本科畢業(yè)論文(多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)設(shè)計)

1、多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)設(shè)計 摘 要隨著現(xiàn)代化工業(yè)步伐的加快，一些企業(yè)和工廠的規(guī)模越來越大，然而規(guī)模大了卻帶來了許多問題：比如當(dāng)生產(chǎn)線過長時，企業(yè)或工廠必須對模式的改變進(jìn)行相應(yīng)的人員增加，這樣不僅增加了投入成本，也帶來了許多不便。 而多軸控制傳動系統(tǒng)正好解決了這些問題。多軸電機(jī)傳動系統(tǒng)在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛,大型自動化加工基地，例如：工廠，車間；自動機(jī)儀表車床;自動化數(shù)控設(shè)備。目前，國內(nèi)外對于多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)的研究，大多數(shù)是利用AT89C51單片機(jī)，軟硬件相結(jié)合，構(gòu)造出最簡單多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)，此舉旨在拋磚引玉，廣大用戶又在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展出更復(fù)雜的多軸電機(jī)控制，比如控制多個電機(jī)正反轉(zhuǎn)等等。另

2、外企業(yè)和工廠規(guī)模的擴(kuò)大急需更加簡單和功能更多的多軸電機(jī)的控制系統(tǒng)，由于這兩個方面的原因，因而就衍生出了多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)的研究，詳細(xì)了解并掌握多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和實踐，對于單片機(jī)的學(xué)習(xí)將會產(chǎn)生不可估量的作用。本文主要簡單的介紹了多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)的設(shè)計,從系統(tǒng)的四個模塊詳細(xì)的介紹了其功能和系統(tǒng)工作的原理以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計,涉及到單片機(jī)的介紹。從中感受到了多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)為當(dāng)今一些企業(yè)和工廠帶來的方便,減少了投入成本,節(jié)時節(jié)力.希望通過本文的介紹可以使大家更容易、更直觀的了解本系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：工廠；加快；多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)；AT89C51單片機(jī)；系統(tǒng)模塊 Multiple s

3、pindle motor control transmission system designAbstractthe quickening pace of modern industry, some companies and factories of the scale is more and more big, however, large scale and has brought many problems, such as when the production line is too long, companies or factories should be carried ou

4、t on the patterns of change the corresponding personnel to increase, this not only increased the cost, also brought a lot of inconvenience. And multi-axis control transmission system is to solve these problems. Multiple spindle motor drive system is widely applied in modern production, large-scale a

5、utomation processing base, for example, factory, workshop; Automatic instrument lathe; Automatic numerical control equipment.Multi-axle motor control drive system at present, both at home and abroad to study, mostly using AT89C51, combination of hardware and software, construct the simplest multi sp

6、indle motor control drive system, a move aimed at beginning, the masses of users and based on the extended out of multi-axle motor control more complex, such as more than control motor and reversing and so on. The expansion of other companies and factories need more simpler and function of multi-axl

7、e motor control system, because of these two aspects, and derived the multi-axle motor control drive system research, a detailed understanding and mastery of multi-axle motor control driving system of theoretical basis and practice, to single-chip learning will have an immeasurable role.This paper s

8、imply introduces the multi-axis drive motor control system design, from the system of the four modules of the detailed introduces the function and the system work principle and the design of system software, involves the MCU is introduced. From feeling the multi-axle motor control drive system bring

9、 convenience for some companies and factories today, reduced the cost, the festival season. Hope that through this article can make it much easier and more intuitive understanding of the system.Keywords: factory；quickening；multi-axis control transmission system ；at89c51 single chip；system modules目錄第

10、一章 前言111設(shè)計概述112設(shè)計的主要功能1第二章 硬件組成221主控模塊2211主控模塊功能及工作原理（圖）2212主控模塊PCB圖及實物圖3213單片機(jī)原理概述及應(yīng)用系統(tǒng)4214 AT89C51單片機(jī)簡介522調(diào)速驅(qū)動模塊8221調(diào)速驅(qū)動模塊功能及工作原理（圖）8222調(diào)速驅(qū)動模塊PCB圖及實物圖9223 PCF8951簡介1023顯示模塊(諾基亞5110液晶顯示屏）12231顯示模塊功能及工作原理（圖）12232液晶顯示模塊引腳說明13233液晶顯示器的驅(qū)動指令說明1324電機(jī)模塊14241電機(jī)模塊功能及工作原理14242直流電機(jī)簡介1425系統(tǒng)整體描述及實物圖15第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計

11、1631系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境1632系統(tǒng)主程序1633電機(jī)加速部分1733電機(jī)減速部分17第四章 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測1841程序編譯時的錯誤及解決方法1842系統(tǒng)啟動時電機(jī)不轉(zhuǎn)動的原因及解決方法1843心得與體會18主要參考文獻(xiàn)19附錄20附錄A源程序清單20附錄B系統(tǒng)測試記錄21致謝22多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)設(shè)計第1章 前 言11 設(shè)計概述多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)一直是運動控制研究領(lǐng)域的重要課題之一,廣泛應(yīng)用于紡織、自動儀表車床、自動化數(shù)控設(shè)備等制造與生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)中,它涉及機(jī)械、電力電子、控制及計算機(jī)技術(shù)等學(xué)科，是一個綜合性的課題，研究多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。隨著生產(chǎn)規(guī)模的

12、不斷擴(kuò)大,現(xiàn)有的系統(tǒng)性能已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求為了解決這一問題,多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)的研究,已刻不容緩。本文將從系統(tǒng)的硬件和軟件兩大內(nèi)容對多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)進(jìn)行研究，讓大家更容易的了解這個系統(tǒng)的優(yōu)點。以下為設(shè)計的總方案圖:12 設(shè)計功能多軸電機(jī)控制傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以控制五個電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其相互獨立轉(zhuǎn)動，互不干擾。當(dāng)單片機(jī)上電后，根據(jù)主控模塊上的三個按鍵（key_mode,key_up,key_down),來控制電機(jī)的編號和轉(zhuǎn)速，使其在顯示屏上顯示出來。Key_mode控制電機(jī)的編號，每當(dāng)按下這個鍵時，電機(jī)的編號增加1；key_up和key_down控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，每當(dāng)按下key_u

13、p電機(jī)轉(zhuǎn)速增加5rad/s，每當(dāng)按下key_down電機(jī)轉(zhuǎn)速減少5rad/s。通過主控模塊同時對五個電機(jī)的控制,應(yīng)用在日常工廠的工作中，實現(xiàn)了在同一時間對不同生產(chǎn)要求的滿足,大大減少了工作時間和人員的數(shù)量,達(dá)到節(jié)時節(jié)力的目的。第二章 硬件組成21 主控模塊2.1.1 主控模塊功能及工作原理(圖)功能：接收電腦所發(fā)送的程序指令，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后一方面通過驅(qū)動接口向調(diào)速驅(qū)動模塊發(fā)送命令，驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。另一方面向液晶顯示屏發(fā)送數(shù)據(jù)，使液晶屏顯示相應(yīng)內(nèi)容。工作原理:用數(shù)據(jù)線將電腦與驅(qū)動模塊的串行接口連接，下載程序到單片機(jī)里，用5v電源為單片機(jī)供電，液晶借口連接液晶顯示屏（這里用的是諾基亞5110液晶顯

14、示屏），PCF8591借口連接驅(qū)動模塊，單片機(jī)通過按鍵將指令發(fā)出由驅(qū)動模塊驅(qū)動電機(jī)執(zhí)行指令，在顯示屏上顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速和編號。以下是主控模塊各部分原理圖：原理圖主要包括六個部分:單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源、液晶接口、PCF8591接口、串口通信、按鍵。單片機(jī)最小系統(tǒng)：它是整個主控模塊的核心，它負(fù)責(zé)接收電腦所發(fā)送的程序指令， 包括復(fù)位、晶振及單片機(jī)，這里我們使用的是AT89C51單片機(jī)。電 源：采用直流5V的電壓，為單片機(jī)供電。液 晶 接 口：連接液晶顯示屏，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速、編號在上面顯示出來。PCF8591 接 口：連接PCF8591芯片，PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置 跟蹤保持、8-bit

15、模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。串 口 通 信：它主要是將接受來自CPU的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù) 據(jù)流發(fā)送出去，同時可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù) 字符供給CPU的器件。按 鍵：三個按鍵（key_mode,key_up,key_down)分別控制電機(jī)的編號、 加速和減速。2.1.2 主控模塊PCB圖及實物圖PCB圖: 實物圖:2.1.3 單片機(jī)原理概述及應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)是把微型計算機(jī)主要部分都集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(jī)。圖2-1中表示單片機(jī)的典型結(jié)構(gòu)圖。由于單片機(jī)的高度集成化，縮短了系統(tǒng)內(nèi)的信號傳送距離，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)配置，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度，同時它的指令系統(tǒng)又很

16、適合于工業(yè)控制的要求，所以單片機(jī)在工業(yè)過程及設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 圖2-1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)在進(jìn)行實時控制和實時數(shù)據(jù)處理時，需要與外界交換信息。人們需要通過人機(jī)對話，了解系統(tǒng)的工作情況和進(jìn)行控制。單片機(jī)芯片與其它CPU比較，功能雖然要強(qiáng)得多，但由于芯片結(jié)構(gòu)、引腳數(shù)目的限制，片內(nèi)ROM、RAM、I/O口等不能很多，在構(gòu)成實際的應(yīng)用系統(tǒng)時需要加以擴(kuò)展，以適應(yīng)不同的工作情況。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成基本上如圖2-2所示。 圖2-2 單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置的狀況，可以分為最小應(yīng)用系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)、典型應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計是設(shè)計一款最小應(yīng)用系統(tǒng)，最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片

17、機(jī)運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單，常用來構(gòu)成簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)量的輸入/輸出控制、時序控制等。對于片內(nèi)有ROM/EPROM的芯片來說,最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶體振蕩器、復(fù)位電路和電源的單個芯片；對與片內(nèi)沒有ROM/EPROM芯片來說，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了應(yīng)配置上述的晶振、復(fù)位電路和電源外，還應(yīng)配備EPROM或EEPROM作為程序存儲器使用。2.1.4 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51的主要參數(shù)如表2-3所示：型號存儲器定時器I/0串行口中斷速度（MH）其它特點E²PROMROMRAM89C514K1282321624低電壓AT89C51含E²PRO

18、M電可編閃速存儲器。有兩級或三級程序存儲器保密系統(tǒng)，防止E²PROM中的程序被非法復(fù)制。不用紫外線擦除，提高了編程效率。程序存儲器E²PROM容量可達(dá)20K字節(jié)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為

19、很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。其引腳如圖2-4所示。 圖2-4 單片機(jī)的引腳排列1、 主要特性：·與MCS-51 兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環(huán)·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2、 管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8T

20、TL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”

21、時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，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)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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（ILL）這是由于上拉的緣故。P

22、3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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

23、沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（00

24、00H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3、 I/O口引腳：a：P0口，雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用；b：P1口，8位準(zhǔn)雙向I/O口；c：P2口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用；d：P3口，8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口。4、 振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。

25、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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。5、 芯片擦除：整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。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，定時器，計數(shù)器，串口和中

26、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，直到下一個硬件復(fù)位為止。22 調(diào)速驅(qū)動模塊2.2.1 調(diào)速驅(qū)動模塊功能及工作原理（圖）功能：接受主控系統(tǒng)所發(fā)送的命令,驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動，在驅(qū)動的同時可以改變電機(jī)的速度。工作原理：用12V電源為調(diào)速驅(qū)動模塊供電，PCF8591芯片接受到主控模塊輸出的脈沖指令（原理如電路圖2-5），經(jīng)電路圖2-6產(chǎn)生與其相對應(yīng)的脈沖頻率來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和編號。電路圖2-5電路圖2-62.2.2 調(diào)速驅(qū)動模塊PCB圖及實物圖 PCB圖: 實物圖:2.2.3 PCF8951簡介1. PCF8951簡單描述PCF8591是一個單片集成、單獨

27、供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行I2C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。2.PCF89C51功能PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。PCF8591的最大轉(zhuǎn)化速率由I2C總線的最大速率決定。3. PCF89C51特性【1】單獨供電【2】PCF8591的操作電壓范圍2

28、.5V-6V【3】低待機(jī)電流【4】通過I2C總線串行輸入/輸出【5】PCF8591通過3個硬件地址引腳尋址【6】PCF8591的采樣率由I2C總線速率決定【7】4個模擬輸入可編程為單端型或差分輸入【8】自動增量頻道選擇【9】PCF8591的模擬電壓范圍從VSS到VDD【10】PCF8591內(nèi)置跟蹤保持電路【11】8-bit逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器【12】通過1路模擬輸出實現(xiàn)DAC增益4.PCF89C51引腳功能AIN0AIN3：模擬信號輸入端。 PCF89C51 引腳A0A2：引腳地址端。VDD、VSS：電源端。（2.56V）SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、時鐘線。OSC：外部時鐘輸入端，內(nèi)

29、部時鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時鐘選擇線,使用內(nèi)部時鐘時 EXT接地。AGND：模擬信號地。AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。VREF：基準(zhǔn)電源端。5. PCF8591原理圖23 顯示模塊(諾基亞5110液晶顯示屏）2.3.1 顯示模塊功能及工作原理（圖）功能：接收主控所發(fā)出的程序命令，顯示相應(yīng)電機(jī)的編號，轉(zhuǎn)速。工作原理：顯示屏上主要顯示的是電機(jī)的編號和速度，在用對應(yīng)的按鍵傳出指令時，顯示屏上的電機(jī)的編號速度要相應(yīng)的增加和減少，這主要依靠寫入單片機(jī)的程序來控制，程序中的指令靠外部的按鍵來施發(fā)。以下為原理圖：實物圖:2.3.2 液晶顯示模塊引腳說明表1 諾基亞5110液晶顯示模塊的管腳 引腳序號引

30、腳名稱功能引腳序號引腳名稱功能1SDIN串行數(shù)據(jù)線5RES復(fù)位2SCLK串行時鐘線6VCC電源正3D/C模式選擇7LIGHT背光燈4SCE芯片使能8GND電源地2.3.3 液晶顯示器的驅(qū)動指令說明表2 諾基亞5110液晶顯示模塊的驅(qū)動指令說明24 電機(jī)模塊2.4.1 電機(jī)模塊功能及工作原理功能:電機(jī)是聯(lián)系生產(chǎn)最直接的模塊,本系統(tǒng)所有的功能將由它完全的體現(xiàn)出來。工作原理：由主控模塊的按鍵發(fā)出指令,通過調(diào)速驅(qū)動產(chǎn)生相對應(yīng)的脈沖頻率來改來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)用到的是24V/30W直流電機(jī)。如圖所示：2.4.2 直流電機(jī)簡介直流電機(jī)（direct current machine）是指能將直流電能轉(zhuǎn)換

31、成機(jī)械能（直流電動機(jī)）的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。1. 基本結(jié)構(gòu)直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和外殼三大部分組成,如圖2-7所示.直流電機(jī)運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁場、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉(zhuǎn)動的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。電機(jī)定子的外殼稱為機(jī)座。機(jī)座的作用有兩個：一是用來固定主磁極、換向極和端蓋，并起整個電機(jī)的支撐和固定作用；二是機(jī)座本身也是磁路的一部分，借以構(gòu)成磁極之間磁的通路，磁通通過的部分稱為磁軛。為保證機(jī)座具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良

32、好的導(dǎo)磁性能，一般為鑄鋼件或由鋼板焊接而成。 圖2-72.工作原理直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場平行時，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場方向?qū)⒏淖?，因此此時轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個方向轉(zhuǎn)動。直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼８袘?yīng)電動勢的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運動方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢的方向）。導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對電磁力形成了作用于電

33、樞一個力矩，這個力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時針方向，企圖使電樞逆時針方向轉(zhuǎn)動。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。25 系統(tǒng)整體描述及實物圖1. 系統(tǒng)整體描述a、主控模塊通過調(diào)速驅(qū)動模塊，控制5路電機(jī)獨立轉(zhuǎn)動。b、5個電機(jī)在轉(zhuǎn)動的同時可自行改變自己的轉(zhuǎn)度，相互獨立，互不影響。 c、單片機(jī)將數(shù)據(jù)（電機(jī)編號、速度）傳送到液晶顯示屏上顯示出來。2. 系統(tǒng)實物圖第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 31 系統(tǒng)開發(fā)軟件環(huán)境與其它的微處理器一樣，開發(fā)多軸電機(jī)主控和調(diào)速系統(tǒng)控制程序也需要一套完整的軟件和硬件開發(fā)工具。近年來，隨著以5

34、1單片機(jī)為內(nèi)核的單片機(jī)的不斷發(fā)展和普及，國外的一些公司紛紛推出了以51單片機(jī)為基礎(chǔ)的集成開發(fā)環(huán)境。本次畢業(yè)設(shè)計選用的單片機(jī)是AT89C51。32 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)分為電機(jī)編號、電機(jī)加速與電機(jī)減速的三部分組成，其主程序框圖如圖3-1所示。 圖3-133 電機(jī)加速部分當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動的時候，按下加速鍵，調(diào)用加速子程序，使電機(jī)每轉(zhuǎn)動一步的延時時間變短，從而實現(xiàn)電機(jī)的加速。流程圖如圖3-2所示。圖3-234 電機(jī)減速部分電機(jī)轉(zhuǎn)動的時候，按下減速鍵，通過改變電機(jī)每轉(zhuǎn)動一步的延時時間，使時間變長，從而實現(xiàn)電機(jī)減速。流程圖如圖3-3所示。圖3-3第4章 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測41 程序編譯時的錯誤及解決方法把編好的程序（包括電機(jī)的加減速程序、停止程序、顯示程序等）合理安排好結(jié)合到一起進(jìn)行編譯。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，電機(jī)能否正常轉(zhuǎn)動，顯示是否正常。42 系統(tǒng)啟動時電機(jī)不轉(zhuǎn)動的原因及解決方法1. 原因系統(tǒng)啟動時電機(jī)不轉(zhuǎn)動的原因主要有:a.無電壓。b.勵磁回路斷卉。c.電刷回路斷開。d.有電源但電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動。2.解決方法a.當(dāng)電子無電壓時，應(yīng)檢查電機(jī)與調(diào)速驅(qū)動模塊之間