到交流型号远小于输入信号,能够满足设计要求。
5.1.2单片机最小系统调试
用万用表检查单片机的VCC、RST、XTAL2和XTAL1端的电压,看是否满足最小系统的要求。经测试XTAL2、XTAL1端的电压都为1.98V,VCC的电压都为4.98V, RST端为0V。
单片机起振的条件是XTAL2、XTAL1端的电压为2V左右,测得结果满足起振条件;电路中采用高电平复位,复位键没按下时RST为低电平,复位电路正确。
5.1.3继电器的测试
用万能表的电阻档,测量常闭触点与动点电阻,其阻值应为0;测得常开触点与动点的阻值为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点,那个是常开触点。
可用万能表R×10Ω档测量继电器线圈的阻值,测得继电器线圈电阻为60Ω,所以继电器没有开路现象。
5.2软件调试
5.2.1单片机控制模块软件调试
经过硬件调试之后,电路板的某些模块必须要结合软件调试才能确定能否具有设计的功能。本系统的电机驱动模块和单片机控制系统在同一块电路板上,所以在进行模块调试的时候首先要进行单片机控制系统的调试,调试过程如下:
在单片机中写入程序: void main(void) { while(1) {
P1=~P1; P2=~P2; P3=~P3;
Delay(1); //0.1S延时 } }
通电后,用示波器观察单片机的I/O口是否有方波输出,经观察有方波出现证明单片机控制系统工作正常,在观察的同时按下复位键,观察到方波变为高电平,证明单片机的复位电路正常,可以进行下一步的调试。
5.2.2 电机驱动模块调试
在单片机内相关寄存器写入PWM输出控制字,编写完成测试程序并导入单
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片机,上电后用示波器观察单片机PWM输出口是否输出了程序所设置的PWM波,观察后发现有PWM波输出;用万用表观察L298芯片的输出口,发现输出口有电压输出,且和程序设置的PWM占空比相对应。
5.3脱机运行调试
应用系统的软件、硬件调试完毕后,还需要经过脱机运行试验。一般来说,经开发装置调试合格的软、硬件,脱机后应该正常运行。但由于开发调试环境与应用系统的实际运行环境不尽相同,也会出现脱机后不能正常工作运行的情况。当出现脱机运行故障时应该考虑[6]:
1) 程序固化有无错误;
2) 在联机仿真调试时,未涉及的电路部分有无错误;
3) 单片机比仿真头的驱动能力差,可能因此而影响系统的运行。 5.3.1按键调试
在联调时,发现加减按键每按下一次,会加数位。 解决方案:在按键程序中增加了去抖动。
检验:按键每按下一次,转速增加或者减少一位,达到了要求的效果。 5.3.2电机调试
在联调时,发现电机不能反转。经检查,单片机控制转速的引脚已损坏。 解决方案:更换完好的相同型号的单片机 检验:电机能够实现正反转,达到要求的效果。
在联调中,还发现当前速度与设置速度显示位置放反,更改显示程序后恢复正常。速度调节时间过长,在更改占空比调试的程序段后,效果有所改善。在经过联调后,系统工作正常。
5.4实物效果图
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图3.1实物图一
图5.2实物图二
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结 论
本设计为数字式直流电机调速控制系统设计。本系统采用单片机STC12C5A60S2作为控制器,包括按键电路、数据采集电路、液晶显示电路、驱动电路等。
本系统构成了直流电机调速的闭环系统,可以通过按键设置电机的转速,设置电机的正反转,通过液晶屏显示电机的当前速度与设定速度。转速控制精度在+-1转/秒。驱动电路具有继电器构成的保护电路。
通过本次设计,加强了我对单片机应用知识的掌握,同时了解了目前工业生产中数字化系统的重要性,使我对使用单片机实现自动化控制的设计过程有了全面地了解。通过学习控制系统工作原理以及如何利用单片机实现各种功能,我查阅了大量相关资料,学会了许多知识,培养了我独立解决问题的能力。同时在对硬件电路设计的过程中,巩固了我的专业课知识,使自己受益匪浅。总之,通过本次设计不仅进一步强化了专业知识,还掌握了设计系统的方法、步骤等,为今后的工作和学习打下了坚实的基础。
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参考文献
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