單片機(jī)控制直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速程序

方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)的四組并行口（P0、P1、P2、P3）在復(fù)位時(shí)是高電平，那么在設(shè)計(jì)按鍵接口時(shí)可以設(shè)計(jì)為低電平有效。當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)判斷按鍵被按下去，執(zhí)行相關(guān)的操作。

按鍵按下去會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。如果對(duì)按鍵進(jìn)行計(jì)數(shù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)雖然只按下去一次，所計(jì)的數(shù)卻不一致。這樣會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的操作。因此需要對(duì)按鍵進(jìn)行消抖，按鍵接口只是執(zhí)行單純的被檢測(cè)功能，需要特殊的功能寄存器，所以使用P1口。

顯示模塊采用LCD1602液晶屏，使用單片機(jī)的P0口。P0比較特殊，需要外接上拉電阻才能正常進(jìn)行輸出�？紤]到簡(jiǎn)化仿真圖的設(shè)計(jì)，故使用P0口作為L(zhǎng)CD1602液晶屏是數(shù)據(jù)端口。

由于需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速和狀態(tài)測(cè)，P3存在一些特殊寄存器可以使用，故保留P3口。其它接口均接在除P3口以外的接口。

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與正向電流持續(xù)時(shí)間成正比，使用PWM方式產(chǎn)生脈沖，電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。具體如何產(chǎn)生則使用定時(shí)器T0產(chǎn)生中斷。

測(cè)速則使用T1定時(shí)器、外中斷INT1組合測(cè)量。通過(guò)外中斷INT1的負(fù)跳變來(lái)開(kāi)啟T1計(jì)時(shí)器，通過(guò)測(cè)量?jī)纱呜?fù)脈沖的時(shí)間間隔即可得到轉(zhuǎn)速（電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈發(fā)出一定時(shí)長(zhǎng)的高電平）。

狀態(tài)的測(cè)量則在再次使用外中斷0、1來(lái)完成。狀態(tài)測(cè)量采用這樣的測(cè)量方式只需要測(cè)量一次即可，占用時(shí)間很短，并且準(zhǔn)確。

方案二：對(duì)方案一的部分進(jìn)行修改。按鍵部分為了響應(yīng)準(zhǔn)確，采用外接高電平的方法。

電機(jī)測(cè)速模塊：仍然不變。

狀態(tài)測(cè)量改成通過(guò)內(nèi)部編程完成測(cè)量，不需要外中斷0、1的參與。

方案三：仍然對(duì)方案一進(jìn)行修改。按鍵部分為確保準(zhǔn)確性，按鍵外部接上高電平。

PWM波形產(chǎn)生模塊使用數(shù)據(jù)選擇器對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制，降低編程難度。

方案一過(guò)于追求準(zhǔn)確性，編程復(fù)雜，過(guò)多的開(kāi)啟中斷實(shí)現(xiàn)功能與其它方案是一樣的，但是大量標(biāo)志位的開(kāi)啟需要特別注意，同時(shí)要小心時(shí)序問(wèn)題。對(duì)編程能力、協(xié)調(diào)有比較高的要求。

方案二準(zhǔn)確的提高了按鍵的準(zhǔn)確性部分，通過(guò)仔細(xì)考慮，與開(kāi)外中斷測(cè)量比較，編程變簡(jiǎn)單。全部實(shí)現(xiàn)比較容易，但為保證準(zhǔn)確性、需要通過(guò)編程進(jìn)行調(diào)整。

方案三經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮，使用數(shù)據(jù)選擇器雖然降低了變成難度，在選擇芯片、了解芯片可能需要多花時(shí)間。

最終認(rèn)為方案二比較可行。

整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，處理信息。

總體硬件分為：晶體振蕩器電路、復(fù)位電路、按鍵輸入模塊、顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)模塊。如下圖 3.1?1所示

晶振X1采用11.0592MHZ，電容C1、C2采用典型值22pF。如圖 3.2?1。該電路的功能是為單片機(jī)提供11.0529MHZ的時(shí)鐘。

電路圖 3.3?1如所示。復(fù)位電路電源為+5V、電容（極性電容）C3采用典型值10uF、電阻R7為820歐姆、按鍵。該電路為單片機(jī)復(fù)位端口提供一定時(shí)間的高電平，當(dāng)單片機(jī)發(fā)生異常時(shí)可以通過(guò)按鍵使單片機(jī)復(fù)位。然后正常運(yùn)行。其中EA/引腳在此電路中不需要使用，只是接上去了而已。

電路圖如圖 3.4?1所示。按鍵共有6個(gè)，分別有不同的功能。按鍵的功能在圖上已經(jīng)標(biāo)出。圖中的六個(gè)電阻阻值為1K歐姆，為限流電阻、還有降壓的作用。電壓沒(méi)有標(biāo)出統(tǒng)一為+5V。只有按下按鍵1才能啟動(dòng)其他按鍵。

電路圖如圖 3.5?1所示。液晶顯示模塊數(shù)據(jù)口與單片機(jī)的P0口連接，其它端口通過(guò)標(biāo)號(hào)與P2.0、P2.1連接。P0口與液晶顯示模塊交換信息、P2.0、P2.1口對(duì)液晶進(jìn)行讀寫(xiě)、使能控制。

電路圖如圖 3.6?1所示。驅(qū)動(dòng)芯片型號(hào)為L(zhǎng)298其驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)。VCC為芯片的電源+5V、VS為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓，最高為45V。IN1、IN2接TTL電平、與單片機(jī)標(biāo)號(hào)為ON、OFF的端口（電機(jī)控制流的輸出端口）連接，ON、OFF端口如圖 3.4?1所示。ENA、ENB為芯片的使能端，高電平時(shí)芯片工作。ENA控制端口IN1、IN2、OUT1、OUT2。低電平時(shí)端口無(wú)法工作，無(wú)法控制電機(jī)。OUT1、OUT2接直流電機(jī)輸入端。圖中接地的端口在圖中用不到。

電路圖如圖 3.7?1所示。電機(jī)的輸入端口為1、2。1為高電平時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)2為高電平時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。1、2同為高或者低電平則不轉(zhuǎn)，ENA低電平也不轉(zhuǎn)。電機(jī)的A、B與單片機(jī)的A、B連接，用于電機(jī)狀態(tài)的測(cè)量。IN1與單片機(jī)的IN1相連，用于測(cè)速。具體連接與標(biāo)號(hào)在圖中已標(biāo)注。

如圖 4.1?1所示

按鍵掃描模塊中有6個(gè)按鍵，每個(gè)按鍵會(huì)調(diào)動(dòng)相應(yīng)的模塊。并對(duì)數(shù)據(jù)處理。

界面設(shè)計(jì)如圖 4.1?2所示：

顯示模塊會(huì)顯示電機(jī)的相關(guān)信息（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、速度、可以加上電機(jī)是否加速的、減速的測(cè)試、以及顯示），顯示前將依據(jù)按鍵輸入的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，處理后送入液晶中。

主程序流程圖如圖 5.1?1所示。

在確定方案后，便開(kāi)始搭建硬件。從難易程度來(lái)看，該課題是比較簡(jiǎn)單的所以硬件部分搭建容易，搭建完成即可。開(kāi)始方案是選擇方案一，需要使用多個(gè)中斷，需要修改的僅僅是電路的連接。后面發(fā)現(xiàn)方案一過(guò)于復(fù)雜，改用方案二，對(duì)需要修改的連接電路增加標(biāo)號(hào)即可。

由于是自己寫(xiě)程序，經(jīng)驗(yàn)不足、速度慢，容易出現(xiàn)問(wèn)題。為了保證每一個(gè)環(huán)節(jié)到位，采用邊寫(xiě)程序、邊調(diào)試的方法。

最先開(kāi)始的模塊是顯示模塊。顯示模塊使用器件為L(zhǎng)CD1602，在單片機(jī)的中學(xué)過(guò)做過(guò)關(guān)于這個(gè)器件的實(shí)驗(yàn)，對(duì)器件了解有一些，但不是很熟悉。對(duì)原來(lái)的程序沒(méi)有進(jìn)行封裝，最開(kāi)始出現(xiàn)數(shù)據(jù)送入位置錯(cuò)誤，造成預(yù)期之外的結(jié)果。而后通過(guò)仔細(xì)查看課本上的資料，通過(guò)位置對(duì)照，修改后，液晶顯示模塊初步?jīng)]有問(wèn)題。

電機(jī)控制模塊：對(duì)電機(jī)控制需要使用中斷、在中斷里面產(chǎn)生方波信號(hào)，并且方波的占空比可調(diào)，電機(jī)控制流輸出通道選擇也在這個(gè)模塊。在這個(gè)模塊完成前需要完成一部分鍵盤(pán)掃描函數(shù)的設(shè)計(jì)。當(dāng)以上程序完成并運(yùn)行后，通道選擇和占空比都出現(xiàn)了問(wèn)題。最開(kāi)始是無(wú)論按什么鍵電機(jī)都不轉(zhuǎn)，于是乎調(diào)整程序，首先發(fā)現(xiàn)單片機(jī)四組端口復(fù)位后輸出為高電平，即表示電機(jī)停轉(zhuǎn)，需要對(duì)電機(jī)輸出端口初始化，都為低電平。然后進(jìn)行控制。脈沖波形的占空比的調(diào)節(jié)，設(shè)立多個(gè)全局變量，設(shè)置上下限，這樣波形占空比調(diào)節(jié)沒(méi)有問(wèn)題。電機(jī)輸出信號(hào)通道選擇，由于寫(xiě)程序經(jīng)驗(yàn)不足，邏輯上出現(xiàn)了錯(cuò)誤，導(dǎo)致想要外接數(shù)據(jù)選擇器來(lái)調(diào)節(jié)信號(hào)輸出，進(jìn)而控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。最后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難，思路沒(méi)有。還是從中斷里面進(jìn)行調(diào)節(jié)好一些。最終實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的調(diào)節(jié)。

電機(jī)轉(zhuǎn)向測(cè)量模塊：此模塊完成后在多次的調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)使用while語(yǔ)句莫名奇妙對(duì)電極控制模塊產(chǎn)生了影響。為了保證電機(jī)控制模塊沒(méi)有問(wèn)題，對(duì)轉(zhuǎn)向模塊重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，理論分析。但是由于時(shí)間問(wèn)題，沒(méi)能完成。

測(cè)速模塊的調(diào)節(jié)：測(cè)速模塊需要定時(shí)器1和外中斷1完成。測(cè)速模塊完成后需要與顯示模塊共同完成。由于此前在選擇方案的時(shí)候，過(guò)分依賴中斷和定時(shí)器，進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的論證，電機(jī)控制模塊的調(diào)試由于是個(gè)人編程思想和能力問(wèn)題導(dǎo)致花費(fèi)了大量的時(shí)間。測(cè)速模塊雖然完成，但是沒(méi)有時(shí)間調(diào)試。

51hei.png (10.23 KB, 下載次數(shù): 89)

下載附件

2020-7-1 03:02 上傳

全部資料51hei下載地址：

直流電機(jī)驅(qū)動(dòng).rar (2.69 MB, 下載次數(shù): 130)

2020-6-28 20:52 上傳

點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5