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单片机控制直流电机设计 第2页

更新时间:2010-5-4:  来源:毕业论文
单片机控制直流电机设计 第2页
我们运用了4N25光耦集成块,将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流;电动机驱动部分通过外接12V电源驱动。这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度,也使驱动电流得到了大大的增强。
    在电动机驱动信号方面,我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。脉冲频率对电动机转速有影响,脉冲频率高连续性好,但带带负载能力差脉冲频率低则反之。经实验发现,脉冲频率在40Hz以上,电动机转动平稳,但加负载后,速度下降明显,低速时甚至会停转;脉冲频率在10Hz以下,电动机转动有明显跳动现象。实验证明,脉冲频率在15Hz-30Hz时效果最佳。而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。通过N1输入信号,N2输入低电平与N1输入低电平,N2输入信号分别实现电动机的正转与反转功能。通过对信号占空比的调整来对车速进行调节。速度分7档控制,从高电平(第6档)到低电平(第0档)中间占空比以20%逐极递减。速度微调方面,可以通过对占空比以1%的跨度逐增或逐减分别实现对速度的逐加或逐减。
2、系统的软件设计
  本系统编程部分工作采用KELI-C51语言完成,采用模块化的设计方法,与各子程序做为实现各部分功能和过程的入口,完成键盘输入、按键识别和功能、PWM脉宽控制和LED显示等部分的设计。
单片机资源分配如下表:
P0 显示模块接口 外部中断0
(P3.2) 键盘中断
P1 键盘模块接口  
P2.0/P2.1 PWM电机驱动接口 内部定时器0 系统时钟

系统主函数流程如图三:
①PWM脉宽控制:本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制,延时程序函数如下:
void delay(unsigned char dlylevel){
      int i=50*dlylevel;
      while(--i);}
此函数为带参数DLYLEVEL,约产生DLYLEVEL*400us的延时,因此一个脉冲周期可以由高电平持续时间系数hlt和低电平持续时间系数llt组成,本设计中采用的脉冲频率为25Hz,可得hlt+llt=100,占空比为hlt/(hlt+llt),因此要实现定频调宽的调速方式,只需通过程序改变全局变量hlt,llt的值,该子程序流程图如图四。
②键盘中断处理子程序:采用中断方式,按下键,单片机P3.2脚产生一负跳沿,响应该中断处理程序,完成延时去抖动、键码识别、按键功能执行。
调速档、持续加/减速:调速档通过(0-6)共七档固定占空比,即相应档位相应改变hlt,llt的值,以实现调速档位的实现。而要实现按住加/减速键不放时恒加或恒减速直到放开停止,就需在判断是否松开该按键时,每进行一次增加/减少1%占空比(即hlt++/--;llt--/++),其程序流程图如图五。
③显示子程序:利用数组方式定义显示缓存区,缓存区有8位,分别存放各个LED管要显示的值。显示子程序为一带参子程序,参数为显示缓存的数组名,通过for(i=0;i<8;i++)方式对每位加上位选码,送到P0口并进行一两毫秒延时。
该显示子程序只对各个LED管分别点亮一次,因此在运行过程中,每秒执行的次数不应低于每秒24次。
④定时中断处理程序:采用定时方式1,因为单片机使用12M晶振,可产生最高约为65.5ms的延时。对定时器置初值3CB0H可定时50ms,即系统时钟精度可达0.05s。当50ms定时时间到,定时器溢出则响应该定时中断处理程序,完成对定时器的再次赋值,并对全局变量time加1,这样,通过变量time可计算出系统的运行时间。
 对于一个数的显示,先应转成BCD码,即取出每一个位,分别送入显示缓存区,对于转BCD的算法,应对一个数循环除10取模,直至为0,程序如下:
do{dispbuff[bcd_p]=bechange%10; //dispbuff为显示缓冲区数组
      bcd_p++;}while(bechange/=10)    //disp_p为数组指针
软件设计中的特点:
1、 对于电机的启停,在PWM控制上使用渐变的脉宽调整,即开启后由停止匀加速到默认速度,停止则由于当前速度逐渐降至零。这样有利于保护电机,如电机运用于小车上,在启动上采用此方式也可加大启动速度,防止打滑。
2、 对于运行时间的计算、显示。配合传感器技术可用于计算距离,速度等重要的运行数据。
3、 键盘处理上采用中断方式,不必使程序对键盘反复扫描,提高了程序的效率。
三、 测试结果与分析:

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