(hào)。 xtal1：此引腳內(nèi)部是一個(gè)片內(nèi)振蕩器的反向輸入端。 xtal2；此引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入 （4）電源引腳 電源引腳用來接入單片機(jī)的工作電源。 vcc :正常運(yùn)行時(shí)的電源,接+5v。 gnd :電源地線，接地端。 2.6單片機(jī)的指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)所有指令的集合，稱為該計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，它是表征計(jì)算機(jī)性能的重要標(biāo)志。每種計(jì)算機(jī)都有它特有的質(zhì)量系統(tǒng)。指令是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種操作（如傳送數(shù)據(jù)、進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算等等）。mcs-51單片機(jī)能夠識(shí)別并執(zhí)行的指令共有111條，按功能可以分為

36、數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)操作、邏輯運(yùn)算操作、控制轉(zhuǎn)移和位操作等五大類。以下分別介紹這幾類指令。 1.數(shù)據(jù)傳送 數(shù)據(jù)傳送指令可分為通用的、累加器專用的目標(biāo)地址用的三種。 （1）通用的傳送 mov 執(zhí)行第二操作數(shù)到第一操作數(shù)地位、字節(jié)字的傳送。 push 把sp 寄存器加1，然后從第二操作數(shù)傳送一個(gè)字節(jié)到當(dāng)前sp 尋址的堆棧單元中。 pop 把有sp 寄存器尋址的棧單元中傳送一個(gè)字節(jié)到第一操作數(shù)， 然后把sp 減1。 (2)累加器專用傳送 xch 第二操作數(shù)的字節(jié)于a 累加器的字節(jié)交換。 xchd 第二操作數(shù)的地半字節(jié)于a 累加器的地半字節(jié)交換。 movx 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和a 累加器之間傳送一個(gè)字節(jié)。外部抵

37、制可由dptr 寄存器（16 位）或r1、r0（各8 位）來指定。 movc 從程序集存器傳送一個(gè)字節(jié)到a 寄存器中。 (3)目標(biāo)地址傳送 mov dptr, #data 把16 位立即數(shù)裝入一對(duì)目的寄存器dph 和dpl 中。 2.算術(shù)操作 mcs-51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是除了加、減法外，還有乘法和除法功能，因而加快了運(yùn)算速度，增強(qiáng)了運(yùn)算功能，減少了編程工作量。此外還有一種調(diào)整操作，它可以允許對(duì)壓縮的十進(jìn)制數(shù)（bcd）直接執(zhí)行算術(shù)操作。 （1）加法（四種） inc （加1）執(zhí)行源操作數(shù)和1 的加法，結(jié)果回送到源操作數(shù)中。 add 執(zhí)行a 累加器與第二操作數(shù)之間的加法，結(jié)果送回a 累

38、加其中。 addc （帶進(jìn)位加）執(zhí)行a 累加器和第二操作數(shù)之間的加法，若以前c 標(biāo)志置位則加1，把結(jié)果送到a 累加器中。 da （bcd 加法的使勁違法調(diào)整）對(duì)兩個(gè)2 位十進(jìn)制操作數(shù)的二進(jìn)制加法結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。由da 所形成的壓縮十進(jìn)制數(shù)之間和回送到a 累 加器中。如果bcd 結(jié)果大于99 則進(jìn)位標(biāo)志位置位，否則清0。 （2）減法（兩種）subb （連借位減）執(zhí)行從第一操作數(shù)（累加器）中間去第二操作數(shù)， 如果c 標(biāo)志位置位則再減1，把結(jié)果回送到a 寄存器。 dec （減1）執(zhí)行從操作數(shù)減1，結(jié)果送到操作數(shù)中。 （3）乘法 mul 執(zhí)行a 累加器與b 寄存器的無符號(hào)乘法。雙字節(jié)乘法的高位字接送b

39、寄存器，低位字節(jié)送a 累加器。如果乘積的高位字節(jié)為0 ，則ov 清零；若非0 則ov 置位。c 清零，ac 保持不變。 (4) 除法 div 執(zhí)行a 累加器與b 寄存器的無符號(hào)數(shù)除法,把商送到累加器a，余數(shù)送到b 寄存器。若在作除法前b中的值是00h，也就是除數(shù)為0，則ov置位。 3.邏輯操作 mcs-51 系列單片機(jī)除了能執(zhí)行一般操作數(shù)的基本邏輯操作數(shù)外，還能對(duì)位進(jìn)行邏輯操作,有較強(qiáng)的布爾處理功能。 （1）單操作數(shù)邏輯操作 clr 用于a 累加器和c 進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址為清0。 setb c進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址的位置1。 cpl 把a(bǔ) 累加器中的操作數(shù)取反，并把結(jié)果回送到a 累加器中，

40、不影響標(biāo)志位，或者將c 進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址位取反。 (2) 雙操作數(shù)邏輯操作 anl 對(duì)兩個(gè)操作執(zhí)行按為邏輯“與”操作,并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中。 orl 對(duì)兩個(gè)操作數(shù)執(zhí)行按位邏輯“或”操作,并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中。 xrl 對(duì)兩個(gè)操作數(shù)執(zhí)行按位邏輯“異或”操作并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中。4.控制轉(zhuǎn)移指令 控制轉(zhuǎn)移指令共有17條，控制轉(zhuǎn)移指令通過改寫pc的當(dāng)前值，而改變cpu執(zhí)行程序的順序，是程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)。它可以進(jìn)一步細(xì)分為：1）調(diào)用、返回指令acall 絕對(duì)調(diào)用指令、無條件地調(diào)用指定地址的子程序。所調(diào)用的子程序的起始地址必須在與acall 后面指令的第一字節(jié)在同一2k 區(qū)間的

41、程序存儲(chǔ)器中.并不影響標(biāo)志。 lcall 長(zhǎng)調(diào)用指令。它調(diào)用指定地址的子程序。所調(diào)用的子程序可以從全部64k 字節(jié)程序存儲(chǔ)器地址空間的任何地方開始。不影響任何標(biāo)志。 ret 轉(zhuǎn)移控制到前一次調(diào)用操作時(shí)保存在堆棧中的地址,一般為acall 或者是lcall 所調(diào)用的子程序結(jié)束語句。 reri 中斷返回指令，除具有ret指令的功能外，還具有開放低優(yōu)先級(jí)中斷、恢復(fù)中斷邏輯等功能。中斷返回一定要安排在中斷服務(wù)程序的最后。2）有條件轉(zhuǎn)移 jz 如果累加器a為0，則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移。 jnz 如果是累加器a不為0，則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移。 cjne 把第一操作數(shù)以第二操作數(shù)相比較,如果不相等,則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 djne

42、把操作數(shù)減1,結(jié)果送回源操作數(shù)的地址中,若不為0 則轉(zhuǎn)移。3)無條件轉(zhuǎn)移 ajmp 轉(zhuǎn)移控制到目標(biāo)操作數(shù)。ajmp 和ljmp 操作類似于acall 和lcall。sjmp 指令提供了一下一條指令的起始地址為中心的256 字節(jié)范圍的轉(zhuǎn)移(-128+127)。 jmp 間接轉(zhuǎn)移指令。把累加器a 的無符號(hào)內(nèi)容與數(shù)據(jù)指針的16 位數(shù)據(jù)相加，然后把結(jié)果送到程序計(jì)數(shù)器。這樣轉(zhuǎn)移的實(shí)際目的可以是程序儲(chǔ)存空間中的任何單元。這種間接轉(zhuǎn)移對(duì)程序中實(shí)現(xiàn)n 路散轉(zhuǎn)很方便。 ljmp 長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令。提供16位目的地址，所以程序可轉(zhuǎn)向64kb程序存儲(chǔ)器地址空間的任何單元；指令的操作對(duì)象是pc中地址。sjmp 相對(duì)轉(zhuǎn)移指令

43、。指令的操作數(shù)是相對(duì)地址，其范圍為-128+128共256個(gè)字節(jié)。4）空操作指令nop 空操作指令。單字節(jié)指令，除pc+1指向下一條指令外，它不執(zhí)行其他任何操作，不影響其他寄存器和標(biāo)志位。常用來產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器周期的延遲，主要用于精確延時(shí)或時(shí)間上的等待。5.位操作指令 位操作類指令共有17條，其包括位數(shù)據(jù)傳送指令（mov - 2條），位邏輯運(yùn)算指令（anl、orl - 4條），位狀態(tài)控制指令(crl、setb、cpl - 6條)，位條件轉(zhuǎn)移指令（jc、jnc、jb、jnb、jbc - 5條）。綜上所述，mcs-51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)大體上可以分為5 類：數(shù)據(jù)傳遞類指令（29 條）、算術(shù)運(yùn)算類指

44、令（24 條）、邏輯操作和循環(huán)移位類指令（24 條）、控制轉(zhuǎn)移類指令（17 條）、位操作類指令（17 條）這些指令命令計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)即計(jì)算機(jī)的指令均由二進(jìn)制代碼組成，但是為了書寫方便，常常把它寫成十六進(jìn)制。3. 無刷直流電機(jī)的簡(jiǎn)介3.1 無刷直流電動(dòng)機(jī)的概述直流電動(dòng)機(jī)具有非常優(yōu)秀的線性機(jī)械特性、寬的調(diào)速范圍、大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、簡(jiǎn)單的控制電路等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來一直廣泛地應(yīng)用在各種驅(qū)動(dòng)裝置和伺服系統(tǒng)中。但是直流電動(dòng)機(jī)的電刷和換向器卻成為阻礙它發(fā)展的障礙。機(jī)械電刷和換向器因強(qiáng)迫性接觸，造成它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、變化的接觸電阻、火花、噪音等一系列問題，影響了直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速精度和性能

45、。因此，長(zhǎng)期以來人們一直在尋找一種不用電刷和換向器的直流電動(dòng)機(jī)。隨著電子技術(shù)、功率元件技術(shù)和高性能的磁性材料制造技術(shù)的飛速發(fā)展，這種想法已成為現(xiàn)實(shí)。無刷直流電動(dòng)機(jī)利用電子換向器取代了機(jī)械電刷和機(jī)械換向器，因此，使這種電動(dòng)機(jī)不僅保留了直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而且又具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，使它一經(jīng)出現(xiàn)就以極快的速度發(fā)展和普及。3.2無刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖3.2 無刷直流電動(dòng)機(jī)的原理框圖 無刷直流電動(dòng)機(jī)(brushless dc motor)是由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子開關(guān)線路三部分組成。其原理框圖如上圖2.2所示。圖中，直流電源通過開關(guān)電路向電動(dòng)機(jī)定子繞組供電，位置傳

46、感器隨時(shí)檢測(cè)到轉(zhuǎn)子所處的位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)來控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而自動(dòng)地控制哪些繞組通電，哪些繞組斷電，實(shí)現(xiàn)了電子換向。3.3無刷直流電機(jī)的原理如下圖3.2（1）為三相無刷直流電動(dòng)機(jī)半控橋電路原理圖，此處采用位置傳感器，以三只功率晶體管v1、v2和v3構(gòu)成功率邏輯單元光電器件。圖3.3（1）三相無刷直流電動(dòng)機(jī)半控橋電路原理圖三只光電器件vp1、vp2和vp 3的安裝位置各相差120度，均勻分布在電動(dòng)機(jī)一端。借助安裝在電動(dòng)機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板的作用，使從光源射來的光線一次照射在各個(gè)光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置。圖3.3（2）所示為開關(guān)順序及定子磁

47、場(chǎng)旋轉(zhuǎn)示意圖：圖3.3 （2）開關(guān)順序及定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)示意圖隨著位置傳感器轉(zhuǎn)子扇形片的轉(zhuǎn)動(dòng)，定子繞組在位置傳感器vp1、 vp2、vp3 的控制下，便一相一相地依次饋電，實(shí)現(xiàn)了各相繞組電流的換相。在換相過程中，定子各相繞組在工作氣隙內(nèi)所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是跳躍式的。這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在360度電角度范圍內(nèi)有三種磁狀態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù)120度電角度。位置傳感器在直流無刷電動(dòng)機(jī)中起著測(cè)定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用，為邏輯開關(guān)電路提供正確的換相信息，即將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后去控制定子繞組換相。位置傳感器種類較多，且各具特點(diǎn)。在直流無刷電動(dòng)機(jī)中常見的位置傳感器有以下幾種：電磁式位置傳感器、光電式位置傳

48、感器、磁敏式位置接近傳感器。電磁式位置傳感器在直流無刷電動(dòng)機(jī)中，用得較多的是開口變壓器。用于三相直流無刷電動(dòng)機(jī)的開口變壓器由定子和跟蹤轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子一般有六個(gè)極，它們之間的間隔分別為60度，其中三個(gè)極上繞一次繞組，并相互串聯(lián)后通以高頻電源，另外三個(gè)極分別繞上二次繞組wa、 wb、wc。它們之間分別相隔120度。跟蹤轉(zhuǎn)子是一個(gè)用非導(dǎo)磁材料做成的圓柱體，并在它上面鑲一塊120度的扇形導(dǎo)磁材料。在安裝時(shí)將它與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)，其位置對(duì)應(yīng)于某一磁極。一次繞組所產(chǎn)生的高頻磁通通過跟蹤轉(zhuǎn)子上的到此材料禍合到二次繞組上，故在二次繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓，而另外兩相二次繞組由于無禍合回路同一次繞組相聯(lián)，其感應(yīng)電

49、壓基本為零。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形片也跟著旋轉(zhuǎn)，使之離開當(dāng)前禍合一次繞組而向下一個(gè)一次繞組靠近。就這樣，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)，在開口變壓器二次繞組上分別感應(yīng)出電壓。扇形導(dǎo)磁片的角度一般略大于120度電角度，常采用130度電角度左右。在三相全控電路中，為了換相譯碼器的需要，扇形導(dǎo)磁片的角度為180度電角度。同時(shí)，扇形導(dǎo)磁片的個(gè)數(shù)應(yīng)同直流無刷電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)相等。接近開關(guān)式位置傳感器主要由諧振電路及扇形金屬轉(zhuǎn)子兩部分組成，當(dāng)扇形金屬轉(zhuǎn)子接近震蕩回路電感l(wèi)時(shí)，使該電路的q值下降，導(dǎo)致電路正反饋不足而停振，故輸出為零。扇形金屬轉(zhuǎn)子離開電感元件l時(shí)，電路的q值開始上升，電路又重新起振，輸出高頻調(diào)制信號(hào)，

50、經(jīng)二極管檢波后，取出有用控制信號(hào)，去控制邏輯開關(guān)電路，以保證電動(dòng)機(jī)正確換向。3.4單片機(jī)控制直流無刷電機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)繼承了直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好等特點(diǎn)，克服了直流電動(dòng)機(jī)需要換向器的缺點(diǎn)，在家用電器、交通工具等生活的方方面面占有占用的地位，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，直流無刷電機(jī)逐步的占有了原來異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)是基于at89s51單片機(jī)直流無刷電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，它可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)、停止、正傳、反轉(zhuǎn)等功能。4.硬件設(shè)計(jì)4.1 無刷電機(jī)的選擇本控制系統(tǒng)選擇南京森宇機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的森宇牌直流無刷電動(dòng)機(jī)作為控制對(duì)象，具體型號(hào)為70bl-a，該型號(hào)的電動(dòng)機(jī)屬于森宇公司生產(chǎn)的

51、70bl系列。（1）電動(dòng)機(jī)的外形該型號(hào)的電機(jī)的外形如下圖4.1（1）所示，其工作特點(diǎn)為：環(huán)境溫度一一0一 + 50c環(huán)境濕度一一85%rh絕緣等級(jí)一一b級(jí)耐振動(dòng)耐沖擊一一0.5/2.5g圖4.1 （1）電動(dòng)機(jī)外形圖（2） 技術(shù)數(shù)據(jù)70bla電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如圖4.1（2）所示 表3-1(2)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)規(guī) 格型 號(hào)額定功率額定電壓額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩重量70bla150w24v3000rpmm0.5n.m1.8kg（3）外形尺寸如下圖 圖4-1（3）電機(jī)的外形尺寸4.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器介紹本畢業(yè)設(shè)計(jì)所選擇的驅(qū)動(dòng)器是與上面選擇的直流無刷電動(dòng)機(jī)配套的具體型號(hào)為bl-2203c0。(1）驅(qū)動(dòng)器外形外形如圖

52、4-2（1）所示。圖4-2（1）驅(qū)動(dòng)器外形（2）驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)：1）交流電壓220v；2)輸入輸出光隔離；3）啟動(dòng)及其轉(zhuǎn)向控制； 4）過電流、過電壓、過載及堵轉(zhuǎn)保護(hù) ； 5）測(cè)速信號(hào)輸出； 6）故障報(bào)警輸出； 7）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示； 8）外部模擬量調(diào)速； 9）制動(dòng)停車功能； 10）多檔速度選擇。 （3）性能指標(biāo)具體性能見表4-2（2）所示表4-2(2) 驅(qū)動(dòng)器電氣性能供電電源單相交流220 (1士15%) v, 50hz，容量為0.8k va額定功率最大600w（根據(jù)所配的電動(dòng)機(jī)而言）額定轉(zhuǎn)速根據(jù)所選的電動(dòng)機(jī)確定（不超過8000r/min)額定轉(zhuǎn)矩根據(jù)所選的電動(dòng)機(jī)確定調(diào)速范圍1 50r/min額定

53、轉(zhuǎn)速速度變動(dòng)率（對(duì)負(fù)載）士2以下（額定轉(zhuǎn)速）速度變動(dòng)率（對(duì)電壓）士1以下（電源電壓士10%，額定轉(zhuǎn)速無負(fù)載）速度變動(dòng)率（對(duì)溫度）士2以下（20-40額定轉(zhuǎn)速無負(fù)載）絕緣電阻在常溫下大于o絕緣強(qiáng)度在常溫下1kv、 1mmn4.3 rs-485通信硬件電路 圖4.3 rs-485rs485總線標(biāo)準(zhǔn)是工業(yè)中（考勤，監(jiān)控，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）使用非常廣泛的雙向、平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口，支持多點(diǎn)連接，允許創(chuàng)建多達(dá)32個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)；最大傳輸距離1200m，支持1200 m時(shí)為100kb/s的高速度傳輸，抗干擾能力很強(qiáng)，布線僅有兩根線很簡(jiǎn)單。因rs485接口具有良好的抗噪音干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)就使其成為

54、首選的串行接口。上圖4.3中rs485是一種半雙工雙向總線。6n137光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內(nèi)部有一個(gè)850 nm波長(zhǎng)algaas led和一個(gè)集成檢測(cè)器組成，其檢測(cè)器由一個(gè)光敏二極管、高增益線性運(yùn)放及一個(gè)肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補(bǔ)償功能，高的輸入輸出隔離，lsttl/ttl兼容，高速(典型為10mbd)，5ma的極小輸入電流。特性：轉(zhuǎn)換速率高達(dá)10mbit/s;擺率高達(dá)10kv/us;扇出系數(shù)為8;邏輯電平輸出;集電極開路輸出;工作參數(shù):最大輸入電流，低電平：250ua 最大輸入電流，高電平：15ma 最大允許低電平電壓(輸出高)：0.8v

55、 最大允許高電平電壓：vcc最大電源電壓、輸出：5.5v 扇出(ttl負(fù)載)：8個(gè)(最多) 工作溫度范圍：-40c to +85c 典型應(yīng)用：高速數(shù)字開關(guān)，馬達(dá)控制系統(tǒng)和a/d轉(zhuǎn)換等。6n137光耦合器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管腳如圖4.3（1）所示。6n137光耦合器的真值如表4.3(2)所示：6n137光耦合器的真值表輸入使能輸出hhllhhhlhllhhncllnch 圖4.3（2）真值表需要注意的是，在6n137光耦合器的電源管腳旁應(yīng)有個(gè)0.1uf的去耦電容。在選擇電容類型時(shí)，應(yīng)盡量選擇高頻特性好的電容器，如陶瓷電容或鉭電容，并且盡量靠近6n137光耦合器的電源管腳；另外，輸入使能管腳在芯片內(nèi)部已有上拉電阻，無需再外接上拉電阻。 6n137光耦合器的使用需要注意兩點(diǎn)：第一是6n137光耦合器的第6腳vo