郭銳沈陽工學院

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調(diào)速系統(tǒng)的設計

郭銳
沈陽工學院

摘要：隨著自動化的不斷發(fā)展，機械化的需求也在急劇增加，對于大多數(shù)的控制系統(tǒng)，速度調(diào)節(jié)與改變的要求不斷增大。如何對控制系統(tǒng)中包括電機等的速度調(diào)節(jié)與保護成為自動化建設中的重中之重。

關(guān)鍵字：單片機 最小系統(tǒng) 傳感器

1　設計任務要求

基于單片機的調(diào)速系統(tǒng)設計，設計任務要求如下：⑴電機轉(zhuǎn)速控制功能，通過按鍵控制電機轉(zhuǎn)速的加減；⑵電機正反轉(zhuǎn)控制功能，通過按鍵控制電機轉(zhuǎn)向；⑶速度顯示功能，檢測電機轉(zhuǎn)速并顯示實時速度；⑷超速報警功能，當前速度超過設定的報警速度發(fā)出報警提示。

2　硬件類型的選取

本設計選擇性價比較高的STC89C52RC單片機為系統(tǒng)控制芯片，選擇常見的電機模型車為機械平臺，通過細化設計要求，結(jié)合傳感器技術(shù)和電機控制技術(shù)相關(guān)知識實現(xiàn)小車行駛速度的測量、顯示及調(diào)速。本設計使用L298N驅(qū)動模塊對直流電機進行驅(qū)動，通過按鍵對電機速度和電機正反轉(zhuǎn)的控制，通過測速傳感器來采集速度信息，由STC89C52控制中心處理數(shù)據(jù)并通過數(shù)碼管顯示實時速度。通過對調(diào)速系統(tǒng)設計方案的分析，該系統(tǒng)包含：L298N驅(qū)動模塊、速度采集模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊、STC89C52RC單片機中心控制模塊。

3　系統(tǒng)的電路設計

使用STC89C52芯片制成最小應用系統(tǒng)的時候，需要在單片機上接上復位電路和時鐘電路。STC89C52是內(nèi)帶ROM/EPROM的單片機，所以由這種芯片制作而成的最小系統(tǒng)非常的簡單，而且實用。單片機最小系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

圖1　單片機最小系統(tǒng)圖

STC89C52芯片的時鐘信號通常有外部時鐘方式和內(nèi)部時鐘方式兩種方式。在STC89C52單片機的里面有一路振蕩電路。

數(shù)碼管顯示采用動態(tài)掃描方式顯示，數(shù)碼管顯示的動態(tài)顯示原理是將各顯示位段選線的同名端并聯(lián)到一起，并由1個8位的I/O口控制，對多段選線多位復用，而各顯示位的共陽極端則分別由相應的I/O口線控制，實現(xiàn)各位的分時通選。

復位電路工作就是確定單片機的完整的微控制器啟動時的初始狀態(tài)。在單片機產(chǎn)生復位信號電源后，確定完成了單芯片微控制器開始工作條件，以確定初始狀態(tài)。

溫度控制系統(tǒng)共有三個按鍵，分別為“速度加”按鍵、“速度減”按鍵、“方向”按鍵。按鍵一端接電源GND，另一端接單片機I/O口。

使用NPN型晶體管放大電路，當速度超過設定的速度上限值時，基級變?yōu)榈碗娖?，蜂鳴器導通鳴叫。

選擇的驅(qū)動模塊是L289N驅(qū)動模塊，驅(qū)動的主要原理為H橋電機驅(qū)動電路。H橋電機驅(qū)動電路包括一個電動機和4個MOS管。要使電機運行，則必須使MOS對角線上的一對晶體管導通。根據(jù)MOS晶體管導通的情況，當前的電流從左到右或從右到左穿過電機，從而控制電機旋轉(zhuǎn)方向。

4　系統(tǒng)的軟件設計

對上軟件系統(tǒng)總體程序流程圖如圖2所示。

圖2　主程序流程圖

參考文獻

［1］丁元杰.單片微機原理及應用（第二版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002：26-50.

［2］林全新，蘇麗娟.單片機原理與接口技術(shù)［M］.北京：人民郵政出版社，2002：10-22.

［3］秀菊等.單片微機與測控技術(shù)［M］.南京：東南大學出版社，1996：52-63.

作者簡介

郭銳，1983年3月出生，女，漢族，遼寧沈陽，講師，工學碩士，研究方向：自動控制及優(yōu)化算法。