畢業(yè)論文-智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器直流電機控制設(shè)計 

浙江機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系畢業(yè)設(shè)計說明書PAGE第33頁共32頁畢業(yè)設(shè)計說明書課題名稱系別專業(yè)班級姓名學(xué)號指導(dǎo)教師起訖時間：年月日～年月日（共8周）智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器直流電機控制設(shè)計學(xué)生：吳飛指導(dǎo)教師：陳基偉、任文祥摘要本系統(tǒng)由單片機控制模塊、功放部分、驅(qū)動模塊、反饋環(huán)節(jié)等組成?？祻?fù)機直流電機控制部分主要是利用單片機芯片PIC來控制的，它是通過紅外線接收信號以高低電平的信號傳給單片機芯片PIC16C73B，單片機通過軟件程序處理，再將方向控制信號傳送給中間繼電器；通過中間繼電器的觸頭動作來控制直流電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；脈沖信號輸出經(jīng)過功放處理至驅(qū)動管去控制直流電機，達到速度的控制。關(guān)鍵詞:單片機、功放芯片、驅(qū)動管、脈寬調(diào)制AbstractThissystemisputbymonolithicintegratedcircuitcontrolmodularandmeritpartially,drivethecompositionssuchasmodularandfeedbacklink.RecoverthemachinemachinecontrolpartofdirectcurrentcontrolsmainlyusingsingleflatmachinechipPIC,itistotakeoversignalthroughinfraredray,givesingleflatmachinechipPIC16C73Bwiththesignalbiographyofthelevelofdifferenceindegree,singleflatmachineishandledthroughsoftwareprogram,andthendeliversdirectioncontrolsignaltoauxiliaryrelay;Passthroughauxiliaryrelayfirstmovementcomestocontrolthemachineofdirectcurrentisturningorturningovertoturn;Pulsesignalexportprocessmeritputshandlingtomerittoputpipecontrolthemachineofdirectcurrent,reachthecontrolofspeedandmoment.Keywords:Monolithicintegratedcircuit,meritputchip,driveisbeeninchargeof,pulsewidthmodultion目錄第1章引言 41.1本課題的研究意義 41.2本論文的目的、內(nèi)容及作者的主要貢獻 5第2章系統(tǒng)設(shè)計方案 62.1系統(tǒng)的基本要求 62.2系統(tǒng)工作原理 7第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計 83.1硬件框圖 83.2控制器設(shè)計 93.3直流電機設(shè)計 123.4直流電機速度控制設(shè)計 133.4.1脈寬調(diào)制（PWM）模塊 133.4.2功率驅(qū)動模塊 163.5直流電機換向控制設(shè)計 19第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計 204.1系統(tǒng)軟件論述 204.2系統(tǒng)軟件功能 204.3系統(tǒng)程序流程圖 204.3.1系統(tǒng)主程序流程圖 204.3.2中斷服務(wù)程序流程圖 214.3.3子程序流程圖 22第5章調(diào)試與系統(tǒng)測試 235.1調(diào)試 235.1.1硬件調(diào)試 235.1.2軟件調(diào)試 235.1.3軟硬聯(lián)調(diào) 235.1.4應(yīng)用的開發(fā)軟件 235.1.5調(diào)試工具 235.2系統(tǒng)測試 245.2.1直流電機控制部分的功能測試 245.2.2測試儀器設(shè)備 245.2.3測試結(jié)果分析 24第6章結(jié)束語 25致謝 26參考文獻 27附錄A程序清單 28附錄B元器件清單 31附錄C原理圖 32第1章引言1.1本課題的研究意義我國康復(fù)醫(yī)學(xué)起步較晚，但我國以獨特的中西醫(yī)結(jié)合的康復(fù)醫(yī)學(xué)與世界現(xiàn)代康復(fù)醫(yī)學(xué)潮流相匯合，積極開展國外學(xué)術(shù)交流，發(fā)展較迅速。目前各地已建設(shè)起一批康復(fù)中心，康復(fù)醫(yī)學(xué)院、康復(fù)醫(yī)學(xué)門診，并開展多層次的康復(fù)醫(yī)學(xué)教育計劃，培養(yǎng)大批康復(fù)醫(yī)學(xué)專業(yè)人才?？祻?fù)是指綜合地、協(xié)調(diào)地應(yīng)用醫(yī)學(xué)的、教育的、社會的、職業(yè)的各種方法，使病、傷、殘者（包括先天性殘）已經(jīng)喪失的功能盡快地、能盡最大可能地得到恢復(fù)和重建，使他們在體格上、精神上、社會上和經(jīng)濟上的能力得到盡可能的恢復(fù)，使他們重新走向生活，重新走向工作，重新走向社會（WHO）。隨著時代的進步，科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對生活的健康也越來越重視。智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器針對臨床應(yīng)用的實際需要，為物理治療提供了理想的康復(fù)解決方案，對有臨床癥狀的患者均有顯著的療效。適用于神經(jīng)科、心內(nèi)科、康復(fù)科、骨科、重癥監(jiān)護室等臨床治療科室。智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器在家庭中使用同樣的出色，全面的日常訓(xùn)練可極大的改善患者的治療效果。在當今國內(nèi)很多醫(yī)療康復(fù)類產(chǎn)品大多是靠國外進口,經(jīng)過幾道關(guān)口后到達普通用品手中，價格普通偏高,少則幾萬,多則幾十萬。在研究了國外這類器械的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品性能方面，發(fā)現(xiàn)這類產(chǎn)品在當代國內(nèi)技術(shù)下同樣也能開發(fā)生產(chǎn)。在市場上這類產(chǎn)品由國內(nèi)生產(chǎn)的很少，如果我們開發(fā)出此類產(chǎn)品，就給我們帶來巨大的市場空間。而且在國內(nèi)進行生產(chǎn)制造，價格上與同類產(chǎn)品的國外貸相比就會占到很大優(yōu)勢。價格低了，人民群眾所花的錢少了，也是一件利國利民的好事。1.2本論文的目的、內(nèi)容及作者的主要貢獻本論文通過介紹PIC單片機控制直流電機的設(shè)計思路，以及涉及的相關(guān)軟件硬件知識。直流電機控制是機電類中最典型的一類控制,通過這次研究學(xué)習(xí),了解掌握了直流電機控制中包括的電機正反轉(zhuǎn)控制和調(diào)速控制。在此次智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器的開發(fā)中本論文作者和指導(dǎo)老師同學(xué)一起完成了直流電機控制的設(shè)計，還撰寫了本論文。第2章系統(tǒng)設(shè)計方案2.1系統(tǒng)的基本要求智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器主要就是幫助肢體活動有障礙的病人恢復(fù)健康，其中直流電機控制部隊它具有的功能有：1)直流電機正反轉(zhuǎn)控制，控制直流電機能夠?qū)崿F(xiàn)電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制，能夠從一個方向工作時自如的轉(zhuǎn)換到另一個方向工作。2)直流電機速度控制控制直流電機速度要有一定檔位可調(diào)整，至少要有五檔調(diào)速功能。2.2系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)由單片機控制模塊、功放部分、驅(qū)動模塊、反饋環(huán)節(jié)等組成。康復(fù)機直流電機控制部分主要是利用單片機芯片PIC來控制的，它是通過紅外線接收信號以高低電平的信號傳給單片機芯片PIC16C73B，單片機通過軟件程序處理，再將方向控制信號傳送給中間繼電器；通過中間繼電器的觸頭動作來控制直流電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)；脈沖信號輸出經(jīng)過功放處理至驅(qū)動管去控制直流電機，達到速度的控制。如下就是系統(tǒng)框圖：直流電源遙控輸入單元直流電源遙控輸入單元PIC單片機處理單元直流電機驅(qū)動單元液晶顯示單元M直流電機速度值霍爾傳感器第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1硬件框圖根據(jù)直流電機的控制設(shè)計要求，更好的實現(xiàn)康復(fù)機的各項功能，此直流電機控制采用方案框圖見圖2所示直流電機方向控制單元M直流電機方向控制單元MPIC單片機處理單元直流電機直流電機直流電機直流電機速度控制單元電機保護反饋電機保護反饋圖2康復(fù)機的直流電機控制電路框圖在圖2所示的方案中，根據(jù)PWM脈寬控制信號以及直流電機的特性，確定了本設(shè)計的其它幾個電路的組成部分。整個直流電機控制部分由四個主要部分組成。分別為：控制直流電機的功能的控制器（單片機）把驅(qū)動信號功率放大和方向控制的直流電機驅(qū)動單元最終執(zhí)行機構(gòu)(直流電機)d)電機保護反饋(過電流保護)3.2控制器設(shè)計控制器為本方案的核心，它主要遙控輸入信號的處理、液晶顯示處理和控制直流電機的作用。因為本次課題有三大部分處理：遙控輸入信號處理程序、液晶顯示控制程序和直流電機控制程序，所以經(jīng)過考慮，我們使用了兩塊微芯公司的單片機PIC16C73B和PIC16C711。其中PIC16C73B是主芯片，PIC16C711是從芯片。PIC系列8位單片機具有指令少、執(zhí)行速度快等優(yōu)點。其主要原因是PIC系列單片機在結(jié)構(gòu)上與其它單片機不同。該系列單片機引入了原用于小型計算機的雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與一般采用復(fù)雜指令集計算機CISC結(jié)構(gòu)的單片機是不同的。PIC系列8位單片機具有實用、低價、易學(xué)、省電、和體積小等特點，特別是其獨特的RISC結(jié)構(gòu)，及獨立分開的數(shù)據(jù)總線和指令總線的哈佛總線結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性，且允許指令碼可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的8位單片機相比，可以達到2:1的代碼壓縮比，以及近乎4:1的速度提高率。由于PIC系列單片機采用了RISC指令集和哈佛總線結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)線是8位，而指令集總線則是12位、14位及16位。這就意味著PIC的一個指令字長比采用CISC指令集的那種8位字長的單片機指令可包含更多的處理信息，形成了PIC獨特的單字長指令結(jié)構(gòu)。單字長指令的好處是程序空間的利用率和程序的執(zhí)行速度可得到較大的提高。正是由于這些硬件的結(jié)構(gòu)特點，使得PIC系列單片機與其他產(chǎn)品的單片機相比具有很大的優(yōu)越性。本方案采用PIC系列MCU，PIC系列單片機在國內(nèi)已經(jīng)過多年的推廣，其開發(fā)工具已經(jīng)相當?shù)某墒?。PIC8位單片機產(chǎn)品共有3個系列，即基本級、中級和高級。本方案中采用PIC16CXX中級系列作為控制器，它在PIC16C5X的基礎(chǔ)上進行了很多改進，并保持了很高的兼容性。具有從18引腳到68引腳各種形式的封裝，PIC16CXX可應(yīng)用于各種高、中、低檔電子產(chǎn)品的設(shè)計。它的特點是在保持低價格的前提下具有很高的性能，擴展了存儲器容量和I/O口，增強了中斷處理功能，還增加了精密的外圍接口功能，例如集成了A/D轉(zhuǎn)換器、精密模擬電壓比較器和通信部件、EEPROM數(shù)據(jù)存儲器、比較器輸出等，為了能適應(yīng)各種不同的需要，有些型號的芯片還集成了捕捉輸入功能、脈寬調(diào)制PWM輸出部件、I2C和SPI接口、通用異步接收發(fā)送器UART串行通信接口和LCD驅(qū)動模塊等，使之成為業(yè)界耀眼的機種，已被廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，表現(xiàn)極佳。下面就是控制器PIC16C73B和PIC16C711的引腳示意圖：圖3PIC16C73B、PIC16C711

PIC16C7X中檔系列單片機具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性：帶8位A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)入16位定時器/計數(shù)器TMR1，睡眠中仍可計數(shù)高驅(qū)動電流，可直接驅(qū)動LED內(nèi)置自振式看門狗雙向可獨立編程設(shè)置I/O引腳并行口操作可編程UARL通道同步通信接口SCI/USART操作8位定時器/計數(shù)器TMR0，帶8位預(yù)分頻同步串行口I2C/SPI總線操作有1路~2路捕捉輸入/比較輸出/PWM輸出8位定時器/計數(shù)器TMR2，帶有8位的周期寄存器及預(yù)分頻和后分頻圖4控制器電路圖控制器是由兩大部分組成的：主控制器PIC16C73B和從控制器PIC16C711。兩個控制器是通過RB并行端口進行信號傳遞的，PIC16C711單片機是輔助PIC16C73B進行輸入、輸出信號的處理；圖中可看出，從控制器的振蕩激勵是從主控制器的振蕩激勵引出的，使得兩者晶振頻率一致，可使得兩者進行信號傳遞有一致的波特率；圖中還有一個可調(diào)電路器RP，此可調(diào)電位器RP是在調(diào)試時手動干預(yù)PWM脈寬輸出，使其達到規(guī)定要求；圖中的拔段開關(guān)是設(shè)置工作模式時需要的。3.3直流電機設(shè)計永磁式換向器直流電機，是應(yīng)用很廣泛的一種。只要在它上面加適當電壓，電機就轉(zhuǎn)動。這種電機由定子、轉(zhuǎn)子、換向器(又稱整流子)、電刷等組成，定子用作產(chǎn)生磁場。轉(zhuǎn)于是在定子磁場作用下，得到轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)起來。換向器及時改變了電流方向，使轉(zhuǎn)子能連續(xù)旋轉(zhuǎn)下去。也就是說，直流電壓加在電刷上，經(jīng)換向器加到轉(zhuǎn)子線圈，流過電流而產(chǎn)生磁場，這磁場與定子的固定磁場作用，轉(zhuǎn)子被強迫轉(zhuǎn)動起來。當它轉(zhuǎn)動時，由于磁場的相互作用，也將產(chǎn)生反電動勢，它的大小正比于轉(zhuǎn)子的速度，方向和所加的直流電壓相反。永磁式換流器電機的特點：

·當電機負載固定時，電機轉(zhuǎn)速正比于所加的電源電壓。

·當電機直流電源固定時，電機的工作電流正比于轉(zhuǎn)予負載的大小?！ぜ佑陔姍C的有效電壓，等于外加直流電壓減去反電動勢。因此當用固定電壓驅(qū)動電機時，電機的速度趨向于自穩(wěn)定。因為負載增加時，轉(zhuǎn)子有慢下來的傾向，于是反電動勢減少，而使有效電壓增加，反過來又將使轉(zhuǎn)子有快起來的傾向，所以總的效果使速度穩(wěn)定。

·當轉(zhuǎn)子靜止時，反電動勢為零，電機電流最大。其最大值等于V／Rw(這兒V是電源電壓)。最大電流出現(xiàn)在剛起動的時候。

·轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向，可由電機上所加電壓的極性來控制。

·體積小，重量輕。起動轉(zhuǎn)矩大。

由于具備上述的那些特點，由于具備上述的那些特點，所以在醫(yī)療器械、小型機床、電子儀器、計算機、氣象探空儀、探礦測井、電動工具、家用電器及電子玩具等各個方面，都得到廣泛的應(yīng)用。本方案采用的是浙江勝華波公司的永磁直流電機，型號是2831A，直流電壓為24V，功率為80W。圖5永磁直流電機實物圖3.4直流電機速度控制設(shè)計3.4.1脈寬調(diào)制（PWM）模塊在設(shè)計直流電機的速度控制的時候，我們考慮到用PIC單片機中的PWM脈寬調(diào)制功能可以應(yīng)用在控制直流電機上。在設(shè)計PWM電路模塊之前，我們先來了解一下PIC單片機的PWM脈寬調(diào)制功能原理和結(jié)構(gòu)。單片機的PWM模式是在CCP模式下設(shè)定的，CCP模式有CCP1和CCP2兩種模式，因為基理相同，在此就簡單介紹CCP1模式。圖6CCP1工作于PWM模式電路結(jié)構(gòu)簡化圖圖7脈寬調(diào)制器模式硬件電路組織關(guān)系圖在PIC16系列單片機中,當CCP工作于脈寬調(diào)制模式PWM模式時,RC2/CCP1可輸出高達10位的脈寬調(diào)制波形,這時RC2/CCP1必須設(shè)置為輸出態(tài)。在PWM輸出模式下，我們可以把8位的頻寬置入CCPR1寄存器的低8位，即CCPR1L寄存器。CCPR1寄存器的高8位寄存器CCPR1H則作為CCPR1L的從屬寄存器，即8位頻寬數(shù)據(jù)從CCPR1L載入CCPR1H然后再和時基寄存器TMR2進行比較，PWM輸出的周期則由TMR2的周期寄存器PR2決定。圖8脈寬調(diào)制器輸出波形圖PWM周期PWM周期=[（PR2）+1]·4Tosc·（TMR2預(yù)分頻數(shù)）PWM頻率=1/PWM周期PWM頻寬PWM頻寬由CCPR1L和CCP1CON組成，最大可達10位，其計算公式如下：PWM頻寬=（CCPR1L:CCP1CON<5:4>）·Tosc·（TMR2預(yù)分頻數(shù)）PWM分辨率最大PWM分辨率=[log(Fosc/FPWM)]/log(2)(位)在選擇控制器的時候就考慮到直接利用單片機的硬件資源，不僅可以減少成本，更有利于電路的設(shè)計。PWM調(diào)速系統(tǒng)的特點：①頻帶寬、頻率高:晶體管“結(jié)電容”小，開關(guān)頻率遠高于可控（50Hz)，可達2-10KHz?？焖傩院?。②電流脈動小:由于PWM調(diào)制頻率高，電機負載成感性對電流脈動由平滑作用，波形系數(shù)接近于1。③電源的功率因數(shù)高:SCR系統(tǒng)由于導(dǎo)通角的影響，使交流電源的波形畸變、高次諧波的干擾，降低了電源功率因數(shù)。PWM系統(tǒng)的直流電源為不受控的整流輸出，功率因數(shù)高。④動態(tài)硬度好:校正瞬態(tài)負載擾動能力強，頻帶寬，動態(tài)硬度高。3.4.2功率驅(qū)動模塊電路中驅(qū)動采用的是IR2104芯片，IR2104芯片是美國IR公司專為驅(qū)動功率開關(guān)管而設(shè)計的，是一種高電壓高速的功率MOSFET和IGBT驅(qū)動器，它有兩個獨立的高端和低端輸出通道，一個芯片可以驅(qū)動兩個MOSFET管或IGBT管。專有的HVIC和閉鎖免疫的CMOS技術(shù)使堅固成為可能。輸入邏輯與標準的CMOS或者LSTTL輸出兼容。輸出的浮置通道可用來驅(qū)動高端接于600v(最大)的N溝道電力MOSFET或IGBT。圖9IR2104內(nèi)部功能塊圖形IR2104接口功能：腳號符號引腳功能1VCC電源正端輸入2IN脈寬信號輸入端3/SD芯片工作使能端4COM低端驅(qū)動返回5LO低端驅(qū)動輸出6VS高端浮置通道返回7HO高端驅(qū)動輸出8D1高端浮置通道輸出IR2104具有的特點是:

(1)

浮置通道具有自舉電路，工作電壓可達600v，抗dv/dt干擾:

(2)

驅(qū)動電壓為10~20v;

(3)

低壓自鎖功能;

(4)

3.3V,5V和15V輸入可兼容的施密特觸發(fā)邏輯;

(5)

禁止直通邏輯(一個橋的上下臂不能直通);

(6)

兩個傳輸通道延時相同;

(7)

內(nèi)部設(shè)有死區(qū);圖10輸入/輸出波形圖從輸入/輸出波形圖可以看出IR2104的主要功能，IN引腳端輸入的是脈沖信號，LO引腳端和HO引腳端輸出經(jīng)過功率放大的對稱脈沖信號，/SD引腳端是控制IR2104是否工作。圖11IR2104典型外部電路聯(lián)接圖對于中小功率的電動機通常采用功率場效應(yīng)管作為主開關(guān)元件，MOSFET是一種多電子導(dǎo)電的單極型電壓控制器件，具有開關(guān)速度快、高頻特性好、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、驅(qū)動電路簡單、驅(qū)動功率小、安全工作區(qū)寬、無二次擊穿問題等顯著優(yōu)點。目前功率場效應(yīng)管的指標已經(jīng)達到耐壓600V，電流70A，工作頻率100kHz的水平，在開關(guān)電源、辦公設(shè)備、中小型功率的電機調(diào)速中得到廣泛的應(yīng)用。

本電路中開關(guān)元件采用的功率場效應(yīng)管是IR公司生產(chǎn)的IRF540N，IRF540N的耐壓為100V，電流33A，工作頻率15.87MHz，圖12元件圖中有一個續(xù)流二極管，它們?yōu)殡姍C電樞的反電動勢提供通路。如果該電動勢加在MOSFET兩端，會燒毀MOSFET。電機的驅(qū)動采用半橋驅(qū)動電路，PIC單片機具有2個硬件PWM通道，可以實現(xiàn)任意頻率可調(diào)的PWM脈寬調(diào)制輸出。。從驅(qū)動芯片輸出信號端到MOSFET的門極之間分別加了4.7K電阻，它們的作用是限制電流信號，同時起阻尼作用。因此在設(shè)計中直接使用硬件PWM功能，一方面提高PWM的輸出精度；另一方面也可以減少軟件編程的難度。圖13功率驅(qū)動模塊電路圖3.5直流電機換向控制設(shè)計永磁式直流電機的換向，可以能過改變電源極性的方法使電機反轉(zhuǎn)。本次設(shè)計考慮到在能達到要求的情況下減少成本，采用了通過中間繼電器進行改變電源極性的方法換向。圖14中直流電機方向控制是由PIC單片機的RC4口和RC5口輸出高低信號使Q4、Q5兩個三極管處于開關(guān)狀態(tài)來控制中間繼電器觸頭的開合來實現(xiàn)的。圖14直流電機換向電路圖直流電機換向電路的中間繼電器采用的是雙刀四擲繼電器，型號TQ2-

24V。額定負載1A

30VDC，0.5A

125VAC，觸點形式單刀雙擲.繼電器TQ2-24V的特性：1、00VFCC有4極型2、觸點材料（材料可選擇）銀上鑲金（雙觸點型）3、最大控制容量1A30VDC4、最小負載10Μa10mVDC5、最大開關(guān)電壓110VDC，125VAC觸點類型2c，4c6、瞬間耐壓1，500VFCC7、線圈電壓（DC）1.5，3，4.5，6，9，12，24，48V8、標準UL（E43149），CSA（LR26550）9、安裝方式：DIPSMD第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件論述☆在整個系統(tǒng)中本人只負責設(shè)計了關(guān)于直流電機控制系統(tǒng)這部分程序，而系統(tǒng)主程序和遙控信號處理程序，還有液晶顯示程序本人就不做說明了。為使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定可靠的工作，對系統(tǒng)軟件進行了軟件抗干擾處理。軟件冗余、設(shè)置軟件陷井等軟件抗干擾方法。4.2系統(tǒng)軟件功能直流電機控制系統(tǒng)主要由兩大部分結(jié)成：一、直流電機控制主程序，主要是程序的初始化工作；二、中斷服務(wù)程序，主要是直流電機的方向控制，速度控制，還包括過電流檢測，軟起運和軟停止。4.3系統(tǒng)程序流程圖4.3.1系統(tǒng)主程序流程圖主程序主程序脈寬值清0脈寬值清0端口初始化循環(huán)等待TMR2中斷開啟TMR2把預(yù)分頻設(shè)定為1：16設(shè)定TMR2：后分頻比1：循環(huán)等待TMR2中斷開啟TMR2把預(yù)分頻設(shè)定為1：16設(shè)定TMR2：后分頻比1：1；暫時不開啟ADCADC模塊初始化設(shè)定設(shè)定PWM周期為最大值FFH設(shè)定遞增、換檔、運行和停止標志位設(shè)定遞增、換檔、運行和停止標志位設(shè)定CCP1設(shè)定CCP1模塊：PWM輸出、脈寬低2位固定為00開放TMR2中斷流程圖1中斷服務(wù)程序遞增標志位=1?調(diào)用軟起動子程序調(diào)用軟停止子程序把CCPR1L-F值送入到CCPR1L，設(shè)置占空比YNN采樣電機電流值判斷電機過電流？Y電機正轉(zhuǎn)標志位=1?電機反轉(zhuǎn)標志位=1?電機反轉(zhuǎn)輸出電機正轉(zhuǎn)輸出清除TMR2中斷標志位NYNNYY調(diào)用軟停止子程序檢查檔位標志位，把相應(yīng)檔位脈寬數(shù)值送入CCPR1L-F4.3.2中斷服務(wù)程序流程圖中斷服務(wù)程序遞增標志位=1?調(diào)用軟起動子程序調(diào)用軟停止子程序把CCPR1L-F值送入到CCPR1L，設(shè)置占空比YNN采樣電機電流值判斷電機過電流？Y電機正轉(zhuǎn)標志位=1?電機反轉(zhuǎn)標志位=1?電機反轉(zhuǎn)輸出電機正轉(zhuǎn)輸出清除TMR2中斷標志位NYNNYY調(diào)用軟停止子程序檢查檔位標志位，把相應(yīng)檔位脈寬數(shù)值送入CCPR1L-F停止標志位=1?停止標志位=1?中斷返回中斷返回流程圖24.3.3子程序流程圖電機正、反轉(zhuǎn)輸出口置0電機正、反轉(zhuǎn)標志位清零NY子程序返回停止標志位清零判斷是否到減到最??？軟停止子程序脈寬遞減NY子程序返回遞增標志位清零判斷達到設(shè)定值否？軟起動子程序脈寬遞增電機正、反轉(zhuǎn)輸出口置0電機正、反轉(zhuǎn)標志位清零NY子程序返回停止標志位清零判斷是否到減到最小？軟停止子程序脈寬遞減NY子程序返回遞增標志位清零判斷達到設(shè)定值否？軟起動子程序脈寬遞增流程圖3流程圖4第5章調(diào)試與系統(tǒng)測試5.1調(diào)試根據(jù)方案設(shè)計的要求，調(diào)試共分三大部分：硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)。5.1.1硬件調(diào)試（1）．在調(diào)試時，因為直流電機的方向控制是通過中間繼電器來換向的，中間繼電器是雙刀擲的，只能充分利用這些觸頭的通斷來實現(xiàn)直流電機換向時不短路。當K1得電K2失電時，K2的常閉觸點就要為K1提供回路；同理，當K2得電K1失電時，K1的常閉觸點就要為K2提供回路。（2）．在此電路中，從控制器PIC16C711的晶振信號是取自于主控制器PIC16C73B上的晶振，這就要求聯(lián)接的晶振信號信盡量短和粗。（3）．電路連接引線盡量短，減少交叉，每個芯片的電源與地之間都接去耦電容，數(shù)字地與模擬地分開。5.1.2軟件調(diào)試用PIC仿真器調(diào)試，采用了自下到上的調(diào)試方法，即單獨調(diào)試好每一個模塊，然后再連接成一個完整的系統(tǒng)調(diào)試，達到指定的目標。5.1.3軟硬聯(lián)調(diào)該系統(tǒng)的軟件和硬件之間的聯(lián)系在一些細節(jié)上的問題，通過老師指導(dǎo)加以修改。根據(jù)設(shè)計的要求來完成。5.1.4應(yīng)用的開發(fā)軟件MPLABIDEv7.4 用于軟件編程調(diào)試Protel99SE 用于電子線路的歸檔，印制板的設(shè)計5.1.5調(diào)試工具PIC16-MCD2 單片機硬件仿真器SUPER3000U 單片機程序燒錄器5.2系統(tǒng)測試5.2.1直流電機控制部分的功能測試功能測試主要項目：調(diào)速功能測試，換向功能測試，電機過流處理功能測試。上述項目測試主要在開發(fā)階段完成，涉及到軟硬件方面的內(nèi)容，針對軟硬件功能上的測試。對直流電機控制系統(tǒng)進行性能要求的測試。5.2.2測試儀器設(shè)備☆PIC仿真器PIC16-MCD2☆數(shù)字萬用表UT33D☆雙蹤示波器CALTEK☆穩(wěn)壓電源HG63335.2.3測試結(jié)果分析對本直流電機控制系統(tǒng)在實驗室環(huán)境下，進行了性能要求的測試。因為直流電機控制系統(tǒng)是智能肢體康復(fù)訓(xùn)練器整體系統(tǒng)中的一部分，在對本系統(tǒng)進行調(diào)試時，要考慮到于其他三個系統(tǒng)（主系統(tǒng)、遙控信號處理系統(tǒng)，還有液晶顯示系統(tǒng)）的聯(lián)接問題，就是要有程序的入口和出口，在本此實驗測試中是由本人自己把標志位取相應(yīng)狀態(tài)來觀察直流電機控制系統(tǒng)的工作狀況的，測試是順利的。第6章結(jié)束語此次畢業(yè)設(shè)計，本人自學(xué)了由美國微芯公司生產(chǎn)的PIC單片機，在學(xué)校里學(xué)的是C80系列單片機。為什么我會選擇用PIC單片機呢，因為PIC單片機相對于C80系列的單片機有太多的優(yōu)勢了，PIC單片機的型號比較齊，從低端到高端單片機系列就有幾十個型號，世界上最小的單片機就出這于PIC單片機，只有8個引腳，型號多就易于我們選擇合適的型號，不會浪費資源，而且PIC單片機每個型號之間是很容易程序移植的，這一點給我們在應(yīng)用上也帶來了很大的方便。最大的特點就是PIC單片機采用的是RISC指令集，而C80系列的單片機采用的是CISC指令集，少的指令不僅容易學(xué)習(xí)，而且在應(yīng)用上也能更隨心應(yīng)手。在我去實習(xí)的時候，我發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)在很多都是用PIC單片機了?；赑IC的優(yōu)點還有當前單片機應(yīng)用前景的行勢，就是我自學(xué)PIC單片機的原因。通過本次畢業(yè)設(shè)計加強和鞏固了所學(xué)專業(yè)知識和理論知識綜合運用，自學(xué)能力得到了鍛煉，并且提高自己的動手能力和整體水平，為今后從事企事業(yè)打下一個良好的基礎(chǔ)。感謝指導(dǎo)老師和給予幫助的同學(xué)，在此表示謝意?。?！致謝大學(xué)的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在此，我要感謝所有曾經(jīng)教導(dǎo)過我的老師和關(guān)心過我的同學(xué)，他們在我成長過程中給予了我很大的幫助。本文能夠成功的完成，要特別感謝我的指導(dǎo)老師陳基偉老師和任文祥老師的關(guān)懷和教導(dǎo)。最后還要感謝我的家人，是他們一直在背后支持著我關(guān)心著我并且給我最大的愛。謹以此文獻給他們！參考文獻[1]李學(xué)海著.PIC單片機實踐.北京:北京航空航天大學(xué)出版社.2004(6)第1版[2]鮑小南編著.單片機基礎(chǔ).杭州:浙江大學(xué)出版社.2002(9)第1版[3]高鵬等編著.電路設(shè)計與制版Protel99入門與提高.人民郵電出版社.2000第1版[4]謝自美主編.電子線路設(shè)計、實驗、測試.華中理工大學(xué)出版社.2000(7)[5]許建國主編.拖動與調(diào)速系統(tǒng).武漢測繪科技大學(xué)出版社.1998(8)[6]田效伍主編.機電傳動與控制技術(shù).中國輕工業(yè)出版社.2005(4)[7]附錄A程序清單；*******************************************************************；直流電機控制程序LISTP=16C73BINCLUDE<P16C73B.INC>INC_FEQU20H；義一個遞增標志寄存器，只用末位HUANG_FEQU21H；定義一個換檔標志寄存器，從0位到；4位分別是速度從低檔到高檔的標志位WORK_FEQU22H；定義一個運行標志寄存器，只用末位WORK_NEQU23H；定義一個停止標志寄存器，只用末位TURN_FEQU24H；定義一個正轉(zhuǎn)標志寄存器，只用末位TURN_NEQU25H；定義一個反轉(zhuǎn)標志寄存器，只用末位CCPR1L_FEQU26H；檔位值暫存器IMAXEQUD’250’；電流最大值，比較基準值ORG00HGOTOSTART；*****************************中斷服務(wù)子程序**************************ORG04HBCFPR1，TMR2IF；清除TMR2中斷標志位BTFSSWORK_F，0；判斷是否運行GOTOWAN；否，跳到中斷程序末尾BSFPORTC，0；是，使能驅(qū)動器BTFSCTURN_F，0；判斷是否正轉(zhuǎn)GOTOTURN；是，跳到正轉(zhuǎn)處理程序BTFSSTURN_N,0；否，判斷是否反轉(zhuǎn)GOTOWAN；否，跳到中斷程序末尾BSFPORTC，5；是，反轉(zhuǎn)信號輸出GOTOMAINTURNBSFPORTC，4；正轉(zhuǎn)處理程序MAINBSFADCON0,GO；開始A/D轉(zhuǎn)換過程，采樣電流值WAITBTFSSPIR1，ADIF；等待A/D轉(zhuǎn)換過程結(jié)束GOTOWAITMOVFADRESH，W；轉(zhuǎn)換完畢，則把A/D結(jié)果讀到WSUBWFIMAX，W；過電流基準值-實際電流值BTFSCSTATUS，Z；是否過電流GOTOTINGZI；是，調(diào)用軟停止子程序BTFSCHUANG_F，0；判斷第0檔標志位CALLDI0；是，調(diào)用第0檔的處理子程序BTFSCHUANG_F，1；判斷第1檔標志位CALLDI1；是，調(diào)用第1檔的處理子程序BTFSCHUANG_F，2；判斷第2檔標志位CALLDI2；是，調(diào)用第2檔的處理子程序BTFSCHUANG_F，3；判斷第3檔標志位CALLDI0；是，調(diào)用第3檔的處理子程序BTFSCHUANG_F，4；判斷第4檔標志位CALLDI4；是，調(diào)用第4檔的處理子程序MOVWFCCPR1L_F；把檔位值送入暫存器中BTFSCINC_F，0；判斷遞增標志位是否為1GOTOQITON；是，調(diào)用軟起動子程序BTFSCWORK_N，0；判斷停止標志位是否為1GOTOTINGZI；是，調(diào)用軟停止子程序MOVFCCPR1L_F,WMOVWFCCPR1L；把檔位值送入脈寬寄存器中GOTOWAN；跳到中斷程序末尾DI0RETLW0X5F；第0檔位的脈寬數(shù)值DI1RETLW0X78；第1檔位的脈寬數(shù)值DI2RETLW0X93；第2檔位的脈寬數(shù)值DI3RETLW0XA6；第3檔位的脈寬數(shù)值DI4RETLW0XBE；第4檔位的脈寬數(shù)值WANNOPRETFIE；中斷返回；******************************軟起動子程序*******************************QITONINCFCCPR1L，F(xiàn)；脈寬遞增MOVLWCCPR1LSUBWFCCPR1L_F，0BTFSCSTATUS，Z；判斷是否達到設(shè)定值CLRFINC_F；遞增標志位清零RETFIE；中斷返回；******************************軟停止子程序*******************************TINGZIDECFCCPR1L，F(xiàn)；脈寬遞減BTFSSSTATUS，Z；判斷是否達到0GOTOWAN1CLRFWORK_N；停止標志位清零CLRFWORK_F；起動標志位清零CLRFTURN_F；電機正轉(zhuǎn)標志位清零CLRFTURN_N；電機反轉(zhuǎn)標志位清零CLRFPORTC；電機正、反轉(zhuǎn)輸出口清零WAN1NOPRETFIE；中斷返回；*********************************主程序**********************************START：B