畢業(yè)設計--基于單片機的直流調速控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　課題名稱：基于單片機的直流調速控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　一、課題訓練內容</b></p><p>　　(2) 培養(yǎng)學生進行單片機工程開發(fā)的能力，制定工作計劃和協(xié)調組織的能力；</p><p>　　(3) 培養(yǎng)學生運用所學知識，選取合適器件，

2、解決實際工程問題的能力；</p><p>　　(4) 培養(yǎng)學生設計復雜硬件電路的能力，使用portel做圖的能力；</p><p>　　(5) 培養(yǎng)學生設計模塊化軟件的能力；</p><p>　　(6) 培養(yǎng)學生撰寫文檔及表格的能力；</p><p>　　(7) 培養(yǎng)學生閱讀英語文獻和翻譯的能力。</p><p>　　

3、鞏固和加深對模擬電路、數(shù)字電路、單片機等基礎理論、基本技能的認識與掌握，了解和熟悉一些基本傳感器的工作原理及其使用方法，并對專業(yè)前沿知識有初步認識和關注。</p><p>　　培養(yǎng)學生自主學習、獨立思考的能力。</p><p>　　培養(yǎng)學生綜合運用基礎知識和基本技能進行分析問題和解決實際問題的能力，將理論與實踐結合，并且熟悉專業(yè)軟件工具的使用方法，如KEIL軟件調試方法、Cadence c

4、apture繪原理圖和Cadence Allegro繪PCB的使用方法</p><p>　　培養(yǎng)學生的設計計算、工程繪圖、實驗方法、數(shù)據(jù)處理、文件編輯、文字表達、文獻查閱等設計開發(fā)能力；熟悉Microsoft Office、Cadence、KEIL C51，REALVIEWMDK等專業(yè)軟件應用以及外文資料的閱讀和翻譯，使學生初步掌握科學研究的基本方法。</p><p>　　培養(yǎng)學生利用單片

5、機進行應用系統(tǒng)開發(fā)的能力，掌握單片機應用系統(tǒng)設計的一般方法和步驟，達到能夠進行單片機系統(tǒng)設計的目的。熟悉和掌握MCS51單片機并以此擴展的STM32F103F單片機的調試方法以及系統(tǒng)設計，了解無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕痉椒ê凸ぷ髟?，及其系統(tǒng)設計流程和設計方法。</p><p>　　使學生樹立符合國情和生產實際的正確設計思想和觀點，培養(yǎng)嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識、善于與他人合作的工作作風。&l

6、t;/p><p>　　二、設計（論文）任務和要求（包括說明書、論文、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質量等具體要求）</p><p>　　(1) 查閱課題相關參考文獻、技術資料，做好備份，以便以后查找。學習設計原理圖和使用portel；</p><p>　　(2) 第四周前上交畢業(yè)設計開題報告一份。開題報告內容與學校模板要求一致，字數(shù)不少于2000字；經(jīng)指導教師檢查合

7、格后才能進行后續(xù)工作；</p><p>　　(3) 完成原理設計，合理選擇模塊和元器件，繪制原理圖。完成硬件電路板的繪制和軟件的編寫；</p><p>　　(4) 完成畢業(yè)設計論文，字數(shù)不少于15000字。論文應包括中文摘要、英文摘要、目錄、正文、參考文獻、附錄（可無）、致謝7個部分；具體每一部分的格式嚴格按照學校教務處模板的規(guī)定。</p><p>　　三、畢業(yè)設計

8、（論文）主要參數(shù)及主要參考資料</p><p><b>　　1、主要設計功能：</b></p><p>　　(1) 使單片機可以控制直流電機的正轉</p><p>　　(2) 使單片機可以控制直流電機的反轉</p><p>　　(3) 使單片機可以控制直流電機的正轉時的加速和減速</p><p>

9、　　(4) 使單片機可以控制直流電機的反轉時的加速和減速</p><p><b>　　2、主要參考資料</b></p><p>　　[1] 康華光.模擬電子技術基礎（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.5.</p><p>　　[2] 康華光.數(shù)字電子技術基礎（第4版）[M]. 北京：高等教育出版社，2004.5.</p&g

10、t;<p>　　[3] 劉和平.單片機C語言編譯器及其應用——基于PIC18F系列 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社，2007.4.</p><p>　　[4] 陳伯時.電力傳動自動控制系統(tǒng)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.6.</p><p>　　[5] 張振利.數(shù)字式直流調速裝置的設計[N].江西電力職業(yè)技術學院學報，2004.</p><

11、;p>　　[6] 雷小平.單片機實現(xiàn)的雙閉環(huán)數(shù)字直流調速系統(tǒng)[N].無線點通訊技術，2000.</p><p>　　[7] 羅寧.淺談單片機在直流拖動系統(tǒng)中的應用[N].水利電力機械，2000.</p><p>　　[8] 張興華.交直流傳動技術實訓教材[M]. 北京：科學出版社,2003.</p><p>　　[9] 范正翹.電力傳動與自動化控制系統(tǒng)[M].

12、北京航空航天大學出版社,2003.</p><p>　　四、畢業(yè)設計（論文）進度表</p><p>　　武漢科技學院畢業(yè)設計（論文）進度表</p><p>　　注：1.本任務書一式兩份，一份院（系）留存，一份發(fā)給學生，任務完成后附在說明書內。</p><p>　　2.“實際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項均要求打印，打印字體

13、和字號按照《武漢科技學院畢業(yè)設計（論文）規(guī)范》執(zhí)行。</p><p>　　武漢科技學院畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文設計是一套基于PIC單片機的直流電機控制器，作為其配套的試驗裝置。論文根據(jù)系統(tǒng)的要求完成了整體方案設計和系統(tǒng)選型，針對所設計的控制方案對控制系統(tǒng)的軟、硬件設計作了詳

14、細論述。硬件部分先作了整體設計，然后介紹了以PIC16F458單片機為核心的硬件構成，對鍵盤電路、測量電路、顯示電路等作了詳細闡述;軟件部分采用模塊化設計思想，編制了各個模塊的流程圖。論述了軟件的設計思想和方法;實現(xiàn)了對直流電動機轉動參數(shù)的設置、啟動、停止、加速、減速和顯示等功能。利用PIC系列芯片進行低成本直流電動機控制系統(tǒng)的設計，能夠簡化系統(tǒng)構成、降低系統(tǒng)成本、增強系統(tǒng)性能、滿足更多應用場合的需要。</p><p

15、>　　針對直流電機運行環(huán)境惡劣、干擾嚴重的特點，從系統(tǒng)的硬件設計、軟件設計等多方面進行抗干擾的綜合考慮，并利用多種軟件和硬件技術來提高和改善系統(tǒng)的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性和實用性。</p><p>　　關鍵詞：直流電機、PIC單片機、速度控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This

16、design is a system of DC motor multiple speeds Based on PIC MCU is designed，as its necessary test equipment. It finished the total Project design of system and model selection .The hard ware and software design of the sy

17、stem according to the Preceding solutions are discussed detailed. For the hardware Part after a dissertation on the whole design，the core hardware of the control system is the PIC MCU，the Paper introduced the details of

18、some hardware Problem，including input circuit of keyboa</p><p>　　Aiming at the characteristic of bed environment and serious disturbance，many kinds of software and hardware technology are applied to improve

19、systematic anti-interference ability， which comprehensively improve systematic dependability and Practicability.</p><p>　　It has been Proved by experiments that this system can make the high Precise and mult

20、iple speed motor control come true. Stepping out the Performance index is realize Now this system has been Put into experiment.</p><p>　　Keywords：DC Motor、PICMCU、Speeds Control</p><p><b>　

21、　1 緒論12</b></p><p><b>　　1.1 引言12</b></p><p>　　1.2 直流電機調速系統(tǒng)的發(fā)展13</p><p>　　1.3 直流電機基本調速方法14</p><p>　　1.4 PWM調速方案的優(yōu)越性16</p><p>　　2 系統(tǒng)方案

22、設計17</p><p>　　2.1 直流電機的能量轉換和特性曲線17</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案19</p><p>　　2.3 系統(tǒng)器件型號選擇20</p><p>　　2.4 單片機選型21</p><p>　　2.5本章小結26</p><p>　　3 硬件電路

23、設計26</p><p><b>　　3.1 引言26</b></p><p>　　3.2 H橋電路PWM控制電路27</p><p>　　3.3放大電路的連接電路29</p><p>　　3.4鍵盤輸入電路30</p><p>　　3.5電源電路30</p><p

24、>　　3.6復位和時鐘電路31</p><p>　　3.7顯示電路32</p><p>　　3.8轉速測量電路設計33</p><p>　　3.9本章小結34</p><p>　　4系統(tǒng)軟件設計35</p><p><b>　　4.1引言35</b></p><

25、;p>　　4.2系統(tǒng)應用程序設計35</p><p>　　4.3直流電機轉速控制器的軟件設計35</p><p>　　4.4本章小結47</p><p><b>　　5結論47</b></p><p>　　5.1工作總結47</p><p><b>　　1 緒論</

26、b></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　目前，自動化控制系統(tǒng)在各行各業(yè)都得到了廣泛的應用和發(fā)展，其中，直流調速系統(tǒng)更是在現(xiàn)代化生產中起著重要作用。無論是工農業(yè)生產、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸、航天航空、還是在日常生活中的家用電器都大量的使用了電氣傳動系統(tǒng)，車輛、電梯、機床、造紙機械等電氣傳動系統(tǒng)都有調速要求。為了滿足運行、生產、

27、工藝的要求往往需要進行調速控制:為了減少運行損耗，節(jié)約電能也需要對電機進行調速。電機調速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動機三大部分組成。</p><p>　　1957年，晶閘管問世，到20世紀60年代，已產生出成套的晶閘管整流裝置，使變流技術產生了根本性的變革。同時，控制電路實現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技術的應用，使直流調速系統(tǒng)的性能指標大幅提高，應用范圍不斷擴大。直流調速技術走向成熟化、完善化、系

28、列化、標準化，在可逆脈寬調速、高精度的電氣傳動領域中仍然難以替代。</p><p>　　直流電機脈沖寬度調制系統(tǒng)PWM產生于20世紀70年代中期，最早用于不可逆、小功率驅動。近十多年來，由于晶體管器件水平的提高和電路技術的發(fā)展，同時又因出現(xiàn)了寬調速永磁直流電機。他們之間的結合促使PWM技術高速發(fā)展。為設計高性能直流控制系統(tǒng)提供了基礎。</p><p>　　本文利用PIC單片機為核心,研究設

29、計了一套基于PIC單片機的直流電機PWM調速系統(tǒng)。從直流調速系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了單閉環(huán)直流 PWM調速系統(tǒng)的數(shù)學模型。用微機硬件和軟件發(fā)展的最新成果，探討一個將微機和電力拖動控制相結合的新的控制方法，研究工作在對控制對象全面回顧的基礎上，重點對控制部分展開研究，它包括對實現(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外設接口豐富，運算速度快的特點，采取軟件和硬件相結合的措施，實現(xiàn)對轉速閉環(huán)調速系統(tǒng)的控制。在微機控制方面，討論

30、了顯示、PWM、光電編碼盤測速的原理,并給出了軟、硬件實現(xiàn)方案。該方案以驅動芯片與一些外圍電路。通過實時測試，調節(jié)電動機的轉速，此調速系統(tǒng)可獲得快速、精確的調速效果。</p><p>　　1.2 直流電機調速系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　直流電氣傳動系統(tǒng)中需要有專門的可控直流電源，常用的可控直流電源有以下幾種:第一，最初的直流調速系統(tǒng)是采用恒定的直流電壓向直流電動機電樞供電，通過改變電樞

31、回路中的電阻來實現(xiàn)調速。這種方法簡單易行，設備制造方便，價格低廉。但缺點是效率低、不能在較寬范圍內平滑調速，所以目前極少采用。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機—電動機(也稱為旋轉變流組)，配合采用磁放大器、電機擴大機、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調速性能，如有較寬的調速范圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉速變化率和調速平滑等。特別是當電動機減速時，可以通過發(fā)電機非常容易地將電動機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特性，

32、另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機—電動機調速系統(tǒng)的主要缺點是需要增加兩臺與調速電動機相當?shù)男D電機和一些輔助勵磁設備，因而體積設備較多、體積大、費用高、效率低、安裝需要地基、運行有噪聲、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—電動機系統(tǒng)，使調速性能指標又進一步提高。特別是它的系統(tǒng)快速響應性是發(fā)電機—電動機系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點:維修還是不太方</p><

33、p>　　隨著微電子技術的發(fā)展，微機功能的不斷提高以及電力電子、計算機控制技</p><p>　　術的發(fā)展，電氣傳動領域出現(xiàn)了以微機為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)。計算機的發(fā)展可</p><p>　　以使復雜的控制規(guī)律較方便的實現(xiàn)，以計算機為核心的數(shù)字控制技術成為自控領</p><p>　　域的主流，也給直流電氣傳動的發(fā)展注入了新的活力，使電氣傳動進入了更新的</p

34、><p><b>　　發(fā)展階段。</b></p><p>　　1.3 直流電機基本調速方法</p><p>　　直流電動機分為有換向器和無換向器兩大類。直流電動機調速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動機供電，通過改變電樞回路中的電阻來實現(xiàn)調速。這種方法簡單易行，設備制造方便，價格低廉；但缺點是效率低，機械特性軟，不能得到較寬和平滑的調速性能。該法只

35、適用在一些小功率且調速范圍要求不大的場合。30年代末期，發(fā)電機-電動機系統(tǒng)的出現(xiàn)才使調速性能優(yōu)異的直流電動機得到廣泛應用。這種控制方法可獲得較寬的范圍，較小的轉速變化率和調速性能。但此方法的主要缺點是系統(tǒng)重量大，占地多，效率低及維修困難。近年來，隨著電力電子的迅速發(fā)展，有晶閘管變流器供電的直流電動機調速系統(tǒng)以取代了發(fā)電機-電動機調速系統(tǒng)，它的調速性能遠遠超過了發(fā)電機-電動機調速系統(tǒng)。特別是大規(guī)模集成電路技術以及計算機的飛速發(fā)展，使直流電

36、動機調速系統(tǒng)的精度，動態(tài)性能，可靠性有了更大的提高。電力電子技術中的IGBT等大功率器件的發(fā)展取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調速系統(tǒng)。</p><p>　　直流電動機的轉速n和其他參量的關系可表示為</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　式---電樞供電電壓（V） </p><p>　　--

37、---電樞電流（A）</p><p><b>　　---勵磁磁通（)</b></p><p>　　R ---電樞回路總電阻（）</p><p>　　----電勢系數(shù)，，p為電磁對數(shù)，a為電樞并聯(lián)支路數(shù)，N為導體數(shù)。</p><p>　　由式1可以看出，式中三個參量都可以成為變量，只要改變其中一個參量，就可以改變電動機轉速

38、，所以直流電動機有三種調速方法：</p><p>　?。?）改變電樞回路總電阻</p><p>　?。?）改變電樞供電電壓</p><p>　?。?）改變勵磁磁通。</p><p>　?。?）采用大功率半導體器件的直流電動機脈寬調速方法</p><p>　　本設計采用大功率半導體器件的直流電動機脈寬調速方法</p

39、><p>　　其方法就是相當于直流電電壓降低，功率及轉速降低。脈寬調制（PWM）是調整脈沖的寬度而不是頻率?！懊}沖寬了”指的是高電平時間長了，低電平時間短了，是通過改變電機電樞電壓接通時間和通電周期的比值（即占空比)來控制電機速度，這種方法稱為脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation）簡稱PWM。即供電電壓是寬度可調的脈沖電壓，當脈沖最寬時，相當于直流電，功率最大，轉速最高。脈沖寬度減脈沖頻率并沒有

40、變。脈寬調制并不是直接調整電機的速度，而是改變電機的功率或扭矩。扭矩大了，換向加快，轉速就提高了。</p><p>　　調速原理如圖1所示。通過控制脈沖占空比來改變電機的電樞電壓。改變占空比的方法有3種：</p><p>　?。?）定寬調頻法，這種方法是保持不變，只改變，這樣周期（即頻率）也改變；</p><p>　?。?）調寬調頻法，保持不變，而改變，這樣也使周期

41、（即頻率）改變； （3）定頻調寬法，這種方法是使周期（即頻率）不變，而同時改變和。</p><p>　　由于前二種方法是改變周期（或頻率），當控制頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時，將會引起振蕩，用的比較少，因此本系統(tǒng)用的是定頻調寬法。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加。電機斷電時，轉速逐漸減小。只有按一定規(guī)律，改

42、變通電時間，即可實現(xiàn)對轉速的控制。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.4 PWM調速方案的優(yōu)越性</p><p>　　自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調制的高頻開關控制方式，形成了脈寬調制變換器—直流電機調速系統(tǒng)，PWM的H型屬于調壓調速，PWM的H橋能實現(xiàn)大功率調速；國內的超大功率調速還要依

43、靠可控硅實現(xiàn)可控整流來實現(xiàn)直流電機的調壓調速。本設計采用直流極式控制的橋式PWM變換器。與V-M系統(tǒng)相比在很多方面有較大的優(yōu)越性：</p><p>　　主電路線路簡單，需用的功率器件少。</p><p>　　開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電極損耗及發(fā)熱都較小。 </p><p>　　低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調速范圍寬，可達1:20000左右。</p>

44、<p>　　若是與快速響應的電機配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應快，動態(tài)抗干擾能力強。</p><p>　　功率開關器件工作在開關狀態(tài)，通道損耗小，當開關頻率適中時，開關損耗也不大，因而裝置效率高。</p><p>　　直流電機采用不控整流時，電網(wǎng)功率因素比相控整流器高。</p><p>　　由于由以上優(yōu)點直流PWM系統(tǒng)應用日益廣泛，特別在中、小容量的高動

45、態(tài)性能中。已完全取代了V--M系統(tǒng)。為達到更好的機械特性要求，一般直流電動機都是在閉環(huán)控制下運行。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉速負反饋和電流截至負反饋。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)方案設計</b></p><p>　　2.1 直流電機的能量轉換和特性曲線</p><p>　　電能經(jīng)過直流電機，產生損耗，剩下的轉化為機械能（如圖2.1）<

46、;/p><p>　　電機的功率守恒公式：</p><p><b>　　詳細：</b></p><p>　　在這能量轉化過程中，有兩個特性參數(shù)是至關重要的。</p><p>　　速度常數(shù)：指速度n和線圈感應電壓之間的關系：</p><p><b>　　公式如下:</b></p

47、><p>　　轉矩常數(shù)：聯(lián)系機械轉矩M和電流I之間的關系：</p><p><b>　　公式如下:</b></p><p>　　速度常數(shù)和轉矩常數(shù)有如下關系:</p><p>　　用轉矩M和轉矩常數(shù)來表示電流，可得如下關系：</p><p>　　考慮到和之間的關系，公式進化為:</p>

48、<p>　　上式便是直流電機的轉速、轉矩、電阻、轉矩常數(shù)和速度常數(shù)之間的關系。轉矩單位是N.m；電流單位是A；速度單位是rpm；電壓單位是V。</p><p>　　轉速n--轉矩M曲線：表述的是在一恒定電壓U下電機的機械表現(xiàn)。</p><p>　　兩點法作圖:空載轉速n（電機在額定電壓、空載的情況下的轉速）和堵轉轉矩(電機在堵轉條件下的轉矩值)。</p><p

49、>　　空載轉速與堵轉轉矩將隨著給定電壓的改變而成線性關系。</p><p>　　空載轉速與電壓有如下關系:</p><p>　　如圖2.2所示。轉速n--轉矩M曲線的斜率，是一項體現(xiàn)電機性能的重參數(shù)，與電壓無關。</p><p><b>　　有如下關系:</b></p><p>　　直流電機的速度與轉矩間的關系可用

50、下式表示:</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案</p><p>　　系統(tǒng)總體方案如圖2.3（系統(tǒng)功能要求和技術指標見1.3）</p><p>　　圖2.3直流電機調速系統(tǒng)結構圖</p><p>　　PIC單片機為本系統(tǒng)的控制核心，通過電腦設置下載

51、到單片機。由單片機輸出二進制控制量，經(jīng)D/A轉換電路將對應模擬電壓送到直流伺服放大器的設定值輸入端。放大器根據(jù)輸入的模擬電壓輸出對應的電壓來控制直流電機的轉速。直流電機同軸的光電編碼器E輸出A、B兩路方波信號送到整形電路，通過整形電路送到單片機用于測量轉速。不斷比較設定值和實際值，根據(jù)比較獲得的誤差調節(jié)放大器的輸出電壓。顯示部分顯示各段設定的時間值、轉速值和測量的轉速值；單片機主要完成參數(shù)設置、轉速測量、參數(shù)顯示和控制輸出等功能。<

52、;/p><p>　　2.3 系統(tǒng)器件型號選擇</p><p>　　2.3.1光電數(shù)字編碼器型號選擇</p><p>　　maxon集團的數(shù)字MR，參數(shù)如下表</p><p>　　2.3.2放大器芯片型號選擇</p><p>　　采用專用驅動芯片IR2111對IRF530進行柵極驅動。IR2111內置自舉工作單元，柵極驅動電

53、壓范圍寬，單通道施密斯邏輯輸入，輸入與TTL和CMOS電平兼容，高端輸出與輸入相同，低端輸出經(jīng)死區(qū)時間調整后與輸入反向，可同時驅動同一橋臂上的兩只功MOSFET。</p><p>　　IR2111的懸浮自舉技術是指，不管功率開關器件源極電壓多少，通過自舉電容和自舉二極管的工作，總能保證待驅動功率器件的柵極與源極之間的電壓為10-20V，即能驅動該功率器件正常工作。IR2111內置的自舉工作工作單元本質上是電荷泵電

54、路，電荷泵電路的簡單自舉原理介紹如下：</p><p><b>　　圖4自舉原理</b></p><p>　　如圖４所示，電容Ｃ的a端通過二極管Ｄ接，電容C的b端接幅值的方波。當b點點位為O時，D到通，開始對電容C充電，直到節(jié)點ａ的電位達到（假設二極管Ｄ為理想二極管）；當ｂ點電位上升至高電平時，因為電容兩端電壓不能突變，此時ａ點電位上升為，所以，ａ點電壓就是一個方波，

55、最大值是，最小值是，可見輸出端電壓平均值將高于，其波形就跟隨輸入波形的變化而變化，但始終維持一個穩(wěn)定的差值，實現(xiàn)自舉。</p><p><b>　　2.4 單片機選型</b></p><p>　　目前國內在使用單片機作控制系統(tǒng)的微處理器時多選擇51系列或Motorola系列單片機，而本系統(tǒng)選用的PIC系列單片機在多個方面較其它系列單片機更有優(yōu)越性。下面對PIC單片機作

56、較詳細介紹。</p><p>　　2.4.l　PIC單片機與其他單片機的比較</p><p>　　當今世界上涌現(xiàn)出各種各樣的單片機，目前應用較廣的主要有美國Intel公司開發(fā)和生產的MCS一51，MCS一96系列、臺灣ICSI公司的8051系列、美國Motorola公司的MC68系列和美國Microchip公司的PIC系列等，其中各個系列的單片機都有其各自的優(yōu)點，與其它系列相比，美國Mic

57、rochip公司近幾年推出的系列PIC單片機，它的最大優(yōu)點表現(xiàn)在引腳少、功能強、可直接帶LED負載:具有低耗能工作方式，較簡便地實現(xiàn)掉電保護;外圍配置簡單、明晰、提高了整機的可靠性;并且具有較強的抗干擾性，大大提高了抵御外界的電磁干擾和本機控制電路的電磁干擾的能力，從而提高了工業(yè)電腦自動控制器的適應能力，以下分幾個方面通過與其它類型單片機的比較來說明它的優(yōu)越之處。</p><p><b>　　(l)哈佛

58、總線結構</b></p><p>　　PIC系列單片機在架構上采用了與眾不同的設計手法，PIC系列單片機不僅采用了哈佛體系結構(也就是兩種存儲器位于不同的邏輯空間里，這種架構的微控制器、微處理器、數(shù)字信號處理器或者微型計算機系統(tǒng)，稱為哈佛體系結構)，而且還采用了哈佛總線結構。在PIC系列單片機中采用的這種哈佛總線結構，就是在芯片內部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且采用不同的寬度，這樣做的好處是，便于實現(xiàn)

59、指令提取的“流水作業(yè)”，也就是在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進行取指令操作;便于實現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化，從而有利于提高CPU執(zhí)行指令的速度。在一般的單片機中，指令總線和數(shù)據(jù)總線是共用的(即分時復用)Motorola公司開發(fā)的MC68HC05/08系列單片機，其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址(也就是兩種存儲器位于同一個邏輯空間里，這種架構的微控制器、微處理器、數(shù)字信號處理器或者微型計算機系統(tǒng)，稱為普林斯頓體系結構)，早期在國內

60、市場上最流行的單片機產品Intel開發(fā)生產的MCS一51系列單片機，其程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器雖然獨立編址;但是它們與CPU之間傳遞信息必須共用同一條總線，仍然擺脫不了瓶頸效應的制約，于是影響到C</p><p><b>　　(2)指令單字節(jié)化</b></p><p>　　因為數(shù)據(jù)總線和指令總線是分離的，并且采用了不同的寬度，所以程序器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM的尋址空間

61、(即地址編碼空間)是互相獨立的，而且存儲器度也不同。這樣設計不僅可以確保數(shù)據(jù)的安全性，還能提高運行速實現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化。在此所說的字節(jié)，特指PIC單片機的指令字節(jié)，是常說的8位字節(jié)。例如，PIC12C50X/PIC16CSX系列單片機的指令字節(jié)12位，PIC16C6X/PIC16C7X/PIC16CSX系列的指令字節(jié)為14位;PIC18FXXX系列的字節(jié)為16位。它們的數(shù)據(jù)存儲器全為8位寬。而MCS一51系列單片機的ROM和寬度都

62、是8位，指令長度從一個字節(jié)(8位)到3個字節(jié)長短不一。另外，PIC</p><p>　　微控制器的取指令和執(zhí)行指令采用指令流水線結構，當一條指令被執(zhí)行時允一條指令同時被取出，使得在每個時鐘周期內可以獲得的最高效率。其指令線結構見圖2.7。</p><p>　　(3)精簡指令集(RISC)技術</p><p>　　PIC系列單片機的指令系統(tǒng)(就是該單片機所能識別的全部

63、指令的集合，叫做指令系統(tǒng)或者指令集)只有35條指令。PIC系列單片機不僅全部指令均為單字節(jié)指令，而且絕大多數(shù)指令為單周期指令，以利于提高執(zhí)行速度。這給指令的學習、記憶、理解帶來很大的好處，也給程序的編寫、閱讀、調試、修改、交流都帶來極大的便利，真可謂“易學好用”。而MCS一51單片機的指令系統(tǒng)共有In條指令，MC68HCOS單片機的指令系統(tǒng)共有89條指令。</p><p><b>　　(4)尋址方式簡單

64、</b></p><p>　　尋址方式就是尋找操作數(shù)的方法。PIC系列單片機只有4種尋址方式(即寄存器間接尋址、立即數(shù)尋址、直接尋址和位尋址)，容易掌握，而MCS一51單片機則有7種尋址方式，68HC05單片機有6種尋址方式。</p><p><b>　　(5)代碼壓縮率高</b></p><p>　　IKB的存儲器空間，對于PIC

65、系列單片機則能夠存放的指令條數(shù)可達1024條。對于像MCS一51這樣的單片機，大約只能存放600條指令，而與幾種典型的單片機相比，PIC系列單片機是一種最節(jié)省程序存儲器空間的單片機。</p><p>　　(6)尋址空間設計簡潔</p><p>　　PIC系列單片機的程序、堆棧、數(shù)據(jù)三者各自采用互相獨立的尋址(或地址編碼)空間，而且前兩者的地址安排不需要用戶操心，這會受到大家的歡迎。而MC6

66、8HC05和MC68HCn單片機的尋址空間只有一個，編程時需要用戶對程序區(qū)、堆棧區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)和1/0端口所占用的地址空間作精心安排，這樣給開發(fā)人員在設計上帶來很大的麻煩。</p><p><b>　　(7)外接電路簡潔</b></p><p>　　與MCS一51系列及其它單片機相比，PIC單片機內集成了上電復位電路、1/0引腳上拉電路、看門狗定時器，尤其是集成了ADC模

67、塊和CCP模塊(輸入捕捉/輸出比較/脈寬調制)，可以最大程度的減少和免用外接器件，以便實現(xiàn)“純單片”化，這樣，不僅便于開發(fā)，而且還可以節(jié)省電路板空間和制造成本。</p><p><b>　　(8)存儲器容量大</b></p><p>　　PIC18F458系列單片機具有多達1536字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，多達256的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器，另外還有多達SKxl4字

68、節(jié)的可多次重復寫入的閃速FLASH程序存儲器。而MCS一51單片機只有4K字節(jié)的EEPROM。128字節(jié)RAM以及64K的外部數(shù)據(jù)、程序存儲器空間，無FLASH程序存儲器。</p><p>　　(9)定時器數(shù)目多、功能全</p><p>　　PIC系列單片機具有3個定時器:帶有8位預分頻器的8位定時器/計數(shù)器TMR0;帶有預分頻器的16位定時器/計數(shù)器TMR1，并且在休眠期間外部晶振/時鐘

69、可以工作;以及帶有8位周期寄存器、預分頻器和后分頻器的8位定時器/計數(shù)器TMR3。而MCS一51只有兩個16位的定時器/計數(shù)器。</p><p>　　(10)獨特具有的功能</p><p>　　PIC系列單片機具有兩個捕獲(Capture)、比較(Compare)、脈寬調制(PWM)模式、多通道10位A/D轉換器、帶有SPI和IZC的同步串行端口SSP、帶有9位地址檢測的同步異步接收發(fā)送器

70、USART(USART/SCI)、8位寬并行從屬端口(PSP)、有節(jié)電鎖定復位的節(jié)電檢測電路等;而MCS一51系列單片機沒有。</p><p>　　2.4.2 PIC18F458單片機的其它優(yōu)點</p><p>　　(1)CPU的性能特點</p><p>　　它有16位指令，8位寬數(shù)據(jù)通道，高達2MB的程序存儲器，4kB的數(shù)據(jù)存儲器，高達10MIPS的執(zhí)行速度。DC

71、-40MHz時鐘輸入，4-10MHz帶PLL鎖相環(huán)有源晶振/時鐘輸入；帶優(yōu)先級的中斷和8單周期硬件乘法器。</p><p>　　(2)外圍功能模塊特性</p><p>　　捕捉/比較/脈寬調制（PWM）（CCP）模塊；CCP引腳配置如下：捕捉輸入:16位，最大分辨率為6.25ns；比較單元：16位，最大分辨率為100ns；脈寬調制（PWM）輸出: 分辨率為1-10位；最高PWM頻率：88位

72、分辨率時為156kHz，10位分辨率時為39kHz。增強型CCP模塊具有標準型CCP模塊的所有特性，但它在先進的電機控制時還有如下特性：1，2，4路的PWM輸出；可選擇PWM的極性；可編程的PWM死區(qū)時間。</p><p><b>　　(3)運行速度高</b></p><p>　　PIC18F458由于采用了哈佛總線結構，以及指令的讀取和執(zhí)行采用了流水作業(yè)方式，使得P

73、IC18F458單片機運行速度大大提高，遠遠高于其它相同檔次的單片機。</p><p><b>　　(4)功耗低</b></p><p>　　PIC18F458單片機的功率消耗極低，是目前世界上低的單片機之一。在8MHz時鐘下工作時耗電不超過mA，在睡眠模式下耗電可以低到1mA以下。</p><p><b>　　(5)驅動能力強<

74、;/b></p><p>　　I/0端口驅動負載的能力較強，每個I/O引腳吸人和輸出電流的最大值可分別達到2mA和20mA，能夠直接驅動發(fā)光二極管LED、光電禍合器或者微型繼電器等。</p><p>　　(6)獨特的C語言開發(fā)環(huán)境</p><p>　　對于PIC18F458單片機，Microchip公司提供了“C語言編譯程序”，這樣用C語言這樣高級語言來進行程

75、序設計，可大大的提高了工作效率。與一般的C語言版本如Turbo C相比，作為單片機的開發(fā)語言，PICC增加了針對PIC單片機硬件本身的操作，如端口、引腳的輸入輸出、寄存器的位操作等。</p><p>　　(7)產品系列齊全、擁有高性能的高端產品</p><p>　　另外，必須說明的是，PIC系列單片機品種齊全、根據(jù)其指令的位數(shù)可分為初級產品、中級產品和高級產品，在以后的開發(fā)過程中，可根據(jù)具

76、體需要選擇單片機的型號。其高級產品一16位指令字系列的PIC17CXXX和PIC18CXXX。16位指令字系列是8位單片機中運行速度最快的，它具備一個指令周期內完成8位二進制乘法的能力，可以在一些需要高速運算的應用場合取代DSP數(shù)字信號處理器。再加上PIC17CXXX還具有豐富的I/0控制功能，并可以外接擴展EPROM和RAM，使它成為目前8位單片機中性能最高的品種之一，可被廣泛的應用于高中檔的電子設備中。而PIC18CXXX系列是一款

77、高性能、全靜態(tài)設計、內帶A/D轉換器的CMOS16位單片機，可應用于各種復雜和高性能的電子及工業(yè)控制。</p><p>　　正因為如此本課題選用PIC18F458單片機，為以后產品升級及個人能力的進一步提高都將帶來便利。</p><p><b>　　2.5本章小結</b></p><p>　　本章分析了直流電機的能量轉換和特性曲線;依據(jù)系統(tǒng)技術

78、要求進行了整體方案設計;分析了系統(tǒng)工作原理;依據(jù)系統(tǒng)技術要求和方案對直流電機、放大器、光電數(shù)字編碼器、PIC單片機等進行了選型。</p><p><b>　　3 硬件電路設計</b></p><p><b>　　3.1 引言</b></p><p>　　本系統(tǒng)在設計硬件電路時主要從以下原則出發(fā):</p>&l

79、t;p>　　(l)硬件電路設計與軟件設計相結合優(yōu)化硬件電路。一些由硬件實現(xiàn)的功能可用軟件來實現(xiàn)，反過來一些由軟件實現(xiàn)的功能也可用硬件來完成。用軟件來實現(xiàn)硬件的功能時，其響應時間比用硬件實現(xiàn)長，還要占用CPU時間。但是用軟件實現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結構，提高硬件電路的可靠性，還可降低成本。因此在本系統(tǒng)的設計過程中，在滿足可行性和實時性的前提下盡可能地將硬件功能用軟件來實現(xiàn)。</p><p>　　(2)可靠性

80、及抗干擾設計。根據(jù)可靠性設計理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長，而且所用芯片數(shù)量越少，地址、數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性就越少，因此單片機基本系統(tǒng)的設計思想是在滿足功能的情況下力爭使用較少數(shù)量的芯片。</p><p>　　(3)靈活的功能擴展。一次設計往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面，系統(tǒng)需要不斷完善，需要進行功能升級。功能擴展時系統(tǒng)應該在原有設計不需要很大改變的情況下，修改軟件和少量硬件甚

81、至不修改硬件就能完成。功能擴展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標。根據(jù)系統(tǒng)要求及上面幾個硬件設計原則，系統(tǒng)以單片機PIC18F458為中央處理單元，由鍵盤輸入電路，LCD顯示，放大器連接電路等組成。下面對主要的電路設計做詳細介紹。</p><p>　　3.2 H橋電路PWM控制電路</p><p>　　直流電機驅動中使用最廣泛的H型全橋驅動電路</p><p>&

82、lt;b>　　圖3.2</b></p><p>　　3.2.1H橋工作原理</p><p>　　當開關與閉合時，負載電流從電源由A流向B。此時負載端A點相對于B點是正電位，電機兩端承受正向電壓。開關與由控制邏輯來同步工作，在開關與閉合期間，控制邏輯使另一對開關與處于斷開狀態(tài)。反之，當開關與閉合時，開關與斷開，此時，負載電流從電源U由B流向A，負載端B點相對于A點是正電位，

83、電機兩端承受反向電壓。通過調節(jié)PWM信號的占空比就可以改變電機電樞兩端的平均電壓，從而控制電機的轉速或方向。當PWM信號占空比時，電樞兩端電壓平均值為正，電機正向轉動；當時，電樞兩端電壓平均值為負，電機平均值為負，電機反轉；時，電機電樞電壓平均值為0，電機停轉，但此時電樞兩端電壓的順時值并不為0，而是幅值接近電流電源電壓U的方波。</p><p>　　與功率開關并聯(lián)的二極管為快會恢復二極管，作為續(xù)流二極管使用。當

84、、的PWM信號變?yōu)榈碗娖胶?，功率管、關斷而、飽和導通。電樞兩端所加電壓為-U，此時，電樞電流方向不能立刻改變，必須通過二極管與續(xù)流。同理，當、的PWM信號變?yōu)榈碗娖胶?，電機通過二極管、續(xù)流。</p><p>　　3.2.2 H橋器件選擇</p><p>　　本系統(tǒng)中，選擇功率MOSFET作為開關器件。功率MOSFET是壓控元件，具有輸入阻抗大、開關速度快、無二次擊穿現(xiàn)象等特點。此處，選取N

85、溝道的功率MOSFET IRF530作為開關器件。和則組成放電回路，消耗電感中存儲的能量。其中，要用阻值在千歐級、功率在5W的水泥電阻，阻值的具體大小要在不同的電路應用中調整確定。</p><p>　　3.2.3工作頻率選擇</p><p>　　要使電路穩(wěn)定的工作，需要合適地選擇PWM的頻率。如果頻率選擇過低，輸出到電機兩端電壓的低頻紋波較大，會對電機的平穩(wěn)運行造成影響，而且低頻的PWM信

86、號會使直流電機在運行的過程中產生很大的噪聲，極大影響轉臺操作人員的工作環(huán)境；如果頻率選擇過高，由于光耦、IR2111、MOSFET等器件的開關特性的限制，不可能輸出較為理想的方波，這會使輸出的PWM波形發(fā)生畸變，無法有效的控制直流電機的運轉。經(jīng)過多次實踐證明，此電路的PWM工作頻率選擇32KHz為宜。此頻率在超聲波頻段范圍內，可以消除電機在工作過程中的噪音。</p><p>　　3.3放大電路的連接電路</

87、p><p>　　IR2111外圍電路如圖所示。單片機輸出的PWM信號經(jīng)光耦ＰＣ８１７后，輸出至IR2111輸入端，此處的光耦對PWM信號起到隔離、電平轉換和功率放大的作用。圖中，、為光耦上拉電阻，其值根據(jù)所用光耦的輸入和輸出地電流參數(shù)決定：為電容濾波電容，為自舉二極管，、為柵極驅動電阻。</p><p>　　圖3.3 IR2111驅動功率MOSFET</p><p>&

88、lt;b>　　3.4鍵盤輸入電路</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用鍵盤，如圖3.4所示。</p><p><b>　　圖3.4為按鈕電路</b></p><p><b>　　3.5電源電路</b></p><p>　　控制系統(tǒng)需要一個穩(wěn)定的工作電壓才能可靠工作，本系統(tǒng)的IR2

89、111放大器要士12V; PIC單片機、數(shù)碼管驅動、顯示電源需要+5V;考慮到本系統(tǒng)的情況，采用了直接從市場上購買開關電源來滿足要求，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.5 所需電源</p><p>　　3.6復位和時鐘電路</p><p>　　為了預防系統(tǒng)在突然情況下出現(xiàn)死機等問題，特設計復位電路進行對程序計數(shù)器的PC重新賦值并重新開始工作，根據(jù)PIC1

90、8F458系列單片機的特點，采用典型的復位電路接法，不僅可以在上電時自動復位，還可以在程序運行中手動復位，手動復位只需要按下復位電路中的按鍵即可。</p><p>　　圖3.6復位和時鐘電路</p><p><b>　　3.7顯示電路</b></p><p>　　3.7.1 LCD介紹</p><p>　　液晶顯示模塊（

91、LCM）由于其具有功耗低、無電磁輻射、壽命長、價格低、接口方便等一系列顯著優(yōu)點，被廣泛應用與各種儀表儀器、測量顯示裝置、計算機顯示終端等方面。其中，字符液晶顯示模塊是一類專用于顯示字母、數(shù)字、符號的點陣式液晶顯示模塊。TS1620字符液晶顯示模塊以ST7066和ST7065為控制器，其接口信號功能和操作指令與HD44780控制器具有兼容性。字符液晶有81、162、202、402等20多種規(guī)格型號齊全的字符液晶顯示模塊，均具有相同的引線功

92、能和編程指令，與單片機的接口具有通用性。下圖為外觀機構。</p><p><b>　　圖3.7</b></p><p>　　3.7.2 TS1620引腳與功能</p><p>　　TS1620的引腳與功能表下圖所示。</p><p>　　3.7.3 TS1620與PIC18F單片機接口</p><p&

93、gt;　　TS1620模塊與單片機的接口簡單，PIC18F單片機的連接圖如總圖所示。PIC18F458的RD0-RD7端口直接與TS1620-1的DB0-DB7相連接，TS1620-1的控制信號RS、RW、EN分別與PIC18F458的RE0-RD2相連接。</p><p>　　3.8轉速測量電路設計</p><p>　　一個完善的閉環(huán)系統(tǒng)，其定位精度和測量精度主要由測量元件決定，因此，高

94、精度的測量轉速對測量元件的質量要求相當高。光電編碼器是現(xiàn)代系統(tǒng)中必不可少的一種數(shù)字式速度測量元件，被廣泛應用于微處理器控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)中。</p><p><b>　　3.8.1光柵盤</b></p><p>　　光柵盤是在圓盤邊刻有很多光柵。當光源照射到光柵部分時，沒有被光柵擋住的光源就透射過去。本系統(tǒng)中采用了一個圓面上刻有60個均勻光柵格的光柵盤。當電機旋轉一周

95、時，會產生60個光脈沖信號。</p><p>　　3.8.2 光電傳感器</p><p>　　光電傳感器原理是有一個發(fā)光二極管和一個由光信號控制放大的三極管組成。由發(fā)光二極管發(fā)出紅外光線通過3mm寬的氣隙透射到另一端的三極管上，使得該三極管導通。其特征如下：</p><p><b>　　氣隙是3mm。</b></p><p&

96、gt;　　分辨率達到0.5mm。</p><p><b>　　大電流傳輸比。</b></p><p><b>　　暗電流為：0.25</b></p><p>　　在=10mA時，發(fā)光二極管產生的光線的波長為940nm。</p><p>　　安裝時將光柵盤圓面鉗到溝槽中，光電傳感器的發(fā)光二極管發(fā)出的紅

97、外線通過3mm氣隙照射到光柵盤，光通過光柵盤面上透光的光柵氣隙可以使得光傳感器的三極管導通，從C極會輸出一個低電平，被光柵擋住的光不能透過去，使得光電傳感器的C極會輸出一個高電平。</p><p>　　3.8．1光電傳感器原理圖</p><p>　　光電傳感器在硬件電路設計上很簡單,如圖3.8.2。在光電傳感器的1引腳上接一個限流電阻R，限制流過發(fā)光二極管的電流=10mA左右。計算公式如

98、下：</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　3.8.2光電傳感器設計圖</p><p><b>　　3.9本章小結</b></p><p>　　本章討論了系統(tǒng)硬件電路設計的原則;依據(jù)系統(tǒng)方案設計了各功能模塊電路;說明各模塊電路的連接方法;著重分析了放大電路、復位、LCD電路

99、、轉速測量電路的原理。</p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件設計</b></p><p><b>　　4.1引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，利用軟件代替和簡化硬件，利用基本的硬件電路和軟件技術達到系統(tǒng)多功能集成和容易修改的要求。一個較為簡單的硬件電路，系統(tǒng)功能的主要實現(xiàn)是依靠軟件的設計來完成的。本系

100、統(tǒng)的軟件采用模塊化設計，將系統(tǒng)分為若干個模塊，分別實現(xiàn)各項功能，這樣在系統(tǒng)軟件的調試過程中，各個模塊的獨立調試有助于問題的發(fā)現(xiàn)和解決，在一定程度上節(jié)約了程序的調試時間。</p><p>　　4.2系統(tǒng)應用程序設計</p><p>　　微芯公司為PIC18F458系列的集成與調試提供的工具包括:軟仿真器，集成開發(fā)調試軟件MPLAB，PIC系列單片機可采用匯編語言或C語言編寫源程序代碼。MPL

101、AB是一個完整的PIC單片機集成開發(fā)環(huán)境，也是目前最優(yōu)秀、最流行的PIC單片機開發(fā)軟件，大部分的PIC系列的單片機都可以采用該軟件工具進行開發(fā)。MPLAB包括下列功能:集成可視化編輯界面，可直接編寫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{試工具，支持調試斷點工具走。系統(tǒng)的軟件設計是用PIC的匯編語言在MPLAB集成環(huán)境下運行、調試、完成的運行。</p><p>　　4.3直流電機轉速控制器

102、的軟件設計</p><p>　　直流電機轉速控制器的軟件設計和系統(tǒng)功能的開發(fā)和完善是一個循序漸進過程，本文所作的軟件開發(fā)是基于直流電機多速控制器的基本功能要求設計的該系統(tǒng)軟件有主程序、功能鍵處理程序、電機運行顯示程序、鍵盤設置參數(shù)程序測速程序、延時子程序等。</p><p>　　該系統(tǒng)的整個軟件設計全部采用模塊化程序設計思想，由系統(tǒng)初始化模塊、案件識別模塊、LCD模塊、高優(yōu)先級和低優(yōu)先級中

103、斷服務程序四大模塊組成。其中，系統(tǒng)初始化模塊、按鍵識別和LCD顯示模塊在主程序完成，而中斷服務完成TMR0定時溢出中斷、TMR1外部計數(shù)溢出中斷、TMR3的1計數(shù)溢出中斷以及INT0外脈沖上邊沿捕獲中斷等。整個軟件的主程序和中斷服務程序框圖如圖4.3.1至4.5。</p><p>　　圖4.3.1主程序框圖</p><p>　　圖4.3.2高優(yōu)先級中斷服務程序框圖</p>&

104、lt;p>　　圖4.3.3低優(yōu)先級中斷服務程序框圖</p><p>　　4.3.1系統(tǒng)初始化模塊</p><p>　　主程序的系統(tǒng)初始化模塊包括對PIC單片機的CPU系統(tǒng)時鐘初始化、PIC單片機的I/O方向初始化、TMR0定時/計數(shù)器的初始化、TMR3定時/計數(shù)器的初始化、CCP模塊的初始化和系統(tǒng)相關變量的初始化過程。</p><p>　　4.3.1.1 CP

105、U系統(tǒng)始終初始化</p><p>　　PIC18單片機內部集成了經(jīng)過校正的8MHz主時鐘源，系統(tǒng)上電默認主時鐘為1MHz。通常，需要對OSCCON寄存器進行配置，使其工作在8MHz。若為了提高CPU的運算速度，則采用PIC18單片機的內部PLL的4倍頻以使CPU主時鐘達到32MHz，只需要對OSCTUNE寄存器進行設置。本系統(tǒng)采用32MHz的時鐘源，因此初始化的結果如下：</p><p>

106、　　OSCCON=0x70;//IRCF2..0=111，選擇內部8MHz的主振蕩器</p><p>　　OSCTUNE=0x40;//PLLEN=1，使能PLL的4倍頻，從而CPU內核時鐘為F為32MHz</p><p>　　4.3.1.2 PIC單片機I/O口方向初始化</p><p>　　在總圖中，RD端口的RD0..7和RE端口的RE0..2是與LCD模塊連

107、接，主要是從PIC單片機輸出數(shù)據(jù)或指令到LCD模塊，因此可以將其全部設置為輸出方向；另外，由于RE0..2上電復位默認為模擬輸入口，不是數(shù)字I/O口，因此需要對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個按鍵K1..3和INT0外部中斷信號輸入，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內部弱上拉。P1A和P1B是PWM信號的輸出，應將R1A和R1B配置成輸出引腳。具體的初始化結果如下：&

108、lt;/p><p>　　ADCON1=0x0F;//RA和RE端口全為數(shù)字IO口</p><p>　　TRISD=0x00;//RD端口置輸出方向</p><p>　　TRISE=0x00;//RE端口置輸出方向</p><p>　　TRISCbits.TRISC6=0;RD6為輸出引腳</p><p>　　TRISCbi

109、ts.TRISC7=0;RD7為輸出引腳</p><p>　　TRISDbits.TRISD4=0; P1A為輸出引腳</p><p>　　TRISDbits.TRISD5=0; P1B為輸出引腳</p><p>　　4.3.1.3 TMR0定時/計數(shù)器初始化</p><p>　　本系統(tǒng)中采用TMR0產生1s的定時，因此要將TMR0初始化工作

110、在定時功能上，設置T0CON模式寄存器的與分頻比和選擇內部時鐘源計數(shù)來完成定時，對TMR1L和TMR1H設置定時1s的初值。由于TMR0可以采用16位的方式計數(shù)，在對TMR1L和TMRH載入初值時，在16位的工作模式下，要先載入TMR1H內容，在再載入TMR1L內容。具體的初始化結果如下：</p><p>　　T0CONbits.TMR0ON=0;//TMR0停止工作</p><p>　　

111、T0CONbits.T08BIT=0;//選擇16位的定時/計數(shù)器</p><p>　　T0CONbits.T0CS=0;//選擇內部CLKO時鐘源作為定時</p><p>　　T0CONbits.PSA=0;//選擇預分頻器</p><p>　　T0CONbits.T0PS2=1;//預分頻比為1:256</p><p>　　T0CONbi