學(xué)長(zhǎng)福利——無(wú)級(jí)變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)

1、淮 陰 工 學(xué) 院汽車電子課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：無(wú)級(jí)變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱： 交通工程學(xué)院 專 業(yè)： 車輛工程（模塊二） 姓 名： 李朗 學(xué) 號(hào)： 1101504321 指導(dǎo)老師： 許善珍/王程 2013年12月目 錄第1章 課題任務(wù)分析及方案論證···························&

2、#183;··················(2)1.1 課題任務(wù)分析·····························

3、······························(2)1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)··················

4、;·········································(2)第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)······&#

5、183;·············································(2)2.1 系統(tǒng)總體電路圖··

6、··················································

7、·····(2)2.2主要元器件簡(jiǎn)介···········································

8、;···············(3)221 AT89C51芯片簡(jiǎn)介································

9、;·····················(3)222 ADC0808芯片簡(jiǎn)介··························

10、;···························(5)第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)····················

11、3;··································(7)3.1 主程序流圖·············

12、3;···············································(7)3.2匯編程序源代碼

13、83;·················································

14、83;·······(7)第4章 系統(tǒng)仿真結(jié)果········································&#

15、183;··············(10)參考獻(xiàn)··································&

16、#183;·································(14)課程設(shè)計(jì)小結(jié)··············

17、83;···············································(15)第1章 課題任務(wù)分析及

18、方案論證1.1 課題任務(wù)分析直流電動(dòng)機(jī)就有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，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，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。隨著單片機(jī)技術(shù)的如新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，

19、從而有效的提高工作效率。本課程任務(wù)是利用proteus軟件結(jié)合wave6000軟件完成無(wú)級(jí)變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)。1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、錄入系統(tǒng)：無(wú)級(jí)變速器控制轉(zhuǎn)角可以簡(jiǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定度數(shù)點(diǎn)亮固定的一個(gè)燈無(wú)級(jí)變速器控制電機(jī)轉(zhuǎn)角就可簡(jiǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)多少角度，點(diǎn)亮一個(gè)固定的燈，比如說(shuō)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)90度為一個(gè)單位角點(diǎn)亮第一個(gè)燈，然后180度時(shí)點(diǎn)亮第二個(gè)燈，以此類推。這里為了簡(jiǎn)單方便我選的四個(gè)燈已盡可能簡(jiǎn)單的描述我要做的這個(gè)課程設(shè)計(jì)。2、 處理系統(tǒng)：判斷角度，判定哪個(gè)燈亮我的程序設(shè)計(jì)目的是當(dāng)通過(guò)第一個(gè)低電平時(shí)（可以假設(shè)電機(jī)此時(shí)轉(zhuǎn)到了0-45度范圍內(nèi)），此時(shí)第一個(gè)燈亮，通過(guò)第二個(gè)低電平時(shí)（此時(shí)

20、電機(jī)轉(zhuǎn)到了45-90度范圍內(nèi)），第二個(gè)燈亮，以此類推。第2章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體電路圖無(wú)級(jí)變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)模擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體電路圖中主要由AT89C51單片機(jī)、ADC0808、電位器和發(fā)光二極管組成，其具體連接電路如圖1所示：圖1 無(wú)級(jí)變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)總體電路圖2.2主要元器件簡(jiǎn)介1.AT89C51單片機(jī) 1個(gè)2.PCB 板 1 塊3.發(fā)光二極管 8 個(gè)4.30P電容 2只5.12MHZ晶振 1 個(gè)6.導(dǎo)線 若干 7.二極管 1個(gè)8.10k電阻 1個(gè)9.電容 1個(gè) 10.10U25V電容 1只11. 220歐姆電阻 8只221 AT89C51芯片簡(jiǎn)介AT89C5

21、1是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。VCC：供電電壓。GND：接地。   P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P

22、1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部

23、上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。    P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流

24、（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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

25、果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。    XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 

26、60;  XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：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(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在

27、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(shí)器，計(jì)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(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。222 ADC0808芯片簡(jiǎn)介ADC0808是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 1 ADC0808引腳結(jié)構(gòu)ADC0808各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：接地端。REF（+）：參考電壓正端。REF（

28、-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）.EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。ADC0808對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。地址輸入和控制線：4條ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，

29、B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。數(shù)字量輸出及控制線：11條  ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0808的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，

30、所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。2 ADC0808應(yīng)用說(shuō)明：（1） ADC0808內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51單片機(jī)直接相連。（2） 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。（3） 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4） 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。（5） 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。（6） 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。（7） 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，采用查詢EOC的標(biāo)志信號(hào)來(lái)檢測(cè)A/D轉(zhuǎn)換是否完畢，若完畢則把數(shù)據(jù)通過(guò)P0端口讀入，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)

31、處理之后在數(shù)碼管上顯示。（8） 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，要啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方法：ABC000選擇第一通道ST0，ST1，ST0產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的正脈沖信號(hào)。第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序流程圖變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)流程圖如圖2所示：圖2 變速器執(zhí)行電機(jī)轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)流程圖3.2匯編程序源代碼ADCEQU35HST BIT P2.5OE BIT P2.7EOC BIT P2.6CLK BIT P2.4ORG 00HSJMP STARTORG 0BHLJMP INT_T0ORG 0030HSTART:MOV TMOD,#02H MOV TH0,#245 MOV TL0,#00H MOV IE,#82H S

32、ETB TR0 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 WAIT: CLR STSETB STCLR ST JNB EOC,$SETB OE MOV ADC,P1 CLR OEMOV A,ADC CLR C SUBB A,#21H JC L1 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#40H JC L2 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#60H JC L3 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#80H JC L4 MOV A,ADC CLR C

33、SUBB A,#0A0H JC L5 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#0C0H JC L6 MOV A,ADC CLR C SUBB A,#0E0H JC L10 CLR P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 SJMP WAIT L1: CLR P0.7 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.6 SJMP WAIT L2: CLR P0.6 SETB P0.0 SETB

34、P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.5 SETB P0.7 SJMP WAIT L3: CLR P0.5 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.4 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L4: CLR P0.4 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.3 SETB P0.5 SETB P0.6 SETB P0.7 LJMP WAIT L10:LJMP L7 L5: CLR P0.3 SETB P0.0 SETB P0.1 SETB P0.2 SETB P0.4 SETB P0.5 S