數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在高度現(xiàn)代化的今天，現(xiàn)代電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，促進(jìn)了直流調(diào)速技術(shù)的進(jìn)步，使之成為目前活躍的調(diào)速技術(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電動(dòng)機(jī)因?yàn)槠渚哂姓{(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速靈活、方法簡(jiǎn)單、控制性能好等特點(diǎn)，應(yīng)用在越來(lái)越多的領(lǐng)域中。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)stc12c5a60s2和l298控制的直流電機(jī)脈寬調(diào)制（pwm）調(diào)速系統(tǒng)。主要介紹了用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)pwm調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的基本方法，給出了程序流程圖和keil-c51程序。硬件電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速的控制，以及電機(jī)速度的實(shí)時(shí)顯示。以單片機(jī)為控制核心的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，采用了數(shù)字化的速度給定與測(cè)速，擴(kuò)大了

2、調(diào)速范圍，提高了速度控制精度。由于許多功能都是由軟件來(lái)完成的，所以使硬件得以簡(jiǎn)化，故障率比較小。單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)來(lái)工作，其控制手段方便靈活，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)鍵詞:單片機(jī)、脈寬調(diào)制、直流電機(jī)、lcd顯示 目 錄 第一章 概述1 1.1課題的背景1 1.2數(shù)字式調(diào)速國(guó)內(nèi)外研究狀況1 1.3課題的實(shí)際意義1 1.4課題內(nèi)容2第二掌 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4 2.1驅(qū)動(dòng)電路的論證與選擇 3 2.2液晶顯示模塊的選擇 4 2.3按鍵電路的選擇5 2.4處理器的選擇5 2.4.1 單片機(jī)的特點(diǎn) 5 2.4.2單片機(jī)的選擇 6 2.5測(cè)速方案的選擇 6 2.6系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 7第三章 硬件設(shè)計(jì) 8 3.1單片機(jī)最小

3、系統(tǒng)8 3.1.1 stc12c5a60s2介紹8 3.3.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 10 3.2電源電路11 3.3顯示電路12 3.4按鍵電路13 3.5過(guò)流保護(hù)電路14 3.6 速度檢測(cè)電路15 3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路16第四章 軟件設(shè)計(jì)17 4.1系統(tǒng)總體程序框圖17 4.2按鍵子程序結(jié)構(gòu)17 4.3轉(zhuǎn)速采集子程序19第5章 系統(tǒng)調(diào)試 20 5.1 硬件調(diào)試20 5.1.1電源模塊調(diào)試20 5.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試21 5.1.3繼電器的測(cè)試21 5.2軟件調(diào)試21 5.2.1單片機(jī)控制模塊軟件調(diào)試21 5.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)試21 5.3脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試22 5.3.1按鍵調(diào)試22 5.3.

4、2電機(jī)調(diào)試22參考文獻(xiàn) 25致 謝 26第一章 概述 1.1課題的背景直流調(diào)速是指人為地或自動(dòng)地改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以滿足工作機(jī)械的要求。從機(jī)械特性上看,就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加工電壓等方法來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,從而改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和工作特性機(jī)械特性的交點(diǎn),使電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在軋鋼機(jī)、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能可控電力拖動(dòng)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流拖動(dòng)系統(tǒng)無(wú)論在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，并且從反饋閉環(huán)控制的角度來(lái)看，它又是交流

5、拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以直流調(diào)速系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中有著舉足輕重的作用。1.2數(shù)字式調(diào)速國(guó)內(nèi)外研究狀況所謂的數(shù)字式調(diào)速系統(tǒng)就是指由數(shù)字芯片作為核心控制器的調(diào)速系統(tǒng)，出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的制造工藝的迅速發(fā)展，數(shù)字控制芯片的性能越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越便宜。此外，電力電子的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。因此就有可能比較普遍地應(yīng)用高速的處理器來(lái)控制電機(jī)，完全各種新穎的、高性能的控制策略，使電機(jī)性能得到充分發(fā)揮，使電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域更寬，更符合實(shí)際使用要求，另外現(xiàn)在出現(xiàn)的各種便于控制的新型電機(jī)，也對(duì)調(diào)速提出了更高的要求。比較簡(jiǎn)單的電機(jī)控制，只要用微機(jī)控制繼電器或電子開(kāi)關(guān)元

6、件使電路開(kāi)通或關(guān)斷就可以了。在各種機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)線中，現(xiàn)在已普遍采用微機(jī)的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。對(duì)于復(fù)雜的電機(jī)控制，則要用微機(jī)控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機(jī)按給定的指令準(zhǔn)確工作。通過(guò)微機(jī)控制，可使電機(jī)的性能有很大的提高。傳統(tǒng)的直流電機(jī)和交流電機(jī)各有缺點(diǎn)，直流電機(jī)調(diào)速性能好，單帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問(wèn)題；交流電機(jī)，不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，單在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。目前，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等自動(dòng)控制的數(shù)控位置伺服系統(tǒng)。為了提高性能，在先進(jìn)的伺服系統(tǒng)中，已采用高

7、速數(shù)字信號(hào)處理器（digital signal processor,簡(jiǎn)稱dsp），其指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒數(shù)百兆以上，非常適合用于數(shù)字濾波的構(gòu)建和快速傅里葉變換等通用的數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算。1.3課題的實(shí)際意義隨著微電子技術(shù),微處理機(jī)以及計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展,使調(diào)速控制的各種功能幾乎均可通過(guò)微處理機(jī),借助軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。即從過(guò)去的模擬控制向模擬-數(shù)字混合控制發(fā)展,最后實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 在數(shù)字化系統(tǒng)中,除具有常規(guī)的調(diào)速功能外,還具有故障報(bào)警,診斷及顯示等功能,同時(shí),數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力,通過(guò)選配適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌谀０?可方便地實(shí)現(xiàn)主站(如上一級(jí)plc或計(jì)算機(jī)系統(tǒng))和從站(單機(jī)交,直流傳動(dòng)控制裝置)間的數(shù)字

8、通信,組成分級(jí)多機(jī)的自動(dòng)化系統(tǒng)。為易于調(diào)試,數(shù)字系統(tǒng)的軟件,一般設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)器參數(shù)的自化優(yōu)化,通過(guò)啟動(dòng)優(yōu)化程序,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋優(yōu)和確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)參數(shù),以及實(shí)現(xiàn)如直流電動(dòng)機(jī)磁化特性曲線的自動(dòng)測(cè)試等,有利于縮短調(diào)試時(shí)間和提高控制性能。國(guó)外一些電氣公司都有成系列的與模擬調(diào)整系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的全數(shù)字交、直流調(diào)速裝置產(chǎn)品可供選用,新開(kāi)發(fā)的調(diào)速系統(tǒng)幾乎全是數(shù)字式的。與模擬系統(tǒng)類似, 全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)已發(fā)展成為緊湊式和模塊式兩大類，但全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)還是有模擬調(diào)速系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),技術(shù)更先進(jìn),操作方便。數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)與模擬調(diào)速系統(tǒng)相對(duì)比,技術(shù)性能有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 靜態(tài)精度高且能長(zhǎng)期保持； (2) 動(dòng)態(tài)性能好,借助于豐富的

9、軟件,易于實(shí)現(xiàn)各類自適應(yīng)和復(fù)合控制；(3) 調(diào)速范圍寬；(4) 電壓波動(dòng)小；(5) 參數(shù)實(shí)現(xiàn)軟件化,無(wú)漂移影響；(6) 所用元件數(shù)量少,不易失效；(7) 設(shè)定值量化程度高,且狀態(tài)重復(fù)率好；(8) 放大器和級(jí)間耦合噪聲很小,電磁干擾??；(9) 調(diào)試即投產(chǎn)靈活方便,易于設(shè)計(jì)和修改設(shè)計(jì)；(10) 標(biāo)準(zhǔn)及通用化程度高,除主cpu模塊外,僅數(shù)種附加模塊；可實(shí)現(xiàn),包括工藝參數(shù)在內(nèi)的多元閉環(huán)控制；(11) 適用范圍廣,可實(shí)現(xiàn)各類變速控制及易于實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)或plc系統(tǒng)通信。由此,數(shù)字化將在未來(lái)的調(diào)速設(shè)備中得到大量應(yīng)用。數(shù)字化是調(diào)速系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，特別是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的普及與發(fā)展，就更加確定了數(shù)字控制

10、的主導(dǎo)地位，因此研究該課題具有實(shí)際意義。1.4課題內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)，用單片機(jī)技術(shù)以及相應(yīng)的仿真平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，制作并完成該系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的主要要求如下：1) 能形成閉環(huán)的控制系統(tǒng)2) 能通過(guò)按鍵設(shè)置要求轉(zhuǎn)速3) 能顯示和設(shè)定當(dāng)前電機(jī)的轉(zhuǎn)速4) 能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)5) 控制精度達(dá)到：+-1轉(zhuǎn)/秒6) 系統(tǒng)中要有過(guò)流保護(hù)第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1驅(qū)動(dòng)電路的論證與選擇（一）方案一：選擇橋式可逆pwm變換器作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。可逆pwm變換器主電路有多種形式，最常用的是橋式（亦稱h形）電路。如圖2.1所示。 這時(shí)，電動(dòng)機(jī)m兩端的電壓u的極性隨開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)電壓的變化而改變，其

11、控制方式有雙極式、單極式、受限單極式等多種，這里使用的是雙極式控制的可逆pwm變換器。h形橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括四個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。要使電機(jī)運(yùn)行，就必須同時(shí)導(dǎo)通對(duì)角線上的兩個(gè)三極管。根據(jù)不同三級(jí)管對(duì)的導(dǎo)通情況，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不一樣。如圖2.5所示。圖2.1h形橋式電路例如，當(dāng)三極管q1與q3同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電流從電源正極通過(guò)q1和q3回到電源的負(fù)極。這樣，電機(jī)將會(huì)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2.2所示。當(dāng)三極管q2與q4同時(shí)導(dǎo)通，電流從電源正極通過(guò)q4和q2回到電源的負(fù)極。這樣，電機(jī)將會(huì)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2.3所示。 圖2.2電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 圖2.3電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)雙橋式控制的橋式可逆pwm變換器有以下優(yōu)點(diǎn)2：a

12、. 電流一定連續(xù)。b. 可使電動(dòng)機(jī)在四象限運(yùn)行。c. 電動(dòng)機(jī)停止時(shí)有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)。d. 低速平穩(wěn)性好，系統(tǒng)的調(diào)速范圍可達(dá)1:2000左右。e. 低速時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)脈沖仍舊較寬，有利于保證器件的可靠導(dǎo)通。 雙極式控制方式的不足之處是：在工作過(guò)程中，4個(gè)開(kāi)關(guān)器件可能都處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)損耗大，而且在切換時(shí)可能發(fā)生上、下橋臂直通的事故，為防止直通，在上、下橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，應(yīng)設(shè)置邏輯延時(shí)。即使使用單極控制方式，使部分器件處于常通或者常斷狀態(tài)，以減少開(kāi)關(guān)次數(shù)和開(kāi)關(guān)損耗以及提高可靠性，但是系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能也會(huì)受到降低。（二）方案二：選擇l298芯片組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。l298是

13、sgs公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳的multiwatt封裝的l298n內(nèi)部含四通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路?？梢苑奖愕尿?qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或者一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。l298n是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于h橋集成電路，與l293d的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。其輸出電流為2a，最高電流4a，最高工作電壓50v，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，電磁閥等，特別是由于l298可接受標(biāo)準(zhǔn)的ttl邏輯電平信號(hào)，所以其輸入端可以與單片機(jī)直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制兩路電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。l298具有體積小，控制方便的特點(diǎn)。在實(shí)際電

14、路中，由于可逆pwm變換器的特殊性，要求四個(gè)三極管的性能基本一致，在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)，而且用分離元件構(gòu)建橋式可逆pwm變換器比較復(fù)雜。所以在實(shí)際應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)選用了l298組成的驅(qū)動(dòng)電路。 2.2液晶顯示模塊的選擇lcd顯示模塊是一種被動(dòng)顯示器，具有功耗低，顯示信息大，壽命長(zhǎng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在低功耗的單片機(jī)系統(tǒng)中得到大量使用。液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊作為便攜式儀表的通用器件，在單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中也可以作為常用的程序和電路模塊進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣即可顯示出圖形。在單片機(jī)系統(tǒng)中使用液晶顯示模塊作為輸出器件有以

15、下優(yōu)點(diǎn):(1) 顯示質(zhì)量高：液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶顯示器畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍。(2) 數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單。(3) 體積小，重量輕。(4) 功率消耗?。阂壕э@示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)ic上，因此耗電量比其它顯示器要小得多。2.3按鍵電路的選擇鍵盤是人與計(jì)算機(jī)聯(lián)系的重要手段，借此可向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入（常稱鍵入）程序、控制程序的執(zhí)行走向等，所以使用非常廣泛。單片機(jī)系統(tǒng)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤本身除了按鍵之外，還包括產(chǎn)生按鍵的硬件電路。只要按下編碼鍵盤的某一個(gè)鍵，它就能產(chǎn)生這個(gè)

16、鍵的代碼，并稱為鍵碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知cpu接收鍵碼，編碼鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便，亦不需要編寫太復(fù)雜的程序。其缺點(diǎn)是使用的硬件較為復(fù)雜。因此在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中使用編碼鍵盤不多。在非編碼鍵盤中，按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或者斷開(kāi)，因此必須有相應(yīng)的程序與之配合才能工作，即非編碼鍵盤需要通過(guò)軟件來(lái)解決按鍵的識(shí)別、防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼等問(wèn)題。非編碼鍵盤幾乎不需要什么附加的硬件電路，目前，在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中獲得較普遍的采用。非編碼的獨(dú)立式按鍵是指直接用i/o口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根i/o口線，每根i/o口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他i/o口線上的

17、狀態(tài)。獨(dú)立式按鍵的鍵盤掃描程序非常簡(jiǎn)單，只需檢測(cè)每根i/o線的“0”、“1”狀態(tài)。所以本設(shè)計(jì)選用非編碼鍵盤中的獨(dú)立式按鍵。2.4處理器的選擇 2.4.1 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)主要有如下特點(diǎn)5：1.有優(yōu)異的性能價(jià)格比。2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。3.制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、i/o口的邏輯操作以及位處理功能。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的

18、微機(jī)。4.低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。5.外部總線增加了i2c（inter-integrated circuit）及spi(serial peripheral interface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。6.單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。2.4.2單片機(jī)的選擇（一）方案一：選擇80c51作為本系統(tǒng)的控制芯片。80c51單片機(jī)是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個(gè)尺寸有限的集成電路芯片上2。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、并行i/o口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能

19、寄存器。它們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對(duì)各種功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。（二）方案二：選擇stc12c5a60s2作為本系統(tǒng)的控制芯片。stc12c5a60s2/ad/pwm系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1t)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路,2路pwm,8路高速10位a/d轉(zhuǎn)換(250k/s),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。增強(qiáng)型8051 cpu，1t，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)805

20、1。由于stc12c5a60s2具有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 無(wú)法解密，采用宏晶最新第六代加密技術(shù)2. 超強(qiáng)抗干擾，整機(jī)輕松通過(guò)2萬(wàn)伏經(jīng)典測(cè)試3. 速度快、1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，可用低頻晶振，大幅降低emi4. 超低功耗5. 輸入/輸出口多，做多有44個(gè)i/o口，a/d做按鍵掃描還可以節(jié)省很多i/o6. 在系統(tǒng)可編程，無(wú)需編程器，無(wú)需仿真器，可遠(yuǎn)程升級(jí)7. 內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，外部復(fù)位電路可徹底省掉，當(dāng)然也可以繼續(xù)用外部復(fù)位電路。所以，本設(shè)計(jì)最終選擇方案二，以stc12c5a60s2作為本系統(tǒng)的控制芯片。2.5測(cè)速方案的選擇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的數(shù)字檢測(cè)基本方法是利用與電動(dòng)機(jī)同軸連接的光電脈沖發(fā)生器的輸出脈沖

21、頻率與轉(zhuǎn)速成正比的原理1。根據(jù)脈沖發(fā)生器發(fā)出的脈沖速度和序列,測(cè)量轉(zhuǎn)速和判別其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法主要有:m法(測(cè)頻法) 、t 法(測(cè)周期法) 和mpt 法(頻率p周期法) 。方案一：m法(測(cè)頻法)選擇m法測(cè)速。m法是在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi),通過(guò)檢測(cè)光電脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)速。雖然檢測(cè)時(shí)間一定,但檢測(cè)的起止時(shí)間具有隨機(jī)性,因此m法測(cè)量轉(zhuǎn)速在極端情況下會(huì)產(chǎn)生士1 個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖的誤差。當(dāng)被測(cè)轉(zhuǎn)速較高或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈發(fā)出的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)較大時(shí),才有較高的測(cè)量精度,因此m 法適合于高速測(cè)量。方案二：t 法(測(cè)周期法)選擇t法測(cè)速。t法是通過(guò)測(cè)量光電脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生

22、的相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的時(shí)間來(lái)確定轉(zhuǎn)速。相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)時(shí)間的測(cè)量是采用對(duì)已知高頻脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在極端情況下,時(shí)間的測(cè)量會(huì)產(chǎn)生士1 個(gè)高頻脈沖周期,因此t 法在被測(cè)轉(zhuǎn)速較低(相鄰兩個(gè)轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)時(shí)間較大) 時(shí),才有較高的測(cè)量精度,所以t 法適合于低速測(cè)量。方案三：m/t 法(頻率p周期法)選擇m/t法測(cè)速。m/t法是通過(guò)同時(shí)測(cè)量檢測(cè)時(shí)間和在此檢測(cè)時(shí)間內(nèi)光電脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)速。由于同時(shí)對(duì)兩種脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù),因此只要“同時(shí)性”處理得當(dāng),m/t 法在高速和低速時(shí)都具有較高的測(cè)速精度。 由于本系統(tǒng)對(duì)測(cè)速精度要求較高，且m/t發(fā)測(cè)速在高速和低速都具有較高的測(cè)

23、速精度。所以最終選擇方案三，以m/t法方式進(jìn)行測(cè)速。2.6系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)選用了三菱直流電機(jī)，額定電壓12v，額定電流1a，空載轉(zhuǎn)速3600r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)速2600r/min。本系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、液晶顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、速度檢測(cè)與按鍵控制各部分。如圖2.4所示。速度檢測(cè)模塊通過(guò)外部中斷接口，將采集到的速度信息以脈沖的形式發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)速度采集程序計(jì)算出當(dāng)前速度，并在液晶上顯示。本系統(tǒng)有6個(gè)獨(dú)立式按鍵，分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、電機(jī)速度的加減、電機(jī)的啟動(dòng)和急停。通過(guò)按鍵設(shè)定出電機(jī)的轉(zhuǎn)速與方向，控制單元將當(dāng)前速度與設(shè)定速度相比較，然后輸出相應(yīng)的pwm脈沖到由l298組成的電動(dòng)機(jī)

24、驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與速度的控制。電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前速度與設(shè)定速度通過(guò)液晶屏顯示出來(lái)。 圖2.4系統(tǒng)框圖第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.1.1 stc12c5a60s2介紹stc12c5a60s2系列主要性能：l 高速：1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快812倍l 寬電壓：5.53.3vl 增加第二復(fù)位功能腳（高可靠復(fù)位，可調(diào)整復(fù)位門檻電壓，頻率12mhz時(shí)，無(wú)需此功能）l 增加外部掉電檢測(cè)電路，可在掉電時(shí)，即時(shí)將數(shù)據(jù)保存進(jìn)eeprom，正常工作時(shí)無(wú)需操作eeproml 低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式，（可由任意一個(gè)中斷喚醒）l 低功耗設(shè)計(jì)：掉電模式（可由外部中斷喚醒），

25、可支持下降沿/上升沿和遠(yuǎn)程喚醒l 工作頻率：035mhz，相當(dāng)于普通8051:0420mhzl 時(shí)鐘：外部晶體或內(nèi)部rc振蕩器可選，在isp下載編程用戶程序時(shí)設(shè)置l 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62k字節(jié)內(nèi)flash程序存儲(chǔ)器，擦寫數(shù)十萬(wàn)次以上l 1280字節(jié)片內(nèi)ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器l 芯片內(nèi)eeprom功能，擦寫數(shù)十萬(wàn)次以上l isp/iap，在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程，無(wú)需編程器/仿真器l 8通道，10位高速adc，速度可達(dá)25萬(wàn)次/秒，2路pwm還可當(dāng)2路d/a使用l 2通道捕獲/比較單元（pwm/pca/ccp），也可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器或者2個(gè)外部中斷（支持上升沿

26、/下降沿中斷）l 4個(gè)16位定時(shí)器，兼容普通8051的定時(shí)器t0/t1，2路pca實(shí)現(xiàn)2個(gè)定時(shí)器l 可編程時(shí)鐘輸出功能，t0在p3.4輸出時(shí)鐘，t1在p3.5輸出時(shí)鐘，brt在p1.0輸出時(shí)鐘l 硬件看門狗（wdt）l 高速spi串行通信端口l 全雙工異步串行口（uart），兼容普通8051的串口l 先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通8051指令集，有硬件乘法/除法指令l 通用i/o口（36/40/44個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)i/o口）l 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開(kāi)漏。每個(gè)i/o口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20ma，但是整個(gè)芯片最大不得超過(guò)10

27、0ma3.3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)stc12c5a60s2最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路、電源和地4。具體電路如圖3.2所示。 該最小系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)：1. 有可供用戶使用的大量i/o口線。2. 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。3. 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。1.時(shí)鐘電路stc1205a60s2雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。80c51單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1

28、.2mhz到12mhz之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，cx1、cx2可在20pf到100pf之間取值，在本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇12mhz,電容選擇30pf。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用npo電容。2.復(fù)位電路復(fù)位電路的作用在上電或復(fù)位過(guò)程中，控制cpu的復(fù)位狀態(tài)：這段時(shí)間內(nèi)讓cpu保持復(fù)位狀態(tài)，而不是一上電或剛復(fù)位完畢就工作，防止cpu發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作，也可以提高電磁兼容性能?；镜膹?fù)位方式單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位

29、，以使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。stc12c5a60s2單片機(jī)的復(fù)位是由外部的手動(dòng)復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即是人為的在復(fù)位輸入端rst上加入高電平。此處采用的辦法是在rst端和正電源vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則vcc的5v電平就會(huì)直接加到rst端。即使人的動(dòng)作很快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，保證能滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng) 3.2電源電路電源選用7805系列芯片構(gòu)成一個(gè)輸出正5v直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。7805系列能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶

30、散熱片時(shí)輸出電流可達(dá)1a。ic采用集成穩(wěn)壓器7805，c6、c8分別為輸入端和輸出端濾波電容，c7瓷片電容用于改善紋波特性，抑制輸入的過(guò)電壓；由于本系統(tǒng)所需+5v電流大，故在7805背面加上散熱器，增加散熱性。在j6處輸入+12v電壓，在j8處得到+5v電壓。電源電路如圖3.3所示。7805的主要特點(diǎn)：輸出電流可達(dá)：1a輸出電壓：5v過(guò)熱保護(hù)短路保護(hù)輸出晶體管soa保護(hù)極限值（t=25）輸入電壓（518v） 最高可達(dá)35v熱阻（接到殼） 5/w熱阻（接到空氣） 65/w工作溫度范圍 0125貯存溫度范圍 -65150 圖3.3電源電路電源的抗干擾設(shè)計(jì)，由于系統(tǒng)包含數(shù)字器件、模擬器件以及高頻器件

31、。系統(tǒng)在工作中，數(shù)字器件會(huì)在電源和地上引入大量的脈沖干擾。解決方案是通過(guò)對(duì)數(shù)字地與模擬地實(shí)現(xiàn)布線隔離。如圖3.4所示。 圖3.4數(shù)字地與模擬地布線隔離3.3顯示電路顯示電路顯示電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示，為使用者提供了更為直觀的界面。用戶可以根據(jù)液晶顯示屏上的數(shù)字，調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，為調(diào)速提供了方便。從顯示數(shù)字的穩(wěn)定程度，也可以判斷電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。若顯示數(shù)字幾乎不變，則說(shuō)明電機(jī)工作十分穩(wěn)定；與之相反，顯示數(shù)字不停地變化，則說(shuō)明電機(jī)工作非常不穩(wěn)定。本系統(tǒng)選用ybda-a024cn02作為系統(tǒng)的顯示液晶。該液晶接口為8位的數(shù)據(jù)口，5個(gè)控制端，該液晶控制有多種模塊，通過(guò)配置相關(guān)寄存器進(jìn)

32、行操作，比如窗口操作，黑白顯示操作，讀取液晶某一像素點(diǎn)值，常規(guī)操作為在屏上一位置點(diǎn)寫一個(gè)顏色值比如說(shuō)：0xffff,全白，0x000全黑。ybda-a024cn02的主要參數(shù)：l 分辨率：65535色l 像素點(diǎn)：240*320l 顯示尺寸：48(h）35.685(v）l 亮度:250 luxl 電壓輸入：dc 512v 2wl 工作溫度：-10+60l 存儲(chǔ)溫度：-25+70如圖，該液晶有8位數(shù)據(jù)口，5個(gè)控制端。8位數(shù)據(jù)口分別連接到單片機(jī)的p0.0到p0.7的8個(gè)i/o口上。p1.0、p1.1、p1.2、p1.6、p1.7分別控制液晶的wr、rd、cs、rs、reset5個(gè)控制端。如圖3.5所

33、示。 圖3.5顯示電路3.4按鍵電路由于本設(shè)計(jì)只用到6個(gè)按鍵，所以采用獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)。在按鍵電路中，p2.0p2.5分別連接到6個(gè)按鍵。6個(gè)按鍵與i/o口對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.1。當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，相應(yīng)的p2口就接地，該p2口就由高電平變?yōu)榈碗娖?。只需檢測(cè)該p2口處于高電平或者低電平，就能檢測(cè)到該按鍵是否按下。p2.0p2.1p2.2p2.3p2.4p2.5加速度啟動(dòng)電機(jī)右轉(zhuǎn)減速度停止電機(jī)左轉(zhuǎn) 表3.1按鍵與i/o口對(duì)應(yīng)關(guān)系 圖3.6按鍵電路3.5過(guò)流保護(hù)電路過(guò)流保護(hù)選用了hrs4-s-z-05vdc小型電磁繼電器組成的電路。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱

34、輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用4。 繼電器的工作原理：電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可

35、以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。本設(shè)計(jì)通過(guò)繼電器，用5v電壓控制12v的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，由電路a設(shè)定基準(zhǔn)電壓，正常狀態(tài)下l298第15腳與第1腳的輸出電壓在-12.3v之間，所以在電路a設(shè)置基準(zhǔn)電壓為2.3v。通過(guò)比較器lm358將l298的第15腳與第1腳的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果驅(qū)動(dòng)電路工作在正常狀態(tài)，lm358輸出電壓為低電平，三極管8050工作在截止?fàn)顟B(tài)，繼電器工作在“常閉狀態(tài)”。如果驅(qū)動(dòng)電路工作異常，l298第15腳與第1腳的輸出電壓高于2.3v，則大于基準(zhǔn)電壓，lm358的輸出電壓為高電平，三極管8

36、050工作在導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器就會(huì)工作在“常開(kāi)狀態(tài)”。這時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路與電源斷開(kāi)。過(guò)流保護(hù)電路如圖3.7所示。 圖3.7過(guò)流保護(hù)電路3.6 速度檢測(cè)電路脈沖式光電傳感器的作用原理是光電器件的輸出僅有兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，也就是“通”與“斷”的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即光電器件接受光照時(shí)，有電信號(hào)輸出；光電器件不接受光照時(shí)，無(wú)信號(hào)輸出。屬于這一類的大多是作為繼電器和脈沖發(fā)生器應(yīng)用的光電傳感器，如測(cè)量線位移、線速度、角位移、角速度的光電脈沖傳感器等1。本設(shè)計(jì)中，采用了脈沖式光電傳感器中的紅外對(duì)管進(jìn)行測(cè)速。在被測(cè)轉(zhuǎn)速的電機(jī)上固定一個(gè)圓盤，在圓盤上相對(duì)稱的位置打兩個(gè)孔（如果精度要求高，可以在圓盤上多打孔），紅外發(fā)射管與紅外接

37、收管分別固定在圓盤的兩邊，紅外接收管必須正對(duì)紅外發(fā)射管，在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外發(fā)射管的光能夠穿過(guò)圓盤上的圓孔。這樣，電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，發(fā)射管的光線會(huì)照射到接收管兩次，接收管就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)電信號(hào)脈沖，經(jīng)過(guò)比較器整形后接入控制器。速度檢測(cè)電路如圖3.8所示。 圖3.8速度檢測(cè)電路3.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路l298是由達(dá)林頓管組成的雙h橋高電壓大電流集成pwm電路，pwm電路由四個(gè)大功率晶體管組成的h橋電路構(gòu)成，四個(gè)晶體管分為兩組，交替導(dǎo)通和截止，用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，根據(jù)調(diào)整輸入脈沖的占空比，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子工作只在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下，效率非常高，h型電路使實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制

38、簡(jiǎn)單化，并且電子開(kāi)關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的pwm調(diào)速技術(shù)。l298內(nèi)部的每個(gè)h橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起，其輸出腳（sensea和senseb）用來(lái)連接電阻檢測(cè)電流。vss接邏輯控制的電源，vs為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源。in1in4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制h橋的開(kāi)與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ena、enb引腳則為使能控制端，用來(lái)輸入pwm信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。驅(qū)動(dòng)電路如圖3.10所示。其中d1、d2、d3、d4四個(gè)二極管用于保護(hù)l298。第4章 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的編程部分工作采用keil_c51語(yǔ)言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，以各子程序作為各部分功能和過(guò)程的入口，完成

39、鍵盤輸入、按鍵識(shí)別和功能、pwm脈寬控制和液晶顯示等部分的設(shè)計(jì)。keil c51提供了一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（integrated development environment, ide）vision，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。這樣，在開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的過(guò)程中，編輯、編譯、匯編、連接、調(diào)試等各階段都集成在一個(gè)環(huán)境里，先用編譯器寫程序，接著調(diào)用編譯器進(jìn)行編譯，調(diào)試后又要調(diào)用編譯器的重復(fù)過(guò)程，因而可以有效地縮短開(kāi)發(fā)周期。 圖3.9驅(qū)動(dòng)電路4.1系統(tǒng)總體程序框圖本系統(tǒng)直接應(yīng)用stc12c5a60s2的軟件方法實(shí)現(xiàn)pwm信號(hào)的輸出，這比硬件實(shí)現(xiàn)pwm信號(hào)成本低、限制少

40、、實(shí)現(xiàn)便捷。此處利用定時(shí)計(jì)數(shù)器讓單片機(jī)p1口的p1.3、p1.4、p1.5控制l298的in1、in2、ena管腳，輸出占空比不同的方波，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)芯片l298放大后控制直流電機(jī)。在調(diào)速時(shí)，in1與in2引腳一個(gè)為低電平，另一個(gè)為高電平。通過(guò)p1.5控制l298的ena，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)的pwm信號(hào)。當(dāng)需要改變電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向時(shí)，兩個(gè)引腳的輸出相反。4.2按鍵子程序結(jié)構(gòu) 按鍵子程序結(jié)構(gòu)框圖如圖xx所示，本設(shè)計(jì)的按鍵模塊采用的是非編碼獨(dú)立式按鍵，通過(guò)軟件編程設(shè)置每個(gè)按鍵的鍵碼，并且按鍵與鍵碼是一一對(duì)應(yīng)的。按鍵查詢方式采用逐個(gè)掃描，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，按鍵子程序返回的是相應(yīng)鍵碼；當(dāng)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，按鍵子程序返

41、回的是空值。按鍵子程序被主程序循環(huán)調(diào)用，這樣用戶便可以隨時(shí)設(shè)定轉(zhuǎn)速。如圖4.2所示。 圖4.1總體程序框圖 圖4.2按鍵子程序流程圖4.3轉(zhuǎn)速采集子程序由于本設(shè)計(jì)中當(dāng)前轉(zhuǎn)速必須隨時(shí)采集，所以采用單片機(jī)t0定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)、t1定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，定時(shí)器采用中斷方式編程（每2ms中斷一次），在中斷服務(wù)程序中讀取單片機(jī)t1計(jì)數(shù)器值，由于當(dāng)前轉(zhuǎn)速的顯示是以秒為單位，因此，當(dāng)中斷次數(shù)達(dá)到500次時(shí)計(jì)算一次讀取的計(jì)數(shù)器值并顯示，這樣便能精確的讀取電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速采集子程序如圖4.3所示。 圖4.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序第五章 系統(tǒng)調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、

42、軟件設(shè)計(jì)和硬件組裝后，便可進(jìn)入應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試階段。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤以及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問(wèn)題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使系統(tǒng)能正確地工作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和脫機(jī)運(yùn)行調(diào)試三個(gè)部分。5.1 硬件調(diào)試5.1.1電源模塊調(diào)試加電對(duì)電源單獨(dú)調(diào)試，通過(guò)示波器檢測(cè)電源中的交流成分，沒(méi)有明顯的發(fā)現(xiàn)。在單片機(jī)工作時(shí)對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)+5v中有明顯的交流成分。解決方案：模擬和數(shù)字分開(kāi)供電。將接地分為模擬地和數(shù)字低，最后將模擬地和數(shù)字地用0電阻連接。檢驗(yàn)：改進(jìn)后電壓?jiǎn)为?dú)測(cè)試時(shí)，沒(méi)有明顯交流成分。在單片機(jī)工作時(shí)，檢測(cè)到交流型號(hào)遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

43、5.1.2單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試用萬(wàn)用表檢查單片機(jī)的vcc、rst、xtal2和xtal1端的電壓，看是否滿足最小系統(tǒng)的要求。經(jīng)測(cè)試xtal2、xtal1端的電壓都為1.98v，vcc的電壓都為4.98v， rst端為0v。單片機(jī)起振的條件是xtal2、xtal1端的電壓為2v左右，測(cè)得結(jié)果滿足起振條件；電路中采用高電平復(fù)位，復(fù)位鍵沒(méi)按下時(shí)rst為低電平，復(fù)位電路正確。5.1.3繼電器的測(cè)試用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0；測(cè)得常開(kāi)觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值為無(wú)窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開(kāi)觸點(diǎn)?？捎萌f(wàn)能表r10檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，測(cè)得繼電器線圈電阻為60，所以繼電器沒(méi)有開(kāi)路現(xiàn)象。5.2軟件調(diào)試5.2.1單片機(jī)控制模塊軟件調(diào)試經(jīng)過(guò)硬件調(diào)試之后，電路板的某些模塊必須要結(jié)合軟件調(diào)試才能確定能否具有設(shè)計(jì)的功能。本系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和單片機(jī)控制系統(tǒng)在同一塊電路板上，所以在進(jìn)行模塊調(diào)試的時(shí)候首先要進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試，調(diào)試過(guò)程如下：在單片機(jī)中寫入程序：通電后，用示波器觀察單片機(jī)的i/o口是否有方波輸出，經(jīng)觀察有方波出現(xiàn)證明單片機(jī)控制系統(tǒng)工作正常，在觀察的同時(shí)按下復(fù)位鍵，觀察到方波變?yōu)楦唠娖?/p>