畢業(yè)設(shè)計(jì)脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)(PWM)

脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)（PWM）工 學(xué) 部 工學(xué)一部專 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 負(fù)責(zé)教師 摘 要直流電機(jī)是最常見(jiàn)的一種電機(jī)，在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。研究直流電機(jī)的控制和測(cè)量方法，對(duì)提高控制精度和響應(yīng)速度、節(jié)約能源等都具有重要意義。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是在控制電路輸出周期不變的情況下，通過(guò)輸入設(shè)定不同的占空比，從而達(dá)到改變輸出直流電壓的目的。本文通過(guò)使用PWM技術(shù)，對(duì)ADC0809采集到的電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字量傳送到AT89S52里，在通過(guò)周期不變的前提下，調(diào)節(jié)占空比，將其調(diào)節(jié)的結(jié)果在三位數(shù)碼管上顯示出來(lái)，而這整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程的原理可以運(yùn)用到調(diào)節(jié)電機(jī)的供給電壓上來(lái)，以達(dá)到對(duì)直流電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速的目的。關(guān)鍵詞：PWM；直流電機(jī)；無(wú)級(jí)調(diào)速AbstractDC motors are the most common type of motor, in various fields has been widely used. Study of DC motor control and measurement method, to improve the control accuracy and response speed, energy conservation is important and so on. Pulse width modulation (PWM) control circuit in the output of the cycle remain unchanged, by entering a different duty cycle settings, change the output so as to achieve the purpose of DC voltage. In this paper, through the use of PWM technology, collected ADC0809 ADC voltage, and then convert the digital transmission to the AT89S52, in the adoption of the premise of the same cycle to regulate the duty cycle, the results of its regulation in three bit digital tube display, which is the principle of the adjustment process can be used to adjust the electrical supply voltage table in order to achieve the stepless speed regulation of DC motor purposes.Keywords: PWM; DC Motor; Stepless speed regulation目 錄1 課題研究背景和意義11.1 背景11.2 意義12 課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況32.1 PWM技術(shù)的發(fā)展情況32.2 直流電機(jī)的發(fā)展情況43 可行性分析53.1 技術(shù)可行性分析53.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析53.3 時(shí)間可行性分析53.4 操作可行性分析64 方案論證74.1 PLC方案74.2 硬件連接方案74.3 單片機(jī)方案75 理論設(shè)計(jì)85.1 脈寬調(diào)制技術(shù)原理85.1.1 模擬電路85.1.2 數(shù)字控制95.1.3 硬件控制器105.2 PWM技術(shù)115.2.1 PWM控制的基本原理115.2.2 PWM相關(guān)概念135.3 無(wú)級(jí)調(diào)速146 系統(tǒng)設(shè)計(jì)166.1 硬件設(shè)計(jì)166.1.1 AT89S52硬件分析166.1.2 A/D轉(zhuǎn)換硬件分析196.2 強(qiáng)電控制弱電226.3 軟件設(shè)計(jì)237 調(diào)試分析258 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析26結(jié) 論27致 謝28參考文獻(xiàn)29附錄 總體連接圖30附錄 程序清單31IV1 課題研究背景和意義脈寬調(diào)制PWM是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類(lèi)的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。1.1 背景 電是人們生活中不可缺少的東西，電燈，電話，電影，電視，洗衣機(jī)，電冰箱，無(wú)線電廣播，X光透視等等都靠電。人們飽嘗了停電帶來(lái)的不便，害怕停電，不希望停電，因此，各國(guó)都在大力發(fā)展電力產(chǎn)業(yè)。大規(guī)模機(jī)器生產(chǎn)離不開(kāi)動(dòng)字，馬達(dá)轟鳴是工廠生命的象征，電動(dòng)機(jī)隨人意轉(zhuǎn)動(dòng)是工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志。 直流能避開(kāi)電感電容產(chǎn)生的無(wú)功損耗和功率因數(shù)的下降，在變壓，整流極可實(shí)現(xiàn)的今天，直流輸電又重回日程上表。我國(guó)已經(jīng)建成了一條直流輸電線，現(xiàn)在正準(zhǔn)備建第二條實(shí)現(xiàn)西電東送。直流電動(dòng)機(jī)以其外特性硬著稱，伴隨直流輸電解決了直流電源問(wèn)題，直流電動(dòng)機(jī)的使用越來(lái)越廣泛，特別的各種精度要求非常的工廠更是對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的良好穩(wěn)定的工作性能渴求以久，而現(xiàn)在終于得以實(shí)現(xiàn)了。科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步使人們步入了精細(xì)的社會(huì)，交流電動(dòng)機(jī)的變頻，直流電動(dòng)機(jī)的PWM實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，是精細(xì)化的重要內(nèi)容。1.2 意義無(wú)級(jí)調(diào)速能使電動(dòng)機(jī)平滑起制動(dòng)，免去了速度突變使乘電動(dòng)機(jī)車(chē)人們站立不穩(wěn)造成前俯后仰，甚至跌打損傷及坐電梯的人們心臟不適的感覺(jué)，電動(dòng)機(jī)起停于不知不覺(jué)中有多愜意，可讓人們更好的享受生活。隨著社會(huì)的發(fā)展，加工的機(jī)器零件外型越來(lái)越復(fù)雜，我國(guó)科技部立項(xiàng)的重大設(shè)備攻關(guān)項(xiàng)目五軸聯(lián)動(dòng)鈦合金加工的數(shù)控機(jī)床就是用來(lái)加工飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪等復(fù)雜外型，飛機(jī)零件的，要精密到頭發(fā)絲的十分之幾，甚至百分之幾。這就要求五軸電動(dòng)機(jī)不但和諧運(yùn)動(dòng)，而且每軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)零件外型和刀具所處位置無(wú)級(jí)變化，只有位置精確，速度精確，才能保證切削精確，才能保證加工質(zhì)量。顯然電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速對(duì)精密加工，對(duì)我國(guó)裝備制造業(yè)基地意義重大。2 課題相關(guān)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況2.1 PWM技術(shù)的發(fā)展情況PWM控制技術(shù)一直是變頻技術(shù)的核心技術(shù)之一。1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把這項(xiàng)通訊技術(shù)應(yīng)用到交流傳動(dòng)中，從此為交流傳動(dòng)的推廣應(yīng)用開(kāi)辟了新的局面。從最初采用模擬電路完成三角調(diào)制波和參考正弦波比較，產(chǎn)生正弦脈寬調(diào)制SPWM信號(hào)以控制功率器件的開(kāi)關(guān)開(kāi)始，到目前采用全數(shù)字化方案，完成優(yōu)化的實(shí)時(shí)在線的PWM信號(hào)輸出，可以說(shuō)直到目前為止，PWM在各種應(yīng)用場(chǎng)合仍在主導(dǎo)地位，并一直是人們研究的熱點(diǎn)。由于PWM可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點(diǎn)。由此在交流傳動(dòng)及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。PWM控制技術(shù)大致可以為為三類(lèi)，正弦PWM（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案，多重PWM也應(yīng)歸于此類(lèi)），優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM已為人們所熟知，而旨在改善輸出電壓、電流波形，降低電源系統(tǒng)諧波的多重PWM技術(shù)在大功率變頻器中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（如ABB ACS1000系列和美國(guó)ROBICON公司的完美無(wú)諧波系列等）；而優(yōu)化PWM所追求的則是實(shí)現(xiàn)電流諧波畸變率（THD）最小，電壓利用率最高，效率最優(yōu)，及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小以及其它特定優(yōu)化目標(biāo)。在70年代開(kāi)始至80年代初，由于當(dāng)時(shí)大功率晶體管主要為雙極性達(dá)林頓三極管，載波頻率一般最高不超過(guò)5kHz，電機(jī)繞組的電磁噪音及諧波引起的振動(dòng)引起人們的關(guān)注。為求得改善，隨機(jī)PWM方法應(yīng)運(yùn)而生。其原理是隨機(jī)改變開(kāi)關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪音（在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的），盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開(kāi)關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。正因?yàn)槿绱?，即使在IGBT已被廣泛應(yīng)用的今天，對(duì)于載波頻率必須限制在較低頻率的場(chǎng)合，隨機(jī)PWM仍然有其特殊的價(jià)值（DTC控制即為一例）；別一方面則告訴人們消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，因?yàn)殡S機(jī)PWM技術(shù)提供了一個(gè)分析、解決問(wèn)題的全新思路。 隨著電壓型PWM變頻器在高性能的交流傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用日趨廣泛，PWM技術(shù)的研究越來(lái)越深入。PWM利用功率半導(dǎo)體器件的高頻開(kāi)通和關(guān)斷，把直流電壓變成按一定寬度規(guī)律變化的電壓脈沖序列，以實(shí)現(xiàn)變頻、變壓并有效地控制和消除諧波。PWM技術(shù)可分為三大類(lèi)：正弦PWM、優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。正弦PWM包括以電壓、電流和磁通的正弦為目標(biāo)的各種PWM方案。正弦PWM一般隨著功率器件開(kāi)關(guān)頻率的提高會(huì)得到很好的性能，因此在中小功率交流傳動(dòng)系統(tǒng)中被廣泛采用。但對(duì)于大容量的電力變換裝置來(lái)說(shuō)，太高的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)導(dǎo)致大的開(kāi)關(guān)損耗，而且大功率器件如GTO的開(kāi)關(guān)頻率目前還不能做得很高，在這種情況下，優(yōu)化PWM技術(shù)正好符合裝置的需要。特定諧波消除法（Selected Harmonic Elimination PWMSHE PWM）、效率最優(yōu)PWM和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小PWM都屬于優(yōu)化PWM技術(shù)的范疇。普通PWM變頻器的輸出電流中往往含有較大的和功率器件開(kāi)關(guān)頻率相關(guān)的諧波成分，諧波電流引起的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用在電動(dòng)機(jī)上，會(huì)使電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生振動(dòng)而發(fā)出電磁噪聲，其強(qiáng)度和頻率范圍取決于脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小和交變頻率。如果電磁噪聲處于人耳的敏感頻率范圍，將會(huì)使人的聽(tīng)覺(jué)受到損害。一些幅度較大的中頻諧波電流還容易引起電動(dòng)機(jī)的機(jī)械共振，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。為了解決以上問(wèn)題，一種方法是提高功率器件的開(kāi)關(guān)頻率，但這種方法會(huì)使得開(kāi)關(guān)損耗增加；另一種方法就是隨機(jī)地改變功率器件的導(dǎo)通位置和開(kāi)關(guān)頻率，使變頻器輸出電壓的諧波成分均勻地分布在較寬的頻帶范圍內(nèi)，從而抑制某些幅值較大的諧波成分，以達(dá)到抑制電磁噪聲和機(jī)械共振的目的，這就是隨機(jī)PWM技術(shù)。2.2 直流電機(jī)的發(fā)展情況直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，可以方便地在寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速。20世紀(jì)30年代，直流調(diào)速系統(tǒng)就已在重型和精密機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以后，隨著大功率晶閘管的問(wèn)世、大功率整流技術(shù)和大功率晶體管的發(fā)展，晶閘管直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)取代了“直流發(fā)電機(jī)-直流電動(dòng)機(jī)”、電磁放大機(jī)等直流調(diào)速系統(tǒng)，采用脈寬調(diào)制的直流調(diào)速系統(tǒng)也得到了廣泛的應(yīng)用。3 可行性分析3.1 技術(shù)可行性分析脈寬調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心技術(shù)為單片機(jī)技術(shù)。還涉及到其他技術(shù)如數(shù)據(jù)采集技術(shù)等，這些知識(shí)都學(xué)過(guò)?，F(xiàn)今以上技術(shù)均發(fā)展成熟，可以利用其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 以上幾種技術(shù)涉及到我們學(xué)習(xí)的單片機(jī)原理與接口技術(shù)、微機(jī)計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，過(guò)程控制等幾門(mén)課程。需要掌握的具體知識(shí)有A/D轉(zhuǎn)換、中斷、LED數(shù)碼顯示等幾個(gè)模塊。本人已初步掌握這些技術(shù)，可以利用這些技術(shù)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，技術(shù)分析可行，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。3.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析畢業(yè)設(shè)計(jì)脈寬調(diào)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為微型計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和示波器。以上設(shè)備價(jià)格便宜購(gòu)買(mǎi)方便，經(jīng)濟(jì)上完全可以承受，經(jīng)濟(jì)分析可行。3.3 時(shí)間可行性分析收集課題相關(guān)資料，熟悉設(shè)計(jì)相關(guān)元件，完成開(kāi)題報(bào)告和3000字的相關(guān)英文資料翻譯，完成總體的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)，溫習(xí)匯編語(yǔ)言在第一周到第四周完成。設(shè)計(jì)完善的硬件圖，包括各個(gè)模塊的精確設(shè)計(jì)。有針對(duì)性的收集軟件變成資料，準(zhǔn)備開(kāi)始上機(jī)編程在第五周到第六周完成。購(gòu)買(mǎi)材料，完成實(shí)驗(yàn)室硬件接線，開(kāi)始編程調(diào)試，爭(zhēng)取在第七周到第十周期間完成硬軟件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)所需功能，通過(guò)導(dǎo)師驗(yàn)收。在第十一周到第十四周完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，期間每周聽(tīng)取導(dǎo)師對(duì)論文的意見(jiàn)和建議。在第十五周到第十九周完善論文，擴(kuò)充課題相關(guān)知識(shí)，準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯。按照該計(jì)劃現(xiàn)在設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行到論文階段，時(shí)間分析可行。根據(jù)以上時(shí)間計(jì)劃，可以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所有內(nèi)容，時(shí)間分析可行，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3.4 操作可行性分析本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要利用單片機(jī)，涉及到的模塊有A/D轉(zhuǎn)換模塊、AT98S52單片機(jī)、LED數(shù)碼顯示模塊。下面就對(duì)各個(gè)模塊需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行介紹。A/D轉(zhuǎn)換模塊功能：完成0-5V電位器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為需要的數(shù)字信號(hào)，0-5V的模擬量對(duì)應(yīng)00H-FFH的數(shù)字量。LED數(shù)碼顯示模塊功能：LED數(shù)碼管顯示0100，也就是占空比的比值，電位器模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的00H-FFH。最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以上功能，功能可行性分析可行。4 方案論證4.1 PLC方案用PLC技術(shù)也能把這實(shí)驗(yàn)完美的做出來(lái)，但是考慮到現(xiàn)實(shí)中的PLC器材和成本價(jià)格都比較昂貴，而且PLC機(jī)器笨重，龐大，不利于搬動(dòng)。所以此方案不是最理想的。4.2 硬件連接方案全用硬件也能把這實(shí)驗(yàn)做出來(lái)，但這樣做的過(guò)程比較復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性也很差，工程量比較大，比較煩瑣，所以容易出紕漏，因此這方案也不是最佳方案。4.3 單片機(jī)方案此次方案簡(jiǎn)單，快捷，不僅各種實(shí)驗(yàn)所需的材料價(jià)格比較便宜，而且在市場(chǎng)上可以很方便的購(gòu)買(mǎi)到。單片機(jī)體積小，功能全，可靠性好。因此此實(shí)驗(yàn)用這種方案是最合適的。所以此實(shí)驗(yàn)我就選擇的是單片機(jī)這一方案。5 理論設(shè)計(jì)脈寬調(diào)制PWM是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩(wěn)壓的控制方式分類(lèi)的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬寬度調(diào)制式（PWM）開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調(diào)整其占空比，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。5.1 脈寬調(diào)制技術(shù)原理5.1.1 模擬電路模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制。9V電池就是一種模擬組件，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間產(chǎn)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類(lèi)似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在(0V, 5V)這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來(lái)進(jìn)行控制，如對(duì)汽車(chē)收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡(jiǎn)單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變?。涣鹘?jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬改變電流值的大小控制看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問(wèn)題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能?chē)?yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作組件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)。5.1.2 數(shù)字控制由以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。由高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)變用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要頻寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。下圖中顯示了三種不同的PWM信號(hào)。圖a是一個(gè)占空比為10%的PWM輸出，即在信號(hào)周期中，10的時(shí)間通，其余90的時(shí)間斷。圖b和圖c顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強(qiáng)度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號(hào)值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%，則對(duì)應(yīng)的是一個(gè)幅度為0.9V的模擬信號(hào)。 圖5.1 PWM信號(hào)圖例：用一塊9V電池連接一個(gè)燈泡，使用PWM進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的簡(jiǎn)單電路。如果將連接電池和燈泡的開(kāi)關(guān)閉合50ms，燈泡在這段時(shí)間中將得到9V供電。如果在下一個(gè)50ms中將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內(nèi)將此過(guò)程重復(fù)10次，燈泡將會(huì)點(diǎn)亮并像連接到了一個(gè)4.5V電池(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調(diào)變頻率為10Hz。 大多數(shù)負(fù)載(無(wú)論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)變頻率高于10Hz。設(shè)想一下如果燈泡先接通5秒再斷開(kāi)5秒，然后再接通、再斷開(kāi)。占空比仍然是50%，但燈泡在頭5秒鐘內(nèi)將點(diǎn)亮，在下一個(gè)5秒鐘內(nèi)將熄滅。要讓燈泡取得4.5V電壓的供電效果，通斷循環(huán)周期與負(fù)載對(duì)開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化的響應(yīng)時(shí)間相比必須足夠短。要想取得調(diào)光燈(但保持點(diǎn)亮)的效果，必須提高調(diào)變頻率。在其它PWM應(yīng)用場(chǎng)合也有同樣的要求。通常調(diào)變頻率為1kHz到200kHz之間。5.1.3 硬件控制器許多微控制器內(nèi)部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內(nèi)含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比；調(diào)變頻率為周期的倒數(shù)。執(zhí)行PWM作業(yè)之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：設(shè)置提供調(diào)變方波的片上定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的周期在PWM控制緩存器中設(shè)置接通時(shí)間設(shè)置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳啟動(dòng)定時(shí)器使能PWM控制器雖然具體的PWM控制器在編程細(xì)節(jié)上會(huì)有所不同，但它們的基本方向通常是相同的。PWM廣泛應(yīng)用在多種系統(tǒng)中。作為一個(gè)具體的例子，我們來(lái)考察一種用PWM控制的制動(dòng)器。簡(jiǎn)單地說(shuō)，制動(dòng)器是緊夾住某種東西的一種裝置。許多制動(dòng)器使用模擬輸入信號(hào)來(lái)控制夾緊壓力(或制動(dòng)功率)的大小。加在制動(dòng)器上的電壓或電流越大，制動(dòng)器產(chǎn)生的壓力就越大。可以將PWM控制器的輸出連接到電源與制動(dòng)器之間的一個(gè)開(kāi)關(guān)。要產(chǎn)生更大的制動(dòng)功率，只需藉由軟件加大PWM輸出的占空比就可以了。如果要產(chǎn)生一個(gè)特定大小的制動(dòng)壓力，需要藉由測(cè)量來(lái)確定占空比和壓力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系(所得的公式或查找表藉由變換可用于控制溫度、表面磨損等等)。例如，假設(shè)要將制動(dòng)器上的壓力設(shè)定為100P，軟件將作一次反向查找，以確定產(chǎn)生這個(gè)大小的壓力的占空比應(yīng)該是多少。然后再將PWM占空比設(shè)置為這個(gè)新值，制動(dòng)器就可以相應(yīng)地進(jìn)行響應(yīng)了。如果系統(tǒng)中有一個(gè)傳感器，則可以借由死循環(huán)控制來(lái)調(diào)節(jié)占空比，直到精確產(chǎn)生所需的壓力。總之，PWM既經(jīng)濟(jì)、節(jié)約空間、抗噪性能強(qiáng)，是一種值得廣大工程師在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中使用的有效技術(shù)。5.2 PWM技術(shù)脈寬調(diào)制(PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。簡(jiǎn)而言之，PWM是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。PWM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當(dāng)?shù)腞C或LC網(wǎng)絡(luò)可以濾除調(diào)制高頻方波并將信號(hào)還原為模擬形式。5.2.1 PWM控制的基本原理 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。圖5.2.1形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 面積等效原理： 分別將如圖1所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（R-L電路）上，如圖2a所示。其輸出電流i(t)對(duì)不同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖2b所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。用傅里葉級(jí)數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。圖5.2.2沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)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；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。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。圖5.2.3用PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。PWM電流波： 電流型逆變電路進(jìn)行PWM控制，得到的就是PWM電流波。PWM波形可等效的各種波形：直流斬波電路，等效直流波形，SPWM波，等效正弦波形，還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面積原理。5.2.2 PWM相關(guān)概念占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時(shí)間 與 該P(yáng)WM的時(shí)鐘周期的時(shí)間 之比如，一個(gè)PWM的頻率是1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是200us，那么低電平的時(shí)間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說(shuō)PWM的占空比就是1：5。分辨率也就是占空比最小能達(dá)到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)。頻率就是這樣的，如16位的PWM，它的分辨率達(dá)到了1：65535，要達(dá)到這個(gè)分辨率，T/C就必須從0計(jì)數(shù)到65535才能達(dá)到，如果計(jì)數(shù)從0計(jì)到80之后又從0開(kāi)始計(jì)到80.，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說(shuō)PWM的輸出頻率高了。雙斜率 / 單斜率假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后又從0計(jì)數(shù)到80. 這個(gè)就是單斜率。假設(shè)一個(gè)PWM從0計(jì)數(shù)到80，之后是從80計(jì)數(shù)到0. 這個(gè)就是雙斜率?？梢?jiàn)，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) 1：160，就是提高了一倍。假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計(jì)數(shù)是80，我們?cè)僭O(shè)定一個(gè)比較值是10，那么T/C從0計(jì)數(shù)到10時(shí)(這時(shí)計(jì)數(shù)器還是一直往上計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)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還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。 5.3 無(wú)級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速簡(jiǎn)稱CV變速，是通過(guò)兩組可以改變直徑的齒輪或者皮帶輪組成，由鏈條或皮帶連接，通過(guò)改變齒輪或皮帶輪的直徑來(lái)控制變速比由于皮帶、鏈條的物理限制，不能用于扭矩較大的發(fā)動(dòng)機(jī)（不過(guò)現(xiàn)在日產(chǎn)已經(jīng)研究出可以承受300N.m的無(wú)級(jí)變速箱），常見(jiàn)于踏板摩托車(chē)（皮帶傳動(dòng)），小型轎車(chē)（鏈條傳動(dòng)），卡丁車(chē)（皮帶傳動(dòng)）優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有換檔動(dòng)作，方便，沒(méi)有換檔的頓挫感，傳動(dòng)效率高（比自動(dòng)變速（85%左右）高很多（約95%），與手動(dòng)變速接近），所以加速快，油耗低缺點(diǎn)：故障率相對(duì)較高，成本相對(duì)較高，不能用于高輸出發(fā)動(dòng)機(jī)。 無(wú)級(jí)調(diào)速又是自動(dòng)調(diào)速。無(wú)級(jí)調(diào)速說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)際上也不是那么簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，例如，對(duì)直流電機(jī)，用變頻器就不能調(diào)速。無(wú)級(jí)調(diào)速一般情況下可以用機(jī)械和電氣兩個(gè)大類(lèi)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械式無(wú)極調(diào)速，可通過(guò)液壓控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。電氣上首先要分對(duì)直流電機(jī)還是對(duì)交流電機(jī)調(diào)速（伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)還是另類(lèi)，先不算），直流電機(jī)用直流調(diào)速器控制，如西門(mén)子的6RA70等，交流電機(jī)用變頻器控制，如西門(mén)子的MM440等。還有一種方式是對(duì)什么電機(jī)都有效的，就是電磁調(diào)速器，加在電機(jī)和負(fù)載之間，靠丟轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)速。直流伺服電機(jī)具有響應(yīng)快、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬等特點(diǎn)，因而常常用于實(shí)現(xiàn)精密調(diào)速和位置控制的隨動(dòng)系統(tǒng)中，在工業(yè)、國(guó)防和民用等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，特別是在火炮穩(wěn)定系統(tǒng)、艦載平臺(tái)、雷達(dá)天線、機(jī)器人控制等場(chǎng)合。盡管交流伺服電機(jī)的發(fā)展相當(dāng)迅速，但在這些領(lǐng)域內(nèi)還難以取代直流伺服電機(jī)。傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)包含2個(gè)反饋環(huán)路，即速度環(huán)和電流環(huán)，采用測(cè)速機(jī)、電流傳感器（霍爾器件）及模擬電子線路實(shí)現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。現(xiàn)代數(shù)字直流伺服控制則采用高速數(shù)字信號(hào)處理器（DSP），直接對(duì)速度和電流信號(hào)進(jìn)行采樣，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字比較、數(shù)字調(diào)節(jié)運(yùn)算（數(shù)字濾波）、數(shù)字脈寬調(diào)制等各種功能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的精確控制。二者相比，模擬調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高，但調(diào)試較復(fù)雜，因?yàn)槠潆娐穮?shù)的修改往往需要硬件上的改動(dòng)；而數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但是調(diào)速精度很高、調(diào)試過(guò)程也較容易，調(diào)速系統(tǒng)的性能可以由軟件進(jìn)行控制。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中也提高了自己獨(dú)立思考問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。6 系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 硬件設(shè)計(jì)6.1.1 AT89S52硬件分析AT89S52是一種低功耗、高性能、采用CMOS工藝制造的8位單片機(jī)，具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。芯片的引腳如圖6.1.1-1：圖6.1.1-1 AT89S52引腳主要引腳功能如下：P0 口：8位并行雙向的I/O口，訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，可作為低8位地址線/數(shù)據(jù)總線復(fù)用。本次設(shè)計(jì)P0口與數(shù)碼管相連，目的是顯示數(shù)碼管。P1 口：具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平，當(dāng)編程和校驗(yàn)程序定義為低8位的地址線。作為輸入時(shí)需要先將每個(gè)引腳置成1。引腳P1.0同時(shí)還是定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入，引腳P1.1同時(shí)還是定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2捕捉/重裝操作的控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì)只用到了P1.0口。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。此設(shè)計(jì)把P2口作為輸入口使用。P3 口：具體內(nèi)上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。作為普通的I/O口的輸入口使用時(shí)，應(yīng)該先將該口的各引腳寫(xiě)1。除此之外，P3口還提供了一些第二功能，如表6.1.1-2所示：表6.1.1-2 P3口第二功能引腳號(hào)第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0 （定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1 （定時(shí)器1外部輸入）P3.6WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通，低電平有效）P3.7RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效） 此設(shè)計(jì)中，P3.0-P3.2為控制數(shù)碼管的顯示，P3.3-P3.6是讀取AD的控制線的。下面給出的是設(shè)計(jì)中AT89S52的各個(gè)引腳的連線情況： 圖6.1.1-3 AT89S52硬件連接圖6.1.2 A/D轉(zhuǎn)換硬件分析ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位ADC，采用逐次逼近的方法完成A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5.1.2-1所示。ADC0809由單一+5V電源供電，片內(nèi)有帶鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路0-5V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，完成一次轉(zhuǎn)換約需100s；輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。通過(guò)適當(dāng)?shù)耐饨与娐?，ADC0809可對(duì)0-5V的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809是28腳雙列直插式封裝，引腳如圖6.1.2-1所示。各引腳功能如下：圖6.1.2-1ADC0809引腳圖 IN7IN0模擬量輸入通道 ALE地址鎖存允許信號(hào)。對(duì)應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 START轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809；START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)寫(xiě)為ST. A、B、C地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。 CLK時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。通常使用頻率為500KHz的時(shí)鐘信號(hào) EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高 OE輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc +5V電源。 Vref參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖6.1.2-2所示：圖6.1.2-2 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖中多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì)A、B、C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)果通過(guò)三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連。 圖6.1.2-3 ADC0809硬件接線6.2 強(qiáng)電控制弱電 圖6.2.1弱電控制強(qiáng)電簡(jiǎn)單電路圖此圖通過(guò)05V的電壓使發(fā)光二極管發(fā)光，發(fā)出的光使光電三極管激活，從而使繼電器線圈產(chǎn)生電壓，而和線圈并聯(lián)的二極管，意在保護(hù)光電三極管不被擊穿。繼電器線圈中產(chǎn)生電壓以后就可以控制接有負(fù)載的強(qiáng)電系統(tǒng)了。6.3 軟件設(shè)計(jì)圖6.3.1 軟件主流程圖此實(shí)驗(yàn)從接通電源開(kāi)始，由程序控制，通過(guò)ADC0809采集電壓在將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入到AT98S52中，通過(guò)AT89S52中的一系列中斷過(guò)程（數(shù)據(jù)處理過(guò)程），最后將調(diào)節(jié)的占空比比值通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。圖6.3.2 中斷流程圖7 調(diào)試分析在調(diào)試的過(guò)程中，曾經(jīng)許多次都調(diào)不出理想中的狀態(tài)，硬件的焊接上也出過(guò)不少問(wèn)題，不是焊多了就是把不該焊接的地方給焊接上了，還有就是焊接松動(dòng)了，后來(lái)不斷的試一次，檢查一次，在修改，問(wèn)題終于慢慢少了 ，最后才把整個(gè)板子焊接好。還有就是調(diào)示波器的波形，這本來(lái)是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事情，但是由于學(xué)校示波器的型號(hào)比較老，而且精確度也不是很高，所以也費(fèi)不少勁，不過(guò)還算好，現(xiàn)象最終還是調(diào)試出來(lái)了。軟件方面，主要的問(wèn)題出在程序上，由于自己對(duì)單片機(jī)的編程不是很精通，所以編這個(gè)程序很費(fèi)了些力，請(qǐng)教老師和自己看書(shū)，在各方面的幫助下，最終才完成的。但最后編出來(lái)的程序還是出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，后也經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的修改才完全正確了。8 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析此實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程中，就用了一塊電路板，1個(gè)ADC0809，1個(gè)AT89S52單片機(jī)片子，另外還有一個(gè)三位LED數(shù)碼管，在加上一些導(dǎo)線，然后焊接起來(lái)就完成了。這些實(shí)驗(yàn)材料在市場(chǎng)上的購(gòu)買(mǎi)價(jià)格都很便宜，即成本很低。而一但實(shí)驗(yàn)成功后所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益卻非常的大，因?yàn)楝F(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和大程度上都需要這方面的技術(shù)和產(chǎn)品，特別的實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速所帶來(lái)的優(yōu)越性更是使很多需要用到電動(dòng)機(jī)的高精密生產(chǎn)廠家爭(zhēng)相購(gòu)買(mǎi)。故此實(shí)驗(yàn)是一個(gè)投資小回報(bào)大的項(xiàng)目，完全可以投入研究和生產(chǎn)。結(jié) 論經(jīng)過(guò)了近三個(gè)月的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，在楊明鑑教授和付剛教授的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，我終于完成了脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)（PWM）的論文與模擬設(shè)計(jì)。從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，每一步對(duì)我來(lái)說(shuō)無(wú)疑是巨大的嘗試和挑戰(zhàn)，也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。還清楚的記得在剛接到這個(gè)課題時(shí)，心里很有點(diǎn)慌亂，由于當(dāng)初我們的單片機(jī)是考察課，自己在學(xué)習(xí)上也松懈了很多，導(dǎo)致了這一塊知識(shí)的缺失，而我本次設(shè)計(jì)的題目正是單片機(jī)類(lèi)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。帶著這樣的困難我開(kāi)始了不斷地學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)：去圖書(shū)館查閱相關(guān)資料、上網(wǎng)去了解課題相關(guān)的最新動(dòng)向、復(fù)習(xí)匯編語(yǔ)言和一些主要芯片的知識(shí)，經(jīng)過(guò)自己的努力和老師的引導(dǎo)，課題的主體框架漸漸形成了。在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了更大的困難，如數(shù)碼顯示不正確，硬件內(nèi)部接線模糊等等，在自己的努力和老師同學(xué)的幫助下一一的解決了這些問(wèn)題，最終完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。應(yīng)該說(shuō)收獲是豐盛的，在這個(gè)過(guò)程中不僅彌補(bǔ)了我在單片機(jī)知識(shí)上的空缺，更鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，勇敢面對(duì)，解決問(wèn)題的能力，在這一個(gè)個(gè)循環(huán)往復(fù)的過(guò)程中，更提高了自己思考問(wèn)題的能力。雖然我的設(shè)計(jì)作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多不足之處，但我仍然心里有一種莫大的幸福感和成就感，這種感覺(jué)是很奇妙的。因?yàn)槲覍?shí)實(shí)在在地走過(guò)了一個(gè)完整的設(shè)計(jì)所應(yīng)該走的每一個(gè)過(guò)程，并且享受了每一個(gè)過(guò)程。 由于這是本人第一次完整的設(shè)計(jì)，加之水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不當(dāng)之處，還請(qǐng)各位老師給予批評(píng)、指正。致 謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，同時(shí)得到了學(xué)校的大力支持，給我提供了舒適的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)環(huán)境，在此表示衷心的感謝！感謝我的導(dǎo)師*教授和付剛教授，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成近3個(gè)月的時(shí)間里；幾乎每周都會(huì)給我引導(dǎo)思路，指出錯(cuò)誤，是我畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中最該感謝的人。 感謝*同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)，特別是在繪圖的過(guò)程中，他們給予了我很大的幫助。感謝*學(xué)長(zhǎng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)最后的一段時(shí)間里，幫我指出了實(shí)驗(yàn)中不少中致命性的錯(cuò)誤，使我順利的完成了此實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有太多可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)和朋友給予了我無(wú)言的幫助，在這里不能一一提及。僅在此向所有給予我?guī)椭呐笥褌冎乱宰钫\(chéng)摯的謝意。參考文獻(xiàn)1 馬淑華、王鳳文、張美金.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京郵電大學(xué)出版社，20072 楊立 . 微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù). 中國(guó)水利水電出版社， 20053 楊將新、李華軍.片機(jī)程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，20064 張振榮、毅平.片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù).人民郵電出版社，20005 張友德. 單片機(jī)微型機(jī)原理及應(yīng)用.復(fù)旦大學(xué)出版社，19916 王宗和.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與綜合訓(xùn)練.高等教育出版社，20057 湖漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社，19968 徐淑華.片機(jī)微型原理及應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19949 王曉明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制.北京航空航天大學(xué)出版社，2002附錄 總體連接圖（總體硬件連接圖見(jiàn)后大圖）附錄 程序清單;-ADDATA_BUS EQU P2 ;0809數(shù)據(jù)總線START EQU P3.5 ;接0809 STREOC EQU P3.6 ;接0809 EOCOE EQU P3.7 ;接0809 OEALE EQU P3.4 ;接0809 ALE;-DIS_BUS EQU P0 ;顯示段碼總線 ;-DIS1 EQU P3.2 ;顯示位碼線1DIS2 EQU P3.1 ;顯示位碼線2DIS3 EQU P3.0 ;顯示位碼線3;-PWM EQU P1.0 ;PWM輸出口;-;-;-定義其他寄存器-PWM_P EQU 30H ;PWM周期寄存器PWM_H EQU 31H ;PWM高電平寄存器;-;-定義AD寄存器-AD_DATA EQU 36H ;AD 寄存器;-;-與顯示相關(guān)寄存器-DISPLAY_NUM_1 EQU 5BH ; 數(shù)碼管1顯示的數(shù)值寄存器DISPLAY_NUM_2 EQU 5CH ; 數(shù)碼管2顯示的數(shù)值寄存器DISPLAY_NUM_3 EQU 5DH ; 數(shù)碼管3顯示的數(shù)值寄存器;-DISPLAY_CODE_1 EQU 61H ; 數(shù)碼管1段碼寄存器DISPLAY_CODE_2 EQU 62H ; 數(shù)碼管2段碼寄存器DISPLAY_CODE_3 EQU 63H ; 數(shù)碼管3段碼寄存器;-;-主程序入口-ORG 0000H ;主程序入口地址 SJMP MAIN ;跳至主程序ORG 000BH ;T0中斷入口地址 LJMP INT_T0 ;跳至中斷子程序MAIN: MOV SP,#70H SETB DIS1 SETB DIS2 SETB DIS3 LCALL INIT_T0MAIN_LOOP: LCALL GETADDATA ;采集AD MOV A,AD_DATA MOV B,#101 MUL AB MOV PWM_H,B ;數(shù)據(jù)處理 LCALL PROCESSDISPLAYDATA LCALL DISPLAY ;顯示 LJMP MAIN_LOOP;-;-;模數(shù)轉(zhuǎn)換;-GETADDATA: SETB ALE NOP NOP CLR ALE SETB START SETB EOC MOV R5,#2 LCALL DELAY CLR START ;CLR EOC JNB EOC,$ SETB OE ; MOV ADDATA_BUS,#0FFH MOV R5,#3 LCALL DELAY MOV AD_DATA,ADDATA_BUS RET;-;處理顯示數(shù)據(jù);-PROCESSDISPLAYDATA: MOV DPTR,#NIXIETABLE ;- MOV A,PWM_H MOV B,#100 CLR C DIV AB MOV DISPLAY_NUM_1,A MOV A,B MOV B,#10 CLR C DIV AB MOV DISPLAY_NUM_2,A MOV DISPLAY_NUM_3,B ;- MOV A,DISPLAY_NUM_1 MOVC A,A+DPTR MOV DISPLAY_CODE_1,A ;- MOV A,DISPLAY_NUM_2 MOVC A,A+DPTR MOV DISPLAY_CODE_2,A ;- MOV A,DISPLAY_NUM_3 MOVC A,A+DPTR MOV DISPLAY_CODE_3,A RET;=;顯示;-DISPLAY: MOV DIS_BUS,DISPLAY_CODE_1 CLR DIS1 MOV R5,#1 LCALL DELAY SETB DIS1 ;- MOV DIS_BUS,DISPLAY_CODE_2 CLR DIS2 MOV R5,#1 LCALL DELAY SETB DIS2 ;- MOV DIS_BUS,DISPLAY_CODE_3 CLR DIS3 MOV R5,#1 LCALL DELAY SETB DIS3 RET;=;=;延時(shí)程序;-DELAY: MOV