宋陸昊

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇徐州，221011）

基于單片機(jī)直流調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

宋陸昊

（江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇徐州，221011）

本文主要是利用電腦豐富的數(shù)值運(yùn)算與邏輯判斷功能，對(duì)單片機(jī)的直流調(diào)速進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了模擬控制器的數(shù)字化，還讓控制方式變得簡(jiǎn)單實(shí)用，針對(duì)單片機(jī)現(xiàn)有的應(yīng)用理論，文中將涉及到各種困難問(wèn)題的改進(jìn)措施及解決方案，希望可以對(duì)其他設(shè)計(jì)者有所幫助。

單片機(jī)；設(shè)計(jì)；直流調(diào)速控制

0 引言

結(jié)構(gòu)及編程簡(jiǎn)單便捷是單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的特點(diǎn)。但是通過(guò)翻閱文獻(xiàn)我們可以了解到，單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)在控制技術(shù)上是存在多處忽視點(diǎn)的，本文將具體設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，對(duì)設(shè)計(jì)中的各種困難給予解決方法，并在此設(shè)計(jì)方法上，又加深研究了軟硬件調(diào)試結(jié)合的新方法，從而詳細(xì)研究了單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，這個(gè)控制方法還是較為實(shí)用的。

1 單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理

以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)，不但在制作時(shí)所用的成本較低，且具有很高的標(biāo)準(zhǔn)度，同時(shí)不受溫度變化的影響，對(duì)于那些邏輯判斷十分復(fù)雜的運(yùn)算，也可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的調(diào)節(jié)?？芍^優(yōu)點(diǎn)頗多，基于這種數(shù)字控制系統(tǒng)下的程序都非常的具有穩(wěn)定與可靠性，能夠得到良好的控制結(jié)果。而單片機(jī)有抗干擾，加密性強(qiáng)，消耗低，無(wú)需仿真器，在系統(tǒng)中對(duì)于編程可有可無(wú)等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)價(jià)格便宜，本次采用的單片機(jī)型為STC89C52RC。單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)的工作原理主要是：用H橋主電路設(shè)計(jì)的控制方案。基本結(jié)構(gòu)是由四個(gè)基極接單片機(jī)端口的開(kāi)關(guān)構(gòu)成，單片機(jī)端口高度是由控制開(kāi)關(guān)管的高低電平控制。

2 電路的設(shè)計(jì)

2.1 主干電路設(shè)計(jì)

因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)是小功率，所以本次設(shè)計(jì)運(yùn)用的都是普通的三級(jí)管H橋式電路驅(qū)動(dòng)，為了能夠給電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)時(shí)間提供足夠的路徑回路能量每個(gè)三極管都并聯(lián)了二級(jí)續(xù)流管，通過(guò)對(duì)角的兩個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通或截止的時(shí)間不同。即占空比不同來(lái)達(dá)到調(diào)速目的。但是，在實(shí)物調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，NPN型三極管導(dǎo)通不正常，出現(xiàn)時(shí)而工作，時(shí)而不工作的狀態(tài)。這是因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中，在單片機(jī)P3端口省略了上拉電阻，對(duì)于NPN型三極管，其輸出電流較小，不能保證三極管可靠導(dǎo)通，所以，把上下橋臂四個(gè)三極管全部采用PNP型。

圖1 主干電路設(shè)計(jì)

2.2 控制電路設(shè)計(jì)

因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要是用于對(duì)數(shù)碼管顯示電路，AD轉(zhuǎn)換電路，鍵盤(pán)電路，急停電路及端口擴(kuò)展電路進(jìn)行控制的，其中矩陣鍵盤(pán)法是鍵盤(pán)電路較為常用的方法，下面重點(diǎn)介紹一下端口擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)方法。因?yàn)閱纹瑱C(jī)需要實(shí)現(xiàn)很多的功能，所以一定要采用端口擴(kuò)展的方式避免端口緊張問(wèn)題，本設(shè)計(jì)是對(duì)po端口進(jìn)行的擴(kuò)展。

圖2 控制電路設(shè)計(jì)

圖中我們可以看出，po口在輸入AD轉(zhuǎn)換值之后，就會(huì)把設(shè)定案件值通過(guò)po口送到數(shù)碼管，這也是為什么需要擴(kuò)展PO端口的原因。本設(shè)計(jì)是用74LS244的方法把AD值送入po口，為了可以使po口得到正常的寫(xiě)入或?qū)懗?，?duì)74LS244和74LS273使能控制都是采用“或”門(mén)進(jìn)行控制的，在一般資料中，74LS244和74LS273都是被當(dāng)做片外存儲(chǔ)器的，用的是一個(gè)地址。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)直流調(diào)速控制系統(tǒng)流程圖

因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)是由AD轉(zhuǎn)換值決定轉(zhuǎn)速大小的，第一步應(yīng)該轉(zhuǎn)換AD輸入值，把其變成0～5V范圍之內(nèi)，當(dāng)2．5V為臨界點(diǎn)的時(shí)候，把AD輸入值調(diào)節(jié)為小于2．5V，電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)AD輸入值大于2。5V的時(shí)候，電機(jī)就是低速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。部分程序如下：

elseif((d＞2．5)＆(kp1==1))

p3_0=0，p3_5=0;

delay(50);

p3_0=1，p3_5=1;

delay(130);

圖3 單片機(jī)直流調(diào)速控制系統(tǒng)流程圖

3.2 數(shù)碼管顯示程序的編制

本次采用的設(shè)計(jì)顯示方法為數(shù)碼管動(dòng)態(tài)法，并且，此種設(shè)計(jì)需要通過(guò) P0 口和 74LS273 輸入到數(shù)碼管用以顯示數(shù)據(jù)，如此一來(lái)就會(huì)涉及到寫(xiě)端口 P0 和對(duì) 74LS273 控制問(wèn)題，由于74LS273 地址為 0XFEFF，部分程序如下：

dis_bb = 0; dis_bb ＜ dis_flag; dis_bb + + )

duan = Duan［dis_data［dis_bb］］;

addr = duan;

wei = Wela2［dis_bb］;

delay( 1) ;

wei = 0xff;

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了對(duì)以上結(jié)果的分析進(jìn)行驗(yàn)證工作，筆者專(zhuān)門(mén)按照以上設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)實(shí)進(jìn)行了多次操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1，把變阻器調(diào)節(jié)滑動(dòng)到最大數(shù)值時(shí)，同時(shí)設(shè)定為“正轉(zhuǎn)46s”的情況下，其狀態(tài)處于減速正轉(zhuǎn),46s后停止,2，把變阻器調(diào)節(jié)到最小值，同時(shí)設(shè)為“反轉(zhuǎn)19s",其狀態(tài)為加速反轉(zhuǎn)，19s后停止。3，如果按下”急?！版I之后，電機(jī)馬上停止，并轉(zhuǎn)為閃爍二極管狀態(tài)，在具體的操作實(shí)驗(yàn)之下，證明此次的軟硬件系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方案上，具有正確性。

5 總結(jié)

本文是建立在單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)上的一次設(shè)計(jì)，包含了軟件與硬件兩個(gè)系統(tǒng)及鍵盤(pán)抖動(dòng)，端口擴(kuò)展，電路急停等多方的設(shè)計(jì)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了設(shè)計(jì)是無(wú)誤的，也證明了該種控制方案，是在對(duì)單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的充分利用之下所采用的，這種軟件硬件相互結(jié)合的調(diào)試方法，可以讓系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求。也為單片機(jī)控制調(diào)速系統(tǒng)提供了新的設(shè)計(jì)方法。

[1]劉蘋(píng),吳鳴.上板機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程.2013(05).

[2]周冠軍,畢祥麗.LMD18200T的直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)[J].電子工業(yè)專(zhuān)用設(shè)備.2016(11).

[3]張琳.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課創(chuàng)新教學(xué)的探討[J].化工高等教育.2014(01).

Design of DC speed control system based on single chip microcomputer

Song Luhao
(Jiangsu safety technology, Career Academy,Xuzhou Jiangsu, 221011)

This paper is to use numerical computation and logic judgment function of computer rich, DC speed of the microcontroller was designed The design realizes digital analog controller, also let the control mode become simple and practical, according to the existing theory of SCM, the improvement measures involving a variety of problems and solutions, hope the other can help designers

single chip microcomputer;Design;DC speed control