畢業(yè)論文——發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火的診斷分析(2).doc

北京信息科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目： 單片機(jī)雙直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院： 自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李振宇 班級(jí)/學(xué)號(hào) 自控0804/2008010914 指導(dǎo)老師/督導(dǎo)老師： 曹榮敏 起止時(shí)間：2011年 2月20 日 至 2011年 6 月 15 日 摘 要當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流驅(qū)動(dòng)控制作為電氣傳動(dòng)的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電動(dòng)機(jī)因其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比較靈活，方法簡(jiǎn)單，易于大范圍平滑調(diào)速，控制性能好等特點(diǎn)，一直在傳動(dòng)領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等工廠(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備中。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各個(gè)行業(yè)對(duì)直流電機(jī)的需求愈益增大，并對(duì)其性能提出了更高的要求。為此，研究并制造高性能、高可靠性的直流電機(jī)控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本論文論述了單片機(jī)雙直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。論文的工作主要有以下幾個(gè)方面：1.設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)，采用pwm控制技術(shù)，利用雙橋驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)的起停及調(diào)速問(wèn)題。2.設(shè)計(jì)兩個(gè)直流電機(jī)的硬件電路,包括驅(qū)動(dòng)電路鍵盤(pán)電路。3.設(shè)計(jì)編寫(xiě)兩個(gè)直流電機(jī)的控制程序，并在硬件基礎(chǔ)上調(diào)試。關(guān)鍵字：pwm信號(hào)，直流電機(jī)，單片機(jī)，雙橋驅(qū)動(dòng)，電機(jī)調(diào)速abstracttoday, automation control system has been in all walks of life a wide range of applications and development, and dc drive control as the mainstream of electric transmission in modern production plays a main role in. long-term since, for its speed adjustment for dc more flexible, simple, easy to big range smooth speed adjustment, the control performance is good wait for a characteristic, has been in the transmission fields hold a dominant position. it is widely used in the numerical control machine tool, industrial robot factory automation equipment. with the expansion of the modern production scale, each industry to dc motor of the transportation demand increases, and its performance put forward higher request. therefore, the research and manufacturing of high performance, high reliability of the dc motor control system has very important practical significance. this paper discusses the single-chip microcomputer double dc motor control system design and realization method.the paper work mainly in the following aspects:1. based on single chip design of dc motor control system, using pwm control technology, using double drive control dc motor of the starting and stopping and speed control problem.2. design two dc motor of the hardware circuit, drive circuit including keyboard circuit.3. design write two dc motor control program, and based on the hardware debugging.keyword: pwm signal，dc motor,microcontroller，twinbridge drive, motor speed.目錄摘 要iabstractii第一章 緒論11.1 直流電機(jī)的發(fā)展11.2 課題研究的目的及意義11.3 本論文的主要工作2第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)32.1電機(jī)調(diào)速控制模塊：32.2 pwm調(diào)速工作方式：32.3 pwm技術(shù)32.4 pwm的參數(shù)52.5直流電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換和特性曲線(xiàn)5第三章 硬件的設(shè)計(jì)83.1 引言83.2雙橋驅(qū)動(dòng)器l298n83.3 l298n芯片介紹9第四章 硬件電路板的制作134.1 引言134.2確定工作層134.3定義pcb形狀及尺寸134.4加載pcb元件封裝庫(kù)134.5 元器件的布局134.6.布線(xiàn)134.7制板14第五章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試155.1 引言155.2 系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)155.3直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器的軟件設(shè)計(jì)155.4本章小結(jié)26第六章 總結(jié)276.1 本文的工作及總結(jié)276.2 工作展望27參考文獻(xiàn)29iv單片機(jī)雙直流電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第一章 緒論1.1 直流電機(jī)的發(fā)展直流電機(jī)問(wèn)世已有一百四十多年的歷史。在設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上的進(jìn)步,新材料、新技術(shù)的應(yīng)用,整流電源的普及,促進(jìn)了一般工業(yè)用直流電機(jī)的用途不斷擴(kuò)大,品種繁多。從小至數(shù)瓦,大到萬(wàn)余千瓦,正廣泛地用于冶金、礦山、煤炭、起重運(yùn)輸、船舶、機(jī)床制造、紡織印染等各個(gè)部門(mén)中,特別是近幾年電子計(jì)算技術(shù)已廣泛應(yīng)用當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流調(diào)速控制作為電氣傳動(dòng)的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用 ，無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航天航空、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)與辦公設(shè)備、還是在日常生活中的家用電器都大量使用著各式各樣的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，其中許多系統(tǒng)有調(diào)速的要求:如車(chē)輛、電梯、機(jī)床、造紙機(jī)械等等。為了滿(mǎn)足運(yùn)行、生產(chǎn)、工藝的要求往往需要對(duì)另一類(lèi)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行控制:為了減少運(yùn)行損耗，節(jié)約電能也需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動(dòng)機(jī)三大要素組成一個(gè)有機(jī)整體。各部分之間的不同組合，可構(gòu)成多種多樣的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。三十多年來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的變革。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代。隨著微控制器尤其是脈寬調(diào)制 pwm 專(zhuān)門(mén)控制芯片的飛速發(fā)展, 其對(duì)電機(jī)控制方面的應(yīng)用起了很重要的作用, 為設(shè)計(jì)性能更高的直流控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。本文對(duì)基于pic單片機(jī)的直流電機(jī) pwm 調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了較深入的研究，從直流調(diào)速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了單閉環(huán)直流 pwm調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。用微機(jī)硬件和軟件發(fā)展的最新成果，探討一個(gè)將微機(jī)和電力拖動(dòng)控制相結(jié)合的新的控制方法，研究工作在對(duì)控制對(duì)象全面回顧的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)控制部分展開(kāi)研究，它包括對(duì)實(shí)現(xiàn)控制所需要的硬件和軟件的探討。在硬件方面充分利用微機(jī)外設(shè)接口豐富，運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，采取軟件和硬件相結(jié)合的措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的控制。在微機(jī)控制方面，討論了顯示、pwm、光電編碼盤(pán)測(cè)速的原理,并給出了軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案。該方案以驅(qū)動(dòng)芯片與一些外圍電路。通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)試，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，此調(diào)速系統(tǒng)可獲得快速、精確的調(diào)速效果。直流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中需要有專(zhuān)門(mén)的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種:第一，最初的直流調(diào)速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動(dòng)機(jī)電樞供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備制造方便，價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是效率低、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)(也稱(chēng)為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等。特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反饋給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備，因而體積設(shè)備較多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需要地基、運(yùn)行有噪聲、維修困難等。第三，自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是它的系統(tǒng)快速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn):維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。第四，1957年，世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，晶閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在10000以上，比機(jī)組(放大倍數(shù)10)高1000倍，比汞弧變流器(1000)高10倍;在快速響應(yīng)性上，機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管變流裝置為毫秒級(jí)。因此，目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機(jī)組供電、晶閘管勵(lì)磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)功能的不斷提高以及電力電子、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動(dòng)領(lǐng)域出現(xiàn)了以微機(jī)為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以使復(fù)雜的控制規(guī)律較方便的實(shí)現(xiàn)，以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制技術(shù)成為自控領(lǐng)域的主流，也給直流電氣傳動(dòng)的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動(dòng)進(jìn)入了更新的發(fā)展階段。1.2 課題研究的目的及意義直流電機(jī)因具有良好的線(xiàn)性調(diào)速特性、效率高、控制簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好及體 積小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。常規(guī)電機(jī)調(diào)速控制方法中，電機(jī)工作不穩(wěn)定,損耗 較大,尤其在低電壓輕負(fù)荷時(shí)情況更為嚴(yán)重，且工作頻率受電源頻率的限制, 難 以滿(mǎn)足高精度的調(diào)速要求，不利于廣泛推廣。如何才能使電路具有成本低、控制 精度高、調(diào)試修改參數(shù)方便，且能方便和靈活地適用于大功率、可靠性高的直流電機(jī)控制系統(tǒng)中,是我們研究的目的。1.3 本論文的主要工作和論文結(jié)構(gòu)本論文主要從硬件和軟件兩方面論述溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成和控制算法?；窘Y(jié)構(gòu)如下：第一章 緒論。主要介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本情況和本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。敘述了系統(tǒng)方案的確定和系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。敘述了系統(tǒng)硬件的基本結(jié)構(gòu)和組成。第四章 硬件電路板的制作。敘述了系統(tǒng)軟件的若干主要模塊的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)敘述了單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。第五章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試。敘述了系統(tǒng)硬軟件的調(diào)試方法和過(guò)程。第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)，采用pwm控制技術(shù)，利用雙橋驅(qū)動(dòng)控制直流電機(jī)的起停及調(diào)速問(wèn)題，設(shè)計(jì)兩個(gè)直流電機(jī)的硬件電路與控制程序。目標(biāo)：通過(guò)鍵盤(pán)控制兩個(gè)電機(jī)的起停、調(diào)速。2.1電機(jī)調(diào)速控制模塊：方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車(chē)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案三：采用由達(dá)林頓管組成的h型pwm電路。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(kāi)關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動(dòng)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(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開(kāi)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)。兼于方案三調(diào)速特性?xún)?yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過(guò)載能力大，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。2.2 pwm調(diào)速工作方式：方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個(gè)脈沖周期內(nèi)，單片機(jī)兩控制口各輸出一個(gè)控制信號(hào)，兩信號(hào)高低電平相反，兩信號(hào)的高電平時(shí)差決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。方案二：?jiǎn)螛O性工作制。單極性工作制是單片機(jī)控制口一端置低電平，另一端輸出pwm信號(hào)，兩口的輸出切換和對(duì)pwm的占空比調(diào)節(jié)決定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由于單極性工作制電壓波開(kāi)中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動(dòng)也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。3、pwm調(diào)脈寬方式：調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生pwm脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。4、pwm軟件實(shí)現(xiàn)方式：方案一：采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個(gè)us。方案二：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。但是基于不占用定時(shí)器資源，且對(duì)于直流電機(jī)，采用軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍，故采用方案二。2.3 pwm技術(shù)pwm(pulsewidthmodulation)控制脈沖寬度調(diào)制技術(shù),通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得所需要波形(含形狀和幅值)。pwm控制技術(shù)在逆變電路中應(yīng)用最廣，應(yīng)用的逆變電路絕大部分是pwm型，pwm控制技術(shù)正是有賴(lài)于在逆變電路中的應(yīng)用，才確定了它在電力電子技術(shù)中的重要地位。(1)理論基礎(chǔ)沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。沖量指窄脈沖的面積。效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異，如圖2.1所示。圖2.1 pwm原理面積相同形狀不同沖量spwm波形脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的pwm波形。用一系列等幅不等寬的脈沖來(lái)代替一個(gè)正弦半波，正弦半波n等分，看成n個(gè)相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等，如圖2.2所示；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積(沖量)相等，寬度按正弦規(guī)律變化，如圖2.2所示。圖2.2 pwm信號(hào)替代2.4 pwm的參數(shù)1）占空比：輸出的pwm中，高電平保持的時(shí)間與陔pwm的時(shí)鐘周期2)分辨率：占空比最小能達(dá)到的值。如8位的pwm，理論上分辨率就是1：255(單斜率)，16位的pwm分辨率就是1：65535(單斜率)。3)頻率：pwm輸出頻率為tc的時(shí)基頻率2n，rl為脈寬調(diào)制方式的位數(shù)，即8或16。4)雙斜率憚斜率。設(shè)一個(gè)pwm從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到8o這就是單斜率。設(shè)一個(gè)pwm從0計(jì)數(shù)到80，之后是從8o計(jì)數(shù)到0這是雙斜率。雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，pwm輸出的頻率就慢了一半，分辨率卻是l：(8o4-80)一1：160，提高了一倍。假設(shè)pwm是單斜率，設(shè)定最高計(jì)數(shù)是8o，我們?cè)僭O(shè)定一個(gè)比較值是lo，那么tc從0計(jì)數(shù)到l0時(shí)(此時(shí)計(jì)數(shù)器繼續(xù)在計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)達(dá)到到設(shè)定值80)，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)你的設(shè)定，控制某個(gè)io口在這個(gè)時(shí)候是輸出1還是輸出0，這就是pwm的基本原理。2.5直流電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換和特性曲線(xiàn)直流電機(jī)將電能，(電流i和電壓u)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(速度n。和轉(zhuǎn)矩m)。其中損耗可分為摩擦損耗和熱損耗(熱損耗是由于線(xiàn)圈電阻r產(chǎn)生)。余下的轉(zhuǎn)化為機(jī)械能幾，如圖2.1所示。因此電機(jī)的功率守恒可表述為: (2.1)更詳細(xì)的敘述為： (2.2) 在這能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，有兩個(gè)特性參數(shù)是至關(guān)重要的，他們是速度常數(shù)。和轉(zhuǎn)矩常數(shù)。速度常數(shù)是指速度n和線(xiàn)圈感應(yīng)電壓“樹(shù)之間的關(guān)系，是指在忽略摩擦的情況下的每個(gè)單位電壓下的速度變化。與速度是成正比的，公式如下: (2.3)轉(zhuǎn)矩常數(shù)所聯(lián)系的是機(jī)械轉(zhuǎn)矩m和電流i之間的關(guān)系，是指轉(zhuǎn)矩和有效電流之比。公式如下: (2.4)速度常數(shù)。和轉(zhuǎn)矩常數(shù)有如下關(guān)系: (2.5)如果用轉(zhuǎn)矩m和轉(zhuǎn)矩常數(shù)來(lái)表示電流，可得如下關(guān)系： (2.6)考慮到。和之間的關(guān)系，我們可將上式進(jìn)一步化為: (2.7) 上式便是直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電阻、轉(zhuǎn)矩常數(shù)和速度常數(shù)之間的關(guān)系。這里轉(zhuǎn)矩單位是n.m;電流單位是a;速度單位是rpm;電壓?jiǎn)挝皇莢。直流電機(jī)可以運(yùn)行在額定范圍內(nèi)的任何電壓下，速度一轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)表述的是在一恒定電壓u下電機(jī)的機(jī)械表現(xiàn)，該曲線(xiàn)可由兩點(diǎn)法給出:空載轉(zhuǎn)速n。和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩(空載轉(zhuǎn)速:電機(jī)在額定電壓、空載的情況下的轉(zhuǎn)速;堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩:它是電機(jī)在堵轉(zhuǎn)條件下的轉(zhuǎn)矩值，也叫起動(dòng)轉(zhuǎn)矩)，如圖所示?？蛰d轉(zhuǎn)速與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩將隨著給定電壓的改變而成線(xiàn)性關(guān)系。它相當(dāng)于速度一轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)在特性曲線(xiàn)上平移，如圖2.2所示。空載轉(zhuǎn)速與電壓有如下關(guān)系: (2.8)速度一轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)走勢(shì)是由斜率來(lái)表述的，與電壓無(wú)關(guān)要，它是一項(xiàng)體現(xiàn)電機(jī)性能的重參數(shù)，如下關(guān)系: (2.9)直流電機(jī)的速度與轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系可用下式表示: (2.10)圖2.3 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速線(xiàn)性關(guān)系第三章 硬件的設(shè)計(jì)3.1 引言本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)主要從以下原則出發(fā):(l)硬件電路設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合優(yōu)化硬件電路。一些由硬件實(shí)現(xiàn)的功能可用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，反過(guò)來(lái)一些由軟件實(shí)現(xiàn)的功能也可用硬件來(lái)完成。用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件的功能時(shí)，其響應(yīng)時(shí)間比用硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，還要占用cpu時(shí)間。但是用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，提高硬件電路的可靠性，還可降低成本。因此在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在滿(mǎn)足可行性和實(shí)時(shí)性的前提下盡可能地將硬件功能用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)。根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間越長(zhǎng)，而且所用芯片數(shù)量越少，地址、數(shù)據(jù)總線(xiàn)在電路板上受干擾的可能性就越少，因此單片機(jī)基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在滿(mǎn)足功能的情況下力爭(zhēng)使用較少數(shù)量的芯片。(3)靈活的功能擴(kuò)展。一次設(shè)計(jì)往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個(gè)方面，系統(tǒng)需要不斷完善，需要進(jìn)行功能升級(jí)。功能擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)不需要很大改變的情況下，修改軟件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。功能擴(kuò)展是否靈活是衡量一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)要求及上面幾個(gè)硬件設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)以單片機(jī)pic18f458為中央處理單元，由鍵盤(pán)輸入電路，lcd顯示，放大器連接電路等組成。下面對(duì)主要的電路設(shè)計(jì)做詳細(xì)介紹。3.2雙橋驅(qū)動(dòng)器l298nl298是雙電源大電流功率集成電路，直接采用ttl邏輯電平控制，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器、線(xiàn)圈、直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。其驅(qū)動(dòng)電壓可達(dá)46v，直流電流總和可達(dá)4a。其內(nèi)部具有2個(gè)完全相同的pwm功率放大回路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。l298n是一種常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，一片l298n即可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)或一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)的連接方式，如圖4所示。設(shè)所驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)額定電壓為12v。圖3.1 l298n內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖3.2 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)原理圖3.3 l298n芯片介紹l298n芯片的介紹l298是st公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片的主要特點(diǎn)是:工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46v;輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3a，持續(xù)工作電流為2a；內(nèi)含兩個(gè)h橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器、線(xiàn)圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。3.1.1 l298的引腳功能l298芯片的引腳圖如下圖3.3，其引腳功能見(jiàn)表3.3圖3.3 l298引腳圖表3.1 l298引腳功能表引腳符號(hào)功能115sensing asensing b此兩端與地連接電流檢測(cè)電阻，并向驅(qū)動(dòng)芯片反饋檢測(cè)到的信號(hào)23out 1out 2此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器a的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載4vs電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源輸入端57in 1in2輸入標(biāo)準(zhǔn)的ttl邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器a的開(kāi)關(guān)611enable aenable b使能控制端.輸入標(biāo)準(zhǔn)ttl邏輯電平信號(hào)；低電平時(shí)全橋式驅(qū)動(dòng)器禁止工作。8gnd接地端，芯片本身的散熱片與8腳相通9vss邏輯控制部分的電源輸人端口1012in 3in 4輸入標(biāo)準(zhǔn)的ttl邏輯電平信號(hào)，用來(lái)控制全橋式驅(qū)動(dòng)器b的開(kāi)關(guān)1314out 3out 4此兩腳是全橋式驅(qū)動(dòng)器b的兩個(gè)輸出端，用來(lái)連接負(fù)載l298的運(yùn)行參數(shù)表3.2 l198的運(yùn)行參數(shù)參數(shù)符號(hào)測(cè)試環(huán)境最小值典型值最大值單位驅(qū)動(dòng)電源電壓vs持續(xù)工作時(shí)2.546v邏輯電源電壓vss4.557v輸入低電平電壓vil-0.31.5v輸入高電平電壓vih2.3vssv使能端低電平電壓ven=l-0.31.5v使能端高電平電壓ven=h2.3vssv全橋式驅(qū)動(dòng)器總的電壓降(每一路)vcesat)il=1ail=2avv檢測(cè)電壓1，15腳vsen-12vl298的邏輯控制l298的邏輯控制見(jiàn)如下表3.3。其中c、d分別為in1、in2或in3、in4；l為低電平，h為高電平，為不管是低電平還是高電平。表3.3 l298對(duì)直流電機(jī)控制的邏輯真值表輸入輸出ven=hc=h；d=l正轉(zhuǎn)c=l；d=h反轉(zhuǎn)c=d制動(dòng)ven=lc=；d=沒(méi)有輸出，電機(jī)不工作l298有mutiwatt15和powerso20兩種封裝 mw.15的1、15和powerso的2、19用法一樣，sen1、sen2分別為兩個(gè)h橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地 （mw.15）2、3=(powerso)4、5,1y1、1y2輸出端，與對(duì)a1與1y1）同邏輯4=6，vs驅(qū)動(dòng)電壓，最小值須比輸入的低電平電壓高2.5v 5、7=7、9，1a1、1a2輸入端，ttl電平兼容 6、11=8、14，1en、2en使能端，低電平禁止輸出 8=1、10、11、20，gnd地9=12，vss邏輯電源，4.5-7v 10、12=13、15，2a1、2a2 輸入端，ttl電平兼容 13、14=16、17，2y1、2y2 輸出端 -=3、18，nc，無(wú)連接圖3.4 l298n 芯片圖第四章 硬件電路板的制作4.1 引言電路設(shè)計(jì)的最終目的是制作電子產(chǎn)品，而電子產(chǎn)品的物理結(jié)構(gòu)是通過(guò)印制電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此在電路原理圖完成后，是印制電路板（pcb）的設(shè)計(jì)，其質(zhì)量直接影響著電子產(chǎn)品的性能。根據(jù)前一章的硬件原理，本章以altium designer summer 09為設(shè)計(jì)工具，分析和探討pcb設(shè)計(jì)中的基本原則和制作流程。4.2確定工作層altium designer summer 09共提供32個(gè)信號(hào)層，它們是top（頂層）、bottom（底層）、mid layers（中間層130），另外還提供了32個(gè)機(jī)械層，16個(gè)內(nèi)部電源層等。布線(xiàn)層用得越多，制作pcb的價(jià)格就越昂貴。綜合考慮電路板性能和價(jià)格因素，決定采用雙層板的形式來(lái)制作該印刷電路板。4.3定義pcb形狀及尺寸首先規(guī)劃電路板的物理邊界，一般對(duì)電路板機(jī)械定義的具體要求是由公司或制造提出的，通常包括角標(biāo)、參考孔位置、外部尺寸等。我們一般在某一機(jī)械層來(lái)畫(huà)物理邊框，而在其它機(jī)械層上放置尺寸、對(duì)齊標(biāo)志等。規(guī)劃完電路板的物理邊界，還要確定電路板的電氣邊界。電氣邊界是用來(lái)限定布線(xiàn)和元件放置的范圍，它通過(guò)keep out layer（禁止布線(xiàn)層）繪制邊界來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于制作中需要考慮元件大小，電氣規(guī)劃等因素，需要不斷調(diào)整元件的導(dǎo)線(xiàn)的放置，所以本次設(shè)計(jì)開(kāi)始并未嚴(yán)格定義板形和尺寸，最終完成的電路板尺寸大小為100mm*85mm。4.4加載pcb元件封裝庫(kù)altium designer summer 09軟件自身帶有豐富的元件封裝庫(kù)，在繪制原理圖的時(shí)候只要選取合適的元器件，其對(duì)應(yīng)的封裝一般就能符合要求。但由于元器件的種類(lèi)繁多，更新?lián)Q代快，所以難免有無(wú)法找到的元件封裝。這時(shí)就需要自行查找或制作元件封裝，本次設(shè)計(jì)大部分的元件封裝都為正確的自帶封裝，少部分元件封裝為手動(dòng)指定。4.5 元器件的布局元件的布局是一個(gè)關(guān)鍵步驟，布線(xiàn)的難易以及最終產(chǎn)品的電氣性能在很大程度上取決于元件布局的質(zhì)量。首先，要考慮與結(jié)構(gòu)相關(guān)的配合裝配問(wèn)題。先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、發(fā)光管等元件，其次，再放置線(xiàn)路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、ic等，最后放置小器件。altium designer summer 09提供了強(qiáng)大的自動(dòng)布局功能，在預(yù)放置元件鎖定的情況下，可用自動(dòng)布局放置其他元件。自動(dòng)布局較方便，但產(chǎn)生的板并不是最佳方案，仍需要手工調(diào)整。4.6.布線(xiàn)布線(xiàn)連接包括：連線(xiàn)、過(guò)孔、焊盤(pán)、弧線(xiàn)、填充、多邊形覆銅和電源層等。altium designer summer 09提供了手工布線(xiàn)和自動(dòng)布線(xiàn)兩種。由于現(xiàn)在pcb板設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜、高密度，往往對(duì)一些有特殊要求的連線(xiàn)，需要預(yù)先手工布放。自動(dòng)布線(xiàn)與交互式布線(xiàn)相結(jié)合可以很好地提高布線(xiàn)成功率和效率。自動(dòng)布線(xiàn)的結(jié)果為手工調(diào)整提供參考，如果自動(dòng)布線(xiàn)能夠達(dá)到100%或者90%以上。說(shuō)明元件的布局基本合理，手工修改調(diào)整走線(xiàn)也不會(huì)有太多的障礙。此外還要設(shè)置走線(xiàn)的規(guī)則和各網(wǎng)絡(luò)所連接的導(dǎo)線(xiàn)寬度。為保證信號(hào)傳輸?shù)目煽啃栽撾娐钒鍖㈦娫床糠謱?dǎo)線(xiàn)不同程度加粗。圖4.1 元器件布局及pcb圖4.7制板最后，生成pcb文件，送廠(chǎng)制板。由于制板周期比較長(zhǎng)（大約1個(gè)星期左右），這段時(shí)間內(nèi)可完成元器件的購(gòu)買(mǎi)工作。由于所選元器件并非冷偏門(mén)元器件，所以購(gòu)買(mǎi)比較順利。元件大部分為貼片，手工焊接難度不大。由于為初次學(xué)習(xí)和制作印刷電路板，難免有不足和疏忽。第五章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試5.1 引言隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，利用軟件代替和簡(jiǎn)化硬件，利用基本的硬件電路和軟件技術(shù)達(dá)到系統(tǒng)多功能集成和容易修改的要求。一個(gè)較為簡(jiǎn)單的硬件電路，系統(tǒng)功能的主要實(shí)現(xiàn)是依靠軟件的設(shè)計(jì)來(lái)完成的。本系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為若干個(gè)模塊，分別實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，這樣在系統(tǒng)軟件的調(diào)試過(guò)程中，各個(gè)模塊的獨(dú)立調(diào)試有助于問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決，在一定程度上節(jié)約了程序的調(diào)試時(shí)間。5.2 系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)微芯公司為pic18f458系列的集成與調(diào)試提供的工具包括:軟仿真器，集成開(kāi)發(fā)調(diào)試軟件mplab，pic系列單片機(jī)可采用匯編語(yǔ)言或c語(yǔ)言編寫(xiě)源程序代碼。mplab是一個(gè)完整的pic單片機(jī)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，也是目前最優(yōu)秀、最流行的pic單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件，大部分的pic系列的單片機(jī)都可以采用該軟件工具進(jìn)行開(kāi)發(fā)。mplab包括下列功能:集成可視化編輯界面，可直接編寫(xiě)c、匯編等文件。集成代碼生成工具，包括匯編器、連接器等等?；菊{(diào)試工具，支持調(diào)試斷點(diǎn)工具走。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是用pic的匯編語(yǔ)言在mplab集成環(huán)境下運(yùn)行、調(diào)試、完成的運(yùn)行。5.3直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器的軟件設(shè)計(jì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器的軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能的開(kāi)發(fā)和完善是一個(gè)循序漸進(jìn)過(guò)程，本文所作的軟件開(kāi)發(fā)是基于直流電機(jī)多速控制器的基本功能要求設(shè)計(jì)的該系統(tǒng)軟件有主程序、功能鍵處理程序、電機(jī)運(yùn)行顯示程序、鍵盤(pán)設(shè)置參數(shù)程序測(cè)速程序、延時(shí)子程序等。該系統(tǒng)的整個(gè)軟件設(shè)計(jì)全部采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，由系統(tǒng)初始化模塊、案件識(shí)別模塊、lcd模塊、高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序四大模塊組成。其中，系統(tǒng)初始化模塊、按鍵識(shí)別和lcd顯示模塊在主程序完成，而中斷服務(wù)完成tmr0定時(shí)溢出中斷、tmr1外部計(jì)數(shù)溢出中斷、tmr3的1s計(jì)數(shù)溢出中斷以及int0外脈沖上邊沿捕獲中斷等。keil uvision2軟件介紹keil uvision2是德國(guó)keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)c語(yǔ)言的語(yǔ)法來(lái)開(kāi)發(fā)，與匯編相比，c語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用,而且大大的提高了工作效率和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)周期,他還能嵌入?yún)R編，您可以在關(guān)鍵的位置嵌入，使程序達(dá)到接近于匯編的工作效率。keilc51標(biāo)準(zhǔn)c編譯器為8051微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了c語(yǔ)言環(huán)境,同時(shí)保留了匯編代碼高效,快速的特點(diǎn)。c51編譯器的功能不斷增強(qiáng)， 使你可以更加貼近c(diǎn)pu本身，及其它的衍生產(chǎn)品。c51已被完全集成到uvision2的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uvision2 ide可為它們提供單一而靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境。圖5.1主程序框圖圖5.2高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序框圖圖5.3低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序框圖系統(tǒng)初始化模塊主程序的系統(tǒng)初始化模塊包括對(duì)pic單片機(jī)的cpu系統(tǒng)時(shí)鐘初始化、pic單片機(jī)的i/o方向初始化、tmr0定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化、tmr3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化、ccp模塊的初始化和系統(tǒng)相關(guān)變量的初始化過(guò)程。cpu系統(tǒng)始終初始化pic18單片機(jī)內(nèi)部集成了經(jīng)過(guò)校正的8mhz主時(shí)鐘源，系統(tǒng)上電默認(rèn)主時(shí)鐘為1mhz。通常，需要對(duì)osccon寄存器進(jìn)行配置，使其工作在8mhz。若為了提高cpu的運(yùn)算速度，則采用pic18單片機(jī)的內(nèi)部pll的4倍頻以使cpu主時(shí)鐘達(dá)到32mhz，只需要對(duì)osctune寄存器進(jìn)行設(shè)置。本系統(tǒng)采用32mhz的時(shí)鐘源，因此初始化的結(jié)果如下：osccon=0x70;/ircf2.0=111，選擇內(nèi)部8mhz的主振蕩器osctune=0x40;/pllen=1，使能pll的4倍頻，從而cpu內(nèi)核時(shí)鐘為f為32mhz。pic單片機(jī)i/o口方向初始化在總圖中，rd端口的rd0.7和re端口的re0.2是與lcd模塊連接，主要是從pic單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)或指令到lcd模塊，因此可以將其全部設(shè)置為輸出方向；另外，由于re0.2上電復(fù)位默認(rèn)為模擬輸入口，不是數(shù)字i/o口，因此需要對(duì)adcon1控制寄存器配置re0.2為數(shù)字i/o口。由于rb端口接有3個(gè)按鍵k1.3和int0外部中斷信號(hào)輸入，因此需要將rb端口配置成帶有上拉功能的輸入端口，可以啟用rb內(nèi)部弱上拉。p1a和p1b是pwm信號(hào)的輸出，應(yīng)將r1a和r1b配置成輸出引腳。具體的初始化結(jié)果如下：adcon1=0x0f;/ra和re端口全為數(shù)字io口trisd=0x00;/rd端口置輸出方向trise=0x00;/re端口置輸出方向triscbits.trisc6=0;rd6為輸出引腳triscbits.trisc7=0;rd7為輸出引腳trisdbits.trisd4=0; p1a為輸出引腳trisdbits.trisd5=0; p1b為輸出引腳tmr0定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化本系統(tǒng)中采用tmr0產(chǎn)生1s的定時(shí)，因此要將tmr0初始化工作在定時(shí)功能上，設(shè)置t0con模式寄存器的與分頻比和選擇內(nèi)部時(shí)鐘源計(jì)數(shù)來(lái)完成定時(shí)，對(duì)tmr1l和tmr1h設(shè)置定時(shí)1s的初值。由于tmr0可以采用16位的方式計(jì)數(shù)，在對(duì)tmr1l和tmrh載入初值時(shí)，在16位的工作模式下，要先載入tmr1h內(nèi)容，在再載入tmr1l內(nèi)容。具體的初始化結(jié)果如下：t0conbits.tmr0on=0;/tmr0停止工作t0conbits.t08bit=0;/選擇16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0conbits.t0cs=0;/選擇內(nèi)部clko時(shí)鐘源作為定時(shí)t0conbits.psa=0;/選擇預(yù)分頻器t0conbits.t0ps2=1;/預(yù)分頻比為1:256t0conbits.t0ps1=1;t0conbits.t0ps0=1;tmr0h=(65536-31250)/256;/先寫(xiě)高字節(jié)tmr0l=(65536-31250)%256;/再寫(xiě)低字節(jié)t0conbits.tmr0on=1;/開(kāi)始定時(shí)工作 eccp模塊初始化在原理圖中，p1a和p1b分別接在l298的in3和in4引腳上來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速。此時(shí)，必須將eccp模塊初始化在pwm模式下，并且采用周期相同。pic18f458的有四個(gè)pwm輸出口，在pwm模式下，由tmr2來(lái)產(chǎn)生pwm信號(hào)周期，實(shí)際上要對(duì)tmr2進(jìn)行初始化，并且設(shè)置pwm的周期和占空比。具體的初始化過(guò)程如下：ccp1con=0x0f;/ccp1設(shè)置為pwm模式ccp2con=0x0f;/ccp2設(shè)置為pwm模式t2con=0x03;/tmr2的預(yù)分頻為1:16t2conbits.tmr2on=1;/tmr2開(kāi)始工作pr2=249;/pwm周期為2000hz,fosc=32mhzccpr1l=0;/pwm1的占空比為0ccpr2l=0;/pwm2的占空比為0 cpu中斷系統(tǒng)初始化硬件中共用到4個(gè)中斷源，分別是tmr0定時(shí)1s溢出中斷、tmr1計(jì)數(shù)溢出中斷源、tmr3定時(shí)溢出中斷源和int0外部中斷。在這4個(gè)中斷源中，將int0和tmr0作為高優(yōu)先中斷放在高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序中執(zhí)行，tmr1和tmr3放在低優(yōu)先中斷服務(wù)程序中執(zhí)行，因此就有中斷優(yōu)先級(jí)初始化。具體的初始化過(guò)程如下：intconbits.tmr0if=0;/tmr0溢出標(biāo)志位清0intconbits.tmr0ie=1;/tmr0溢出中斷允許pir1bits.tmr1if=0;/tmr1溢出標(biāo)志位清0pie1bits.tmr1ie=1;/tmr1溢出中斷允許ipr1bits.tmr1ip=0;/低優(yōu)先級(jí) pir2bits.tmr3if=0;/tmr1溢出標(biāo)志位清0pie2bits.tmr3ie=1;/tmr1溢出中斷允許ipr2bits.tmr3ip=0;/低優(yōu)先級(jí)intconbits.int0if=0;/清int0中斷標(biāo)志位/intconbits.int0ie=1;/int0中斷允許intcon2bits.rbpu=0;/允許內(nèi)部弱上拉intcon2bits.intedg0=1;/上邊沿觸發(fā)中斷rconbits.ipen=1;/允許中斷優(yōu)先級(jí)位intconbits.gie=1;/cpu全局中斷使能允許intconbits.peie=1;/cpu第二梯隊(duì)中斷使能允許電機(jī)運(yùn)行控制模塊電機(jī)運(yùn)行控制模塊包括電機(jī)的方向控制和電機(jī)的速度控制，他們由motordirection和motorpwmdata兩量變來(lái)控制pic單片機(jī)的eccp模塊產(chǎn)生不同的pwm信號(hào)送到l298 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)motordirection=0時(shí)，表示正轉(zhuǎn)；當(dāng)motordirection=1時(shí)表示電機(jī)反轉(zhuǎn)。motorpwmdata是pwm模塊占空比的具體內(nèi)容，由于pwm的周期是250，所以motorpwmdata的變量變化是0250之間。改變motorpwmdata的值就可以改變電機(jī)的速度。具體函數(shù)過(guò)程如下：void motor_control(unsigned char direction, unsigned char speed) if(0=direction) ccpr1l=0; ccpr2l=0; ccpr1l=speed; else ccpr2l=0; ccpr1l=0; ccpr2l=speed;按鍵識(shí)別模塊主程序中要實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、停止鍵識(shí)別、電機(jī)方向切換鍵識(shí)別和電機(jī)速度調(diào)節(jié)鍵識(shí)別。該模塊中沒(méi)有采用常規(guī)的按鍵識(shí)別過(guò)程。按鍵識(shí)別方法：判斷是否有鍵按下。延時(shí)去除按鍵抖動(dòng)。再判斷是否真的按下。是真的按下，則執(zhí)行按鍵處理程序。等待按鍵釋放。 在第2步中一般在軟件上調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序來(lái)完成，實(shí)際也是一個(gè)for循環(huán)語(yǔ)句；在第5步中一般在軟件上是用一個(gè)while循環(huán)語(yǔ)句判斷等待按鍵發(fā)生變化而退出該循環(huán)。這兩步在主程序中執(zhí)行要消耗cpu很多時(shí)間，使得cpu的利用率不高。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求比較高的情況不建議使用這種方法解決按鍵問(wèn)題。為了提高cpu利用率，可以采用硬件擴(kuò)展鍵盤(pán)識(shí)別專(zhuān)用芯片來(lái)完成，但這樣會(huì)造成成本的上升以及cpu或?qū)Ｓ眯酒馁Y源浪費(fèi)。為了考慮提高cpu的效率和充分利用cpu的資源等因素，可將第2步和第5步的延時(shí)和等待過(guò)程用其他方式來(lái)代替。具體實(shí)現(xiàn)方法如下：定義一個(gè)按鍵是否成功按下標(biāo)志變量keycounter；等于1表示按下成功，等于0表示不成功。定義一個(gè)軟計(jì)數(shù)器加1的整型變量keycounter。所有直接采用while循環(huán)語(yǔ)句或for循環(huán)語(yǔ)句的部分采用if語(yǔ)句代替。按鍵識(shí)別過(guò)程的方法步驟如下：判斷按鍵是否按下。若按下，則判斷keyflag標(biāo)志是否為0。若keyflag標(biāo)志為0，則keycounter軟計(jì)數(shù)器加1。判斷keycounter軟計(jì)數(shù)是否到一定的數(shù)值(這一過(guò)程實(shí)際上是按鍵去抖動(dòng)處理)。若keycounter計(jì)到一定數(shù)值上，則判斷按鍵是否真的按下。若按鍵真的按下，則置keyflag為1，表示按鍵按下成功。開(kāi)始進(jìn)行按鍵對(duì)應(yīng)功能的處理過(guò)程。判斷按鍵是否釋放。若按鍵釋放，則清keyflag為0，同時(shí)清keycounter軟計(jì)數(shù)器為0。按鍵方法程序框圖該按鍵識(shí)別過(guò)程的新方法程序框圖如圖5.4所示。在整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)循環(huán)語(yǔ)句，從而使得主程序運(yùn)行模塊的效率得提高，保證了cpu的實(shí)時(shí)性。圖5.4按鍵識(shí)別方法程序框圖本實(shí)例中，cpu對(duì)電機(jī)啟動(dòng)、停止控制鍵（runstopkey）、電機(jī)方向切換鍵（dirkey）和電機(jī)速度調(diào)節(jié)鍵（pwmkey）的識(shí)別方法與5.4相同，只是在框圖中的“按鍵功能處理”不同而已。電機(jī)啟動(dòng)、停止控制鍵（runstopkey）功能處理如果系統(tǒng)上電時(shí)電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)即（motorrunstatus=1）；如果電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)，按下runstopkey后，電機(jī)就會(huì)停下來(lái)，電機(jī)的的運(yùn)行與停止?fàn)顟B(tài)在這個(gè)按鍵的作用下進(jìn)行就可以控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止操作。此部分的按鍵功能處理程序框圖如圖5.5所示。5.5 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制鍵功能處理改變電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)際上是改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的兩路pwm信號(hào)的輸出，假如電機(jī)正轉(zhuǎn)則rc1輸出pwm信號(hào)，rc2只輸出低電平；反之rc2輸出pwm信號(hào)，rc1只輸出低電平就能使電機(jī)反轉(zhuǎn)。程序中設(shè)置motordirection變量作為電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制變量，將該變量參數(shù)傳給motor_control（）函數(shù)即可。功能處理框圖如圖5.6所示。圖5.6 電機(jī)正反轉(zhuǎn)按鍵處理框圖電機(jī)速度控制鍵功能處理程序中