機(jī)電一體化畢業(yè)設(shè)計--單片機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

1、<p>　　課題名稱 單片機(jī)控制直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 總體設(shè)計方案 1</p><p><b>　　1.1方案選取1</b></p><p>　　1.1.1方案

2、一：PWM波調(diào)速1</p><p>　　1.1.2方案二：晶閘管調(diào)速2</p><p>　　第二章 單元模塊設(shè)計 3 </p><p>　　2.1 H橋電路方案設(shè)計3</p><p>　　2.2 調(diào)速設(shè)計方案4</p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計5</p><p>　　

3、2.3.1電源電路5</p><p>　　2.4 H橋驅(qū)動電路5</p><p>　　2．5基于霍爾傳感器的測速模塊6</p><p>　　2．6 LCD顯示模塊7</p><p>　　2.7 調(diào)速設(shè)計模塊8</p><p>　　2.8測速軟件設(shè)計10</p><p>　　第三章

4、 系統(tǒng)功能調(diào)試 11</p><p>　　3.1調(diào)試軟件介紹11</p><p>　　3.2直流電機(jī)的調(diào)速功能仿真12</p><p>　　3.3電機(jī)速度的測量并顯示功能仿真13</p><p>　　3.4系統(tǒng)的電路原理圖13</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)14</b></

5、p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　附錄16</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p>　　一、課題設(shè)計（論文）目的及意義</p><p>　　在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，自動控制系統(tǒng)，電子

6、儀器設(shè)備、家用電器、電子玩具等等方面，直流電機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用。大家熟悉的錄音機(jī)、電唱機(jī)、錄相機(jī)、電子計算機(jī)等，都不能缺少直流電機(jī)。所以直流電機(jī)的控制是一門很實用的技術(shù)。直流電機(jī)，大體上可分為3類：幾相繞組的步進(jìn)電機(jī)、永磁式換流器直流電機(jī)、伺服電機(jī)、 </p><p>　　直流電機(jī)具有良好的啟動性能和調(diào)速特性，它的特點是啟動轉(zhuǎn)矩大，最大轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。與交

7、流調(diào)速相比，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，維護(hù)工作量大。適用范圍：直流調(diào)速器在數(shù)控機(jī)床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設(shè)備、包裝機(jī)械、電工機(jī)械、食品加工機(jī)械、橡膠機(jī)械、生物設(shè)備、印制電路板設(shè)備、實驗設(shè)備、焊接切割、輕工機(jī)械、物流輸送設(shè)備、機(jī)車車輛、醫(yī)療設(shè)備、通訊設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)廣泛應(yīng)用。</p><p>　　我認(rèn)為設(shè)計一個直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，不論是從學(xué)習(xí)還是實踐的角度，對一名機(jī)電一體化專業(yè)的大學(xué)

8、生都會產(chǎn)生積極地作用，有利于提高學(xué)習(xí)熱情。</p><p>　　二、課題設(shè)計（論文）提綱</p><p>　?。?）收集相關(guān)資料并仔細(xì)研讀和思考。</p><p>　?。?）提出幾種設(shè)計方案，對提出的設(shè)計方案進(jìn)行比較和論證，確定最佳設(shè)計方案。</p><p>　　（3）產(chǎn)品的設(shè)計與組裝</p><p>　?。?）整機(jī)連

9、調(diào)及性能測試。</p><p>　?。?）整理資料，編寫設(shè)計論文。</p><p>　　三、課題設(shè)計（論文）思路、方法及進(jìn)度安排</p><p><b>　?。ㄒ唬┧悸贩椒ǎ?lt;/b></p><p>　　要完成本次畢業(yè)設(shè)計，首先要對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和零部件有一定的了解，對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能都要進(jìn)行了解。再對產(chǎn)品實體進(jìn)行解析，做

10、到對產(chǎn)品相當(dāng)?shù)氖煜ぶ笤龠M(jìn)行設(shè)計和工藝工裝的分析。</p><p>　　按照自頂向下，由總提到部分的設(shè)計原則，首先針對所設(shè)計的任務(wù)要求，根據(jù)所掌握的知識和資料，從全局出發(fā)，明確總體功能和各部分功能畫出一個能表示各單元電路功能和總體工作的原理框圖，然后進(jìn)行電路的硬件.軟件的分析和程序的編程設(shè)置。</p><p><b>　?。ǘ┻M(jìn)程安排</b></p>

11、<p>　　第一周：寫開題報告，提出幾種設(shè)計方案進(jìn)行并進(jìn)行方案論證，確定最佳設(shè)計方案。</p><p>　　第二周：對設(shè)計方案進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過相關(guān)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計算，確定相關(guān)元器件的參數(shù)及型號。</p><p>　　第三周：設(shè)計硬件電路。</p><p>　　第四周：程序設(shè)計并連接硬件電路。</p><p>　　第五周：硬件電路的整機(jī)

12、調(diào)試及性能測試。</p><p>　　第六周：整理資料，撰寫設(shè)計論文，準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　第一章 總體設(shè)計方案</p><p><b>　　1.1方案選取</b></p><p>　　1.1.1方案一：PWM波調(diào)速</p><p>　　采用由達(dá)林頓管組成的H型PWM電路（圖1—1）

13、。用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。我采用了脈寬調(diào)頻方式，因為采用這種方式，電動機(jī)在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。且對于直流電機(jī)，采用軟件延時所產(chǎn)生的定時誤差在允許范圍。</p><

14、;p>　　圖1-1 PWM波調(diào)速電路</p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖如圖1—2所示：</p><p>　　圖1-2 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)框圖</p><p>　　1.1.2方案二：晶閘管調(diào)速</p><p>　　采用閘流管或汞弧整流器的離子拖動系統(tǒng)是最早應(yīng)用靜止式變流裝置供電的直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。1957年，晶閘管（俗稱“可控硅”）問世，到了

15、60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，并應(yīng)用于直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，即晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）。如圖1-3，VT是晶閘管可控整流器，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，即可改變整流電壓，從而實現(xiàn)平滑調(diào)速。晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出較大的優(yōu)越性；晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在以上，其門極電流可以直接用晶體管來控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放

16、大器。因此，在60年代到70年代，晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）代替旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（G-M系統(tǒng)），得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運行造成困難；晶閘管對過電壓、過電流和過高的與都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(nèi)損壞器件。另外，由諧波與無功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”，因此必須添置無功補償和諧波濾波裝置。</p>

17、;<p>　　圖1-3 晶閘管可控整流器供電的直流調(diào)速系統(tǒng)（V-M系統(tǒng)）</p><p>　　兼于方案一調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，因此本設(shè)計采用方案一。</p><p><b>　　單元模塊設(shè)計</b></p><p>　　2.1 H橋電路方案設(shè)計</p><p>　　圖2-1所示

18、的H橋式電機(jī)驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機(jī)，電路得名于“H橋驅(qū)動電路”是因為它的形狀酷似字母H。如圖2-1所示，要使電機(jī)運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。</p><p>　　圖2-1 H橋驅(qū)動電路</p><p>　　要使電機(jī)運轉(zhuǎn)，必須使對角線上的一對三極管導(dǎo)通。例如，如圖2-2所示，當(dāng)Q1管和Q

19、4管導(dǎo)通時，電流就從電源正極經(jīng)Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng) Q4回到電源負(fù)極。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)三極管Q1和Q4導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭指示為順時針方向）。</p><p>　　圖2-2 H橋驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動</p><p>　　圖2-3所示為另一對三極管Q2和Q3導(dǎo)通的情況，電流將從右至左流過電

20、機(jī)。當(dāng)三極管Q2和Q3導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)沿另一方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時針方向）。</p><p>　　圖2-3 H橋驅(qū)動電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動</p><p>　　2.2 調(diào)速設(shè)計方案</p><p>　　調(diào)速采用PWM（Pulse Width Modulation）脈寬調(diào)制，工作原理：通過產(chǎn)生矩形波，改變占空比，以達(dá)到調(diào)整脈寬的目的

21、。PWM的定義:脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因為它的輸出電壓并不精確地等于9V，而是隨時間發(fā)生變化，并可取任何實數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集

22、合之內(nèi)，例如在{0V,5V}這一集合中取值。</p><p>　　模擬電壓和電流可直接用來進(jìn)行控制，如對汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個可變電阻。擰動旋鈕時，電阻值變大或變??；流經(jīng)這個電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。</p><p>　　盡管模擬控制看起來可能直

23、觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點就是，模擬電路容易隨時間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)

24、字控制的實現(xiàn)變得更加容易了。</p><p>　　2.3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計</p><p><b>　　2.3.1電源電路</b></p><p><b>　?。?）芯片介紹</b></p><p>　　78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓4-5V</p><p>

25、　　電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。</p><p>　　用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路

26、的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。</p><p>　　有時在數(shù)字78或79后面還有一個M或L，如78M12或79L24,用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L系列的最大輸出電流為100mA，78M系列最大輸出電流為1A，78系列最大輸出電流為1.5A。在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚

27、至損壞。</p><p><b>　?。?）電路原理圖</b></p><p>　　電源電路采用78系列芯片產(chǎn)生+5V、+15V。電路圖如圖2-4：</p><p>　　圖2-4 78系列的電源電路</p><p>　　2.4 H橋驅(qū)動電路</p><p>　　基于三極管的使用機(jī)理和特性，在驅(qū)動

28、電機(jī)中采用H橋功率驅(qū)動電路，H橋功率驅(qū)動電路可應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)、交流電機(jī)及直流電機(jī)等的驅(qū)動。永磁步進(jìn)電機(jī)或混合式步進(jìn)電機(jī)的勵磁繞組都必須用雙極性電源供電，也就是說繞組有時需正向電流，有時需反向電流，這樣繞組電源需用H橋驅(qū)動。直流電機(jī)控制使用H橋驅(qū)動電路（圖2-5），當(dāng)PWM1為低電平,通過對PWM2輸出占空比不同的矩形波使三極管Q1、Q6同時導(dǎo)通Q5截止，從而實現(xiàn)電機(jī)正向轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)速的控制；同理，當(dāng)PWM2為高電平,通過對PWM1輸出占空

29、比不同的矩形波使三極管Q1、Q6同時導(dǎo)通，Q5截止，從而實現(xiàn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)速的控制。</p><p>　　圖2-5 H橋的電機(jī)驅(qū)動電路</p><p>　　2．5基于霍爾傳感器的測速模塊</p><p>　　2.5.1霍爾傳感器的工作原理</p><p>　　霍爾效應(yīng)：在一塊半導(dǎo)體薄片上，其長度為l，寬度為b，厚度為d,當(dāng)它被置于磁感應(yīng)

30、強(qiáng)度為B的磁場中，如果在它相對的兩邊通以控制電流I，且磁場方向與電流方向正交，則在半導(dǎo)體另外兩邊將產(chǎn)生一個大小與控制電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B乘積成正比的電勢UH，即UH=KHIB，其中kH為霍爾元件的靈敏度。該電勢稱為霍爾電勢，半導(dǎo)體薄片就是霍爾元件。</p><p>　　工作原理：霍爾開關(guān)集成電路中的信號放大器將霍爾元件產(chǎn)生的幅值隨磁場強(qiáng)度變化的霍爾電壓UH放大后再經(jīng)信號變換器、驅(qū)動器進(jìn)行整形、放大后輸出幅值相等、

31、頻率變化的方波信號。信號輸出端每輸出一個周期的方波，代表轉(zhuǎn)過了一個齒。單位時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù)N，因此可求出單位時間內(nèi)的速度V＝NT。</p><p>　　2.5.2霍爾傳感器的電路原理圖</p><p>　　圖2-6 霍爾傳感器的測速電路</p><p>　　2．6 LCD顯示模塊</p><p>　　2.6.1 1602芯片介紹</

32、p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。因為1602識別的是ASCII碼，試驗可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以

33、用字符型常量或變量賦值，如'A’。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：VSS為電源地</p><p>　　第2腳：VDD接5V電源正極</p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“陰影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。</p>

34、;<p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進(jìn)行讀操作，低電平(0)時進(jìn)行寫操作。</p><p>　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。</p>&l

35、t;p>　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。</p><p>　　2.6.2電路原理圖</p><p>　　圖2-7 LCD顯示電路</p><p>　　2.7 調(diào)速設(shè)計模塊</p><p>　　PWM波軟件軟件設(shè)計程序流程圖：</p><p>　　圖2-8 軟件電機(jī)控制的方

36、框圖</p><p>　　通過控制總中斷使能EA控制電機(jī)的開關(guān)，同時使能對霍爾傳感器輸出的方波在單位時間內(nèi)脈沖個數(shù)的計數(shù)。其中定時器T0,T1分別對脈沖的寬度、霍爾元件輸出的脈沖數(shù)對應(yīng)的1秒時間定時。對脈沖寬度的調(diào)整是通過改變高電平的定時長度，由變量high控制。變量change、 sub_speed 、add_speed分別實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向、加速、減速。</p><p>　　/******

37、*****通過按鍵實現(xiàn)對電機(jī)開關(guān)、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的控制的程序*****************/</p><p>　　void motor_control()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(open == 1)</p><p><b>　　EA = 1;</b><

38、;/p><p>　　if(close == 1)</p><p><b>　　EA = 0;</b></p><p>　　if(swap == 1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　change = ~change;</p><p&

39、gt;　　while(swap != 0)</p><p><b>　　{}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(sub_speed == 1)</p><p>　　{ high++;</p><p>　　if(high == 3

40、0)</p><p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　while(sub_speed != 0)</p><p><b>　　{}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(add_speed == 1

41、)</p><p>　　{ high--;</p><p>　　if(high == 5)</p><p><b>　　high = 5;</b></p><p>　　while(add_speed != 0)</p><p><b>　　{}</b></p>

42、;<p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　2.8測速軟件設(shè)計</b></p><p>　　圖2-9 軟件測速的方框圖</p><p>　　/****T1中斷服務(wù)程序********單位時間（S）方波的個

43、數(shù)*************/</p><p>　　void time1_int(void) interrupt 3 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　count_speed++;</p><p>　　if(count_speed == 20)</p><p>　

44、　{ count_speed = 0;</p><p>　　num_display = num_medium;</p><p>　　num_medium = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　第三章

45、 系統(tǒng)功能調(diào)試</p><p><b>　　3.1調(diào)試軟件介紹</b></p><p>　　Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計軟件，采用設(shè)計庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及3D模擬功能，可以完成電路原理圖設(shè)計，印制電路板設(shè)計和可編程邏輯器件設(shè)計等工作，可以設(shè)計32個信號層，16個電源--地

46、層和16個機(jī)加工層。按照系統(tǒng)功能來劃分，Protel99se主要包含6個功能模塊：電路工程設(shè)計部分、印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)、自動布線系統(tǒng)、電路模擬仿真系統(tǒng)、可編程邏輯設(shè)計系統(tǒng)、高級信號完整性分析系統(tǒng)。</p><p>　　KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成

47、的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KEIL C51編譯器由uVision2集成開發(fā)環(huán)境與編輯器和調(diào)試器以及C51編譯器組成。其中uVision2集成開發(fā)環(huán)境中的工程(project)是由源文件、開發(fā)工具選項以及編程說明三部分組成的;編輯器和調(diào)試器包括源代碼編輯器、斷點設(shè)置、調(diào)試函數(shù)語言、變量和存儲器。</p><p>　　Proteus軟件是一種低投資的電子設(shè)計自動化軟件，提供可

48、仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個元件庫。Proteus軟件提供多種現(xiàn)實存在的虛擬儀器儀表。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗，盡可能減少儀器對測量結(jié)果的影響，Proteus軟件提供豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。提供Schematic Drawing、SP

49、ICE仿真與PCB設(shè)計功能，同時可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如373、led、示波器等。Proteus提供了大量的元件庫，有RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB等編譯器。一臺計算機(jī)、一套電子仿真軟件，在加上一本虛擬實驗教程，就可相當(dāng)于一個設(shè)備先進(jìn)的實驗室。以虛代實、以軟代硬，就建立一個

50、完善的虛擬實驗室。在計算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、</p><p>　　3.2直流電機(jī)的調(diào)速功能仿真</p><p>　　當(dāng)按下open鍵時，電機(jī)開始工作。若需要加快電機(jī)的轉(zhuǎn)速，則按下add_speed鍵，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速適中；相反，需要減慢電機(jī)的轉(zhuǎn)速時，則按下sub_speed鍵，待轉(zhuǎn)速滿意后，放開按鍵。當(dāng)然，在某種特定的環(huán)境下，還需改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，此時，你可以按一下swap鍵，

51、以達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)向的目的。當(dāng)電機(jī)不工作時，則按下close鍵。</p><p>　　圖3-1 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的Proteus仿真圖</p><p><b>　　1．調(diào)速前的波形圖</b></p><p>　　圖3-2 電機(jī)啟動時的脈沖波形占空比</p><p><b>　　2．調(diào)速后的波形圖</b&g

52、t;</p><p>　　圖3-3 電機(jī)減速后的脈沖波形占空比</p><p>　　3.3電機(jī)速度的測量并顯示功能仿真</p><p>　　對電機(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，則說明電機(jī)工作十分穩(wěn)定；與之相反，顯示數(shù)字

53、不停地變化，則說明電機(jī)工作非常不穩(wěn)定。</p><p>　　圖3-4 直流電機(jī)系統(tǒng)的Proteus仿真</p><p>　　3.4系統(tǒng)的電路原理圖</p><p>　　圖3-5 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的Protel原理圖</p><p>　　由電源模塊、單片機(jī)控制單元、電機(jī)驅(qū)動電路、LCD顯示電路、霍爾傳感器電路構(gòu)成。</p>&

54、lt;p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過2個月的課程設(shè)計，我的畢業(yè)設(shè)計終于完成。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次的畢業(yè)設(shè)計留給我印象最深的是要設(shè)計一個成功的電路，必須要有扎實的理論基礎(chǔ)，還要有堅持不懈的精

55、神。</p><p>　　通過了這次的做設(shè)計，自己收獲很大，王老師對我的指導(dǎo)也起到了很大的作用，在此先謝謝老師對我的指導(dǎo)。還有這次對直流電機(jī)的調(diào)速，個人感覺其中還有許多不夠完善的地方，例如：對電機(jī)的控制采用的是獨立按鍵，而非矩陣鍵盤；電機(jī)的驅(qū)動電路的設(shè)計也不是很成熟。</p><p>　　此次的設(shè)計并不奢望一定能成功，但一定要對已學(xué)的各種電子知識能有一定的運用能力，我做設(shè)計的目的是希望能檢

56、查下對所學(xué)知識的運用能力的好壞，并且開始慢慢走上創(chuàng)造的道路，這是非?？少F的一點。</p><p>　　這次設(shè)計我感覺把大學(xué)學(xué)的東西都柔和了進(jìn)去。不止單片機(jī)方面有所提升，別的方面也有了很大的收獲，自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。</p><p>

57、;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 傅豐林．模擬電子線路基礎(chǔ) [M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.1</p><p>　　[2] 江志紅．51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案列精選 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.12</p><p>　　[3] 王選民 智能儀器原理及設(shè)計 [M]. 北京:清華大學(xué)出版

58、社，2008.7</p><p>　　[4] 文東 孫鵬飛 C語言程序設(shè)計 [M]. 北京：中國人民大學(xué)出版社，2009.2</p><p>　　[5] 楊加國 單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計 [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2008.3</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　#include

59、<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit open = P2^0;</p><p>　　sbit close = P2^1;</p><p>　　sbi

60、t swap = P2^2;</p><p>　　sbit sub_speed = P2^3;</p><p>　　sbit add_speed = P2^4;</p><p>　　sbit PWM1 = P3^0;</p><p>　　sbit PWM2 = P3^1;</p><p>　　/************

61、************液晶顯示*************/</p><p>　　sbit E=P3^7;</p><p>　　sbit RW = P3^6;</p><p>　　sbit RS = P3^5;</p><p>　　sbit test = P3^4;</p><p>　　int time = 0;<

62、;/p><p>　　int high = 20;</p><p>　　int period = 30;</p><p>　　int change = 0;</p><p>　　int flag = 0;</p><p>　　int num_medium = 0;</p><p>　　int num_

63、display = 0;</p><p>　　int count_speed = 0;</p><p>　　uchar wword[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39}; </p><p>　　/*******************延時t毫秒****************/</p&g

64、t;<p>　　void delay(uchar t)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint i;</b></p><p><b>　　while(t)</b></p><p><b>　　{</b>&

65、lt;/p><p>　　/*對于11.0592MHz時鐘，延時1ms*/</p><p>　　for(i=0;i<125;i++);</p><p><b>　　t--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

66、gt;</p><p>　　//寫命令函數(shù)LCD</p><p>　　void wc51r(uchar j)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RS=0;</b></p><p><b>　　RW=0;</b></

67、p><p><b>　　P1=j;</b></p><p><b>　　E=1;</b></p><p><b>　　E=0;</b></p><p><b>　　delay(3);</b></p><p><b>　　}&l

68、t;/b></p><p>　　//寫數(shù)據(jù)函數(shù)LCD</p><p>　　void wc51ddr(uchar j)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　RS=1;</b></p><p><b>　　RW=0;</b&g

69、t;</p><p><b>　　P1=j;</b></p><p><b>　　E=1;</b></p><p><b>　　E=0;</b></p><p><b>　　delay(2);</b></p><p><b&g

70、t;　　}</b></p><p>　　//初始化函數(shù)LCD</p><p>　　void init()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　wc51r(0x01); //清屏</p><p>　　wc51r(0x38); //使用8位數(shù)據(jù)，顯示兩行，使用

71、5*7的字型</p><p>　　wc51r(0x0c); //顯示器件，光標(biāo)開，字符不閃爍</p><p>　　wc51r(0x06); //字符不動，光標(biāo)自動右移一格</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***********8T0中斷服務(wù)程序************PWM波的生成***

72、*******/</p><p>　　void time0_int(void) interrupt 1 </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　time++;</b></p><p>　　TH0 = 0xec;</p><p>　　TL0 = 0

73、x78;</p><p>　　if(change == 0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PWM2 = 1;</p><p>　　if(time == high)</p><p><b>　　PWM1=0;</b></p>

74、;<p>　　else if(time == period)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　PWM1 = 1;</b></p><p><b>　　time = 0;</b></p><p><b>　　}<

75、/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ PWM1 = 1;</p><p>　　if(time == high)</p><p><b>　　PWM2=0;

76、</b></p><p>　　else if(time == period)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　PWM2 = 1;</b></p><p><b>　　time = 0;</b></p><p&

77、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************/</p><p>

78、　　/****T1中斷服務(wù)程序********單位時間（S）方波的個數(shù)*************/</p><p>　　void time1_int(void) interrupt 3 </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　count_speed++;</p><p>　　if(count_

79、speed == 20)</p><p>　　{ count_speed = 0;</p><p>　　num_display = num_medium;</p><p>　　num_medium = 0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&

80、lt;/b></p><p>　　/***************************************************************/</p><p>　　/************************速度顯示的數(shù)據(jù)處理*********************/</p><p>　　void datamade()</p

81、><p><b>　　{ </b></p><p>　　uint data MM,NN;</p><p>　　wc51r(0xc2);</p><p>　　wc51ddr('S');</p><p>　　wc51ddr('p');</p><p&g

82、t;　　wc51ddr('e');</p><p>　　wc51ddr('e');</p><p>　　wc51ddr('d');</p><p>　　wc51ddr(0x3a);</p><p>　　NN = num_display%100;</p><p>　　MM

83、= num_display/100;</p><p>　　wc51ddr(wword[MM]);</p><p>　　MM = NN/10;</p><p>　　NN = NN%10;</p><p>　　wc51ddr(wword[MM]);</p><p>　　wc51ddr(wword[NN]);</p&g

84、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************************************************************/</p><p>　　/**********通過按鍵實現(xiàn)對電機(jī)開關(guān)、調(diào)速、轉(zhuǎn)向的控制***************/</p><p>　　vo

85、id motor_control()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(open == 1)</p><p><b>　　EA = 1;</b></p><p>　　if(close == 1)</p><p><b>　　EA =

86、0;</b></p><p>　　if(swap == 1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　change = ~change;</p><p>　　while(swap != 0)</p><p><b>　　{}</b></p

87、><p><b>　　}</b></p><p>　　if(sub_speed == 1)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　high++;</b></p><p>　　if(high == 30)</p>

88、<p><b>　　EA=0;</b></p><p>　　while(sub_speed != 0)</p><p><b>　　{}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(add_speed == 1)</p>&

89、lt;p><b>　　{ </b></p><p><b>　　high--;</b></p><p>　　if(high == 5)</p><p><b>　　high = 5;</b></p><p>　　while(add_speed != 0)</p>

90、;<p><b>　　{}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************************/</p&g

91、t;<p>　　/***************************主函數(shù)*********************************/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2 = 0x00;</p><p><b>

92、　　ET0 = 1;</b></p><p><b>　　ET1 = 1;</b></p><p>　　TMOD = 0x11;</p><p>　　TH0 = 0xec; //定時器T0設(shè)置參數(shù)</p><p>　　TL0 = 0x78;</p><p>　　

93、TH1 = 0x3c; //定時器T1設(shè)置參數(shù)</p><p>　　TL1 = 0xb0;</p><p><b>　　TR0 = 1;</b></p><p><b>　　TR1 = 1;</b></p><p>　　init(); //液晶顯示初

94、始化程序</p><p><b>　　while(1)</b></p><p>　　{ </p><p>　　wc51r(0x84);</p><p>　　wc51ddr('H');</p><p>　　wc51ddr('e'

95、);</p><p>　　wc51ddr('l');</p><p>　　wc51ddr('l');</p><p>　　wc51ddr('o');</p><p>　　if(test == 0)</p><p>　　num_medium++;</p>&l

96、t;p>　　datamade();</p><p>　　motor_control();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 單片機(jī)控制

97、直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 </p><p>　　專業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 姓名：</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）工作起止時間： </p><p&