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程序中改变PWM信号的占空比就可以改变电机的运转速度,由ECCP模块产生的周期是2ms,占空比可调的方波信号,通过设置ECCP模块可以得到高电平可调的数值范围在0-250之间,程序中定义MotorPWMData变量用来存储该数值。将该变量参数传给Motor_Control()即可实现对电机速度的控制。而按键调节的是PWM信号的占空比,其数值变化范围0-100之间,需要将0-100之间的占空比数值转成0-250之间的数值。 4.3.8 LCD显示模块
LCD显示驱动单独做成一个源程序文件和头文件,可以方便以后其他模块或其他应用程序的调用。在LCD显示驱动模块中主要是LCD初始化函数LCD_Initize()、写LCD命令函数Write_LCD_Command()、写LCD数据函数Write_LCD_Data()和LCD字符的显示函数LCD_Dispstr()。
4.3.8.1 LCD初始化函数
LCD模块在系统上点必须进行初始化,主要包括对接口数据的总线长度、显示行数、字体类型和光标的模式控制等。整个初始化过程如图4.3.8.1所示。
图4.3.8.1 LCD初始化框图
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4.3.8.2 LCD字符串显示字符
TS1620可以显示两行16列ASCII码,其对应的第一行的首行地址是80H;第二行的首地址是C0H,送字符串到LCD上显示,需要定位将字符串显示在第X行和第Y列上,显示的字符串不能超过该行的最大列。详细的函数代码见16x2LCDDriver.c源文件。
4.3.9转速测量子程序
常用的光栅测速方法有三种:测频法(M法)、测周法(T法)和测频测周法(M/T 法)
M/T法测速是将M法和T法测速结合起来的一种测速方法。它在M法的基础上,以时间Tc之后再输出第一个脉冲为止的时间为检测时间。当转速较高时使用M法,当转速低时使用T法,所以在很宽的测速范围内精度都较高。
本系统采用M/T法则测速。设置PIC单片机内的定时器/计数器TMRI模块工作于计数器模式;TMRO工作于定时器模式,并且在超时溢出时向CPU发送中断请求在TMRO定时期间TMRI对输入的脉冲进行计数,在中断过程中对计入的脉冲数进行处理,获得转速数据。
在系统整个测速过程中,由TMR1的外部脉冲计数过程,由TMR0定时1s,当TMR0定时1s时间到,则TMR1停止外部计数,读取TMR1L和TMR1H单元的内容存储到MyTMR1结构体中,并分析该TMR1计数频率是否超过设置的阀值,则直接以TMR1计数的脉冲为电机速度;若未超过阀值,则转到测周算法来测量电机速度。此时,启动INT0的外部中断和TMR3的标准时钟计数。当INT0捕获到脉冲的两个上升边沿时就进行速度计算。
4.4本章小结
本章采用模块化设计思想;单片机程序用C语言编写;对系统主程序的流程进行了分析;说明各模块的功能;最后调试通过,实现了各部分功能。
5系统抗干扰
5.1引言
电子电路的抗干扰技术在电路设计中占有重要的地位,对系统是否正常工作有着决定作用。
5.2抗干扰技术
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5.2.1干扰及干扰抑制
干扰现象是电路调试和设计时必须考虑和重点解决的问题。不同电路其干扰源千差万别,干扰传播途径也多种多样,干扰现象也各不相同,但它们仍有共性。
本系统在设计和调试中就考虑了这些共性因素,并结合本系统具体工作环境和各部分功能电路,采取了必要的抗干扰措施,取得了较理想的效果。
本系统电路的干扰来源主要来自系统内部,即电源电路干扰、地线干扰、数字电路对模拟电路造成的干扰。电源干扰和地线干扰是所有电路设计都必须考虑的因素,本文也不例外,当然必须考虑。合理选择良好的电源和地线连接方式是电路可靠工作的重要保证,许多干扰源都是通过电源和地线产生的,其中地线引起的噪声干扰最大。
因为本文电路既包括模拟电路也包括数字电路,而数字电路运行时输入和输出信号均只有两种状态,即高电平和低电平,且这两种电平的翻转速度很快,同时,由于数字电路基本上以导通或截至方式运行,工作速率比较高,故会对电路产生高频浪涌电流,可能会导致电路工作不正常;而数字电路的输入输出波形边沿很陡,含有极丰富的频率分量,这对模拟电路来说,无疑是一个高频干扰源。为了消除以上可能出现的干扰,本系统在设计和调试过程中反复尝试比较,最终采取如下措施,消除了系统干扰。
(l)合理布置电源滤波、退藕电容。 (2)将数字电路与模拟电路分开。 (3)合理设计地线。
(4)尽量加粗接地线和电源线。 5.3本章小结
本章讨论了系统的干扰现象进了分析,并从软硬件两方面讨论了解决系统干扰的方法;最后讨论了本系统的扰及其预防措施。
6结论
6.1工作总结
论文对直流电机转速控制系统的设计和实现做了大量的工作,从开始的方案、软硬件的设计到组装调试以及最后的系统功能实现,整个系统基本上是我独立完成。本论文主要研究和创新在于:
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(l)针对系统的技术要求,提出采用以PIC单片机为核心的控制方案;完成各类芯片的合理选型;
(2)利用PIC18F458A系列单片机作为控制的核心,完成了以PIC单片机为控制系统核心的硬件设计,完成了输入模块、输出模块以及外围电路等模块的设计 ,实现了系统的预定功能。
(3)对PICI8F458A系列单片机的软件设计和实现方法以及部分关键技术进行了探索研究,给出了以PIC单片机作为整个控制系统为核心的整体软件设计思路,并在MPLAB一IDE软件集成开发环境下,完成了整个软件系统的模块化结构设计。
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参考文献
1、王兆安,黄俊.电力电子技术(第4版)[M].北京:机械工业出版社,2000. 2、康华光,模拟电子技术基础(第4版)[M]. 北京:高等教育出版社,2004.5. 3、康华光,数字电子技术基础(第4版)[M]. 北京:高等教育出版社,2004.5.
4、刘和平.单片机C语言编译器及其应用——基于PIC18F系列 [M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2007.4.
5、刘和平等.PIC18Fxxx单片机程序设计及应用 [M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2005.2.
6、刘和平等.PIC18Fxxx单片机原理及接口程序设计 [M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2004.8.
7、陈伯时. 电力传动自动控制系统[M]. 北京:机械工业出版社,2004.6.
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致谢
真诚感谢我的导师给我的无私帮助和谆谆教导。王老师治学严谨、孜孜以求、一丝不苟、兢兢业业,严以律己、宽以待人,这对我养成认真踏实的工作作风和虚心钻研的学习态度尤为有益。另外,许多代课老师老师也给予了我莫大的帮助,在学业和生活中给予我无私的关怀和指引。本论文的撰写正是在他们的悉心指导和关心下完成的,从开始整体方案的选择、方案的制定、工作实施到论文的修改无不渗透着他们的心血。他们渊博的知识、卓越的才智、严谨的治学精神和求实创新的工作作风使我受益非浅;他们对我的教诲、关心和培养使我对以后的工作充满信心。借此论文完成之际,谨向他们致以崇高的敬意和诚挚的感谢!
在设计过程中,我查阅了大量的图书资料以及网络上的资料,包括机械零件、材料力学、几何量公差与测量、机械制图、机械手设计基础等等,尤其是在从对各类设计手册的查阅中,我的知识面得到了很大的提高;通过对该课题的独立设计,使我对机械知识有了一个更加深入的了解,对机械这门学科有了进一步的理解。也使我独立设计的能里有了极大的提高。
当然,由于本人设计水平有限、在课程中没有接触过机械手的相关课程,实际经验的不足,以及时间上的限制,在设计中难免存在一些错误。恳请老师给予以批评以及指正。
感谢所有在学校期间给我关心和帮助的老师、同学和朋友们。
陈俏俏 2014年4月1日
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