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理工类

基于单片机设计直流电机控制系统

点击: 198    发布时间: 2020-11-13 20:33

引  言

对于直流调速系统转速控制的要求有稳速、调速、加速或减速三个方面,而在工业生产中对于后两个要求已能很好地实现,但工程应用中稳速指标却往往不能达到预期的效果,稳速要求即以一定的精度在所需要的转速稳定运行,在各种干扰不允许有过大的转速波动。稳速很难达到要求原因在于数字直流调速装置中的PID调节器对被控对象及其负载参数变化适应能力差。直流电机的数学模型很容易得到,这使得经典控制理论在己知被控对象的传递函数才能进行设计的前提得到满足,大部分数字直流调速控制器就是建立在此基础上的。然而,在实际的传动系统中,电机本身的参数和拖动负载的参数并不如模型那样一成不变,尤其对于中小型电机,在某些应用场合随工况而变化;同时,直流电机本身是一个非线性的被控对象,许多拖动负载含有弹性或间隙等非线性因素,因此,被控对象的参数变化与非线性特性,使得线性常参数PID调节器顾此失彼,不能使系统在各种工况下都能保持设计时的性能指标,往往使得控制系统的鲁棒性差,特别是对于模型参数大范围变化且具有较强非线性环节的系统,常规PID调节器难以满足高精度、快响应的控制要求,常常不能有效克服负载、模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响。因此,本文所研究的全数字直流调速系统,有助于提高了直流调速系统的精度及可靠性,直流调速系统仍将处于十分重要地位。

 


研究背景目的及意义

1.1、研究背景

三十多年来,直流电机经历了重大的变革。首先,实现了整流器件的更新换代,以晶闸管整流装置取代了使用己久的直流发电机----动机机组及水银整流装置,使直流电机拖动完成了一次大的飞跃。同时,控制电路己实现高集成化,小型化,高可靠性及低成本。以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅度提高,应用范围不断扩大。由于直流调速系统的调速精度高,调速范围广,所以,在对调速性能要求较高的场合,一般都采用直流电机拖动。直流调速技术迅速发展,走向成熟化、完善化、系列化、标准化,在可逆、宽调速、高精度的电机拖动领域中一直居于垄断地位。

早期,直流传动的控制系统采用模拟分立器件构成,由于模拟器件有其固有的缺点,构成系统的器件较多,使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着单片机控制技术的发展,直流传动控制系统己经广泛使用单片机,实现了数字化控制。近几年来,国外各大公司纷纷推出以 DSP(数字信号处理器)为基础的内核,配以电机控制所需的外围功能电路,集成在单一芯片内的称为 DSP 单片电机控制器(如 ADI 的 ADMC3××系列、TI 的 TM S320C240 和 Motorola 的 DSP56F8××系列),价格大大降低,体积缩小,结构紧凑,使用便捷,可靠性提高。DSP 的最大速度为 20~40MIPS,单周期指令执行时间快达几十纳秒,它和普通的单片机相比,处理数字运算能力增强 10~15 倍,确保系统有更优越的控制性能。数字控制使硬件简化,柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性,可实现复杂控制规律,使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实,易于与上层系统连接进行数据传输,便于故障诊断加强保护和监视功能,使系统智能化(如有些变频器具有自调整功能)。

目前 ,国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发数字直流调速装置。因此国内调速系统的研究也非常活跃,但很多电机调速的市场还是被国外公司所占据。在国家十五计划中,对电机调速系统方面的研究投入将高达 500 亿元,所以电机调速系统在我国将有非常巨大的市场需求。虽然本设计研究的调速系统无法与国外先进的调速系统相比拟,但相对国内的现状,本设计研究还是具有一定的实用价值的。由于变频技术的出现,交流调速一直冲击直流调速,但综观全局,尤其是我国在此领域的现状,再加上全数字直流调速系统的出现,更提高了直流调速系统的精度及可靠性,直流调速系统仍将处于十分重要地位。

1.2、研究目的

在过去,人们感到自动控制理论的研究发展很快,但是在应用方面却不尽人意。但近年来,现代控制理论在电动机控制系统的应用研究方面却出现了蓬勃发展的兴旺景象,这主要归功于两方面原因:第一是高性能处理器的应用,使得复杂的运算得以实时完成。第二是在辨识,参数估值以及控制算法鲁棒性方面的理论和方法的成熟,使得应用现代控制理论能够取得更好的控制效果。当今是网络时代,信息化的电动机自动控制系统正在悄悄出现。这种控制系统采用嵌入式控制器,在嵌入式操作系统的软件平台上工作,控制系统自身就具有局域网甚至互联网的上网功能,这样就为远程监控和远程故障诊断及维护提供了方便。目前已经有人研制成功了基于开放式自由软件 Linux 操作系统的数字式伺服系统。

本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法对直流调速系统进行设计和控制,设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调节器,通过在 DJDK-1 型电力电子技术及电机控制试验装置上的调试,并应用 MATLAB软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标的目的。

1.3、研究意义

现如今,直流电机的调速系统被广泛应用,走进了社会,在很多地方都能看到、见到,随着社会的发展,在接下来的时间,将直流电机的调速从模拟走向数字化是一个新的挑战,尤其是单片机技术在实业中日益增长的情况下,将其研究透彻,进入一个崭新的阶段,那么它的科技化、智能化、可靠性将会为人们所用。本设计的主要目的是使脉宽调制信号的参数被成熟控制系统中常用的89C51 单片机所控制,通过这个来控制常用的 DC 电机的转速。本设计中直流电机的驱动芯片模块是运用了专门的 L298 芯片,与单片机结合组成发生 PWM 信号以及直流电动机控制系统,通过 C 语言编程对课题关于 89C51 单片机中 PWM因平率变化而产生变化,进而完成对电动机的正反转控制、速度调节等。其中震荡电路直接对中央处理器产生影响,特殊功能寄存器相当于电脑的存储功能,通过数据系统,程序系统,中断系统,这 8 个部件的作用是相辅相成的,缺一不可。

系统硬件设计

2.1、系统硬件选择

1、单片机简介

本次设计中最重要的 51 单片机由中央处理器和 8 个主要部件统一起来,通过振动电路、数据存储器、程序存储器、中断系统、特殊功能寄存器、定时器、串行口、并行口来完成。它的使用方法为集中控制方法[5],但在个别环节上又采用不能的独立处理方法。其中震荡电路直接对中央处理器产生影响,特殊功能寄存器相当于电脑的存储功能,通过数据系统,程序系统,中断系统来完成整个设计,每一步对设计数据的影响都特别大,互相关联,每一步的错误都无法使结果体现在显示屏上。这 8 个部件的作用是相辅相成的,少了任何一步设计都没办法进行,其中 CPU 相当于单片机的大脑,是信息的汇总和处理,中央处理器必须要有高的工作效率,选择了不好以后后期都没办法处理。震荡电路是不停的电路转换,变换速度快,频率高,影响输入量的变化。其基本组成如下图1所示:

图 1:8051 基本结构图

中央处理器 CPU:它是单片机运行的大脑,最关键的部分。

内部数据存储器:它是单片机中的重要组成部分,是对数据的记录,分析,其大小是 256RAM 单元,现如今在这个大小上已经得到明显提升,但作为简单设计,这个数据已经足够使用。作为本设计,也不需要过分大的容量,毕竟此次设计大部分是数据字符,只要能保证数据字符的稳定记录就达到目的,选择过大的存储器,对中央处理器的占用就会增加,没必要,以免无用的增加导致电路负荷过大而影响设计的进行。256 的容量足够处理此次设计。

内部程序存储器:它是对运行过程中的数据进行表格化处理,里面共有 4000个表格左右的大小。这是单片机自带的存储区,4000 个表格的容量也足够处理此次设计,当设计数据大于这个数值时会自动覆盖。

定时器:一共有 2 个 16 位的定时器,用于对设计开始和结束以及简单单端时间的控制把握。定时器是对电流电压的进入时间的判定,对额定时间内输入系统的电流电压有一定的把控能力。

中断控制系统:表示终端功能,其中共有 5 个中断源,其中外部 2 个,内部2 个。这是对电路运行的接通装置,随时接通和断开也保证了设计的运行顺畅。

图2:8051 单片机引脚图

2、地址锁存器选型

地址锁存器在现实生活中又很多型号可以选择,但考虑到条件的有限性,时间的范围以及在外部条件尽量稳点的前提下,得到数据的完整性,本次设计所用的是 74H74 型号,这是通过综合对比已经相关文章中的推荐而选择的。74HC74是带独立的数据(D)输入、双路 D 型上升沿触发器 ,时钟 (CP)输入、设置(SD)和复位(RD)输入、以及互补的 Q 和 Q 输出。74H74 型号的选择也是通过 4 个元器件的选择以后最终决定,74H74 锁存器的优点很明显,分类多,处理的问题比较细化。其引脚图如图3所示:

图3: 74HC74 引脚图

3、电机驱动芯片

TTL 是控制电机驱动的重要装置,其中安装了 2 个端口来进行控制分别作用为运行和禁止,但必须不受输入信号影响,内部逻辑电路有一部分通过逻辑电源输入端在低电压情况下进行运作;需要将变化量传输给控制电路,可以通过外接检测电阻。在充电的情况下,泵栅极控制电压由泵电路上桥臂的两个开关提供,充电泵电路的工作频率大概是300kHz。第二个充电装置又由下图中起末两端的端口所控制,其中流入的电流速度又收到电容的影响,电容越大,电流的速度也就越大,反倒是电压上升的速度和电流的速度成反比。如下图中,引脚 2 和 10 所示,电流的流动反向是相反的,又 10 流向 2;在反转的情况下,电流的方向应从引脚 10 到引脚 2。电流检测如果输出引脚 8 那么就可接对地电阻,过流情况通过电阻进行输出。里部保护电路设定的过电流阈值是 10A,如果超出 10A 便会自动封锁输出,而且会自动恢复输出,并且是周期性的。过热保护会关掉所有的输出在电流持续时间很长的情况下。当结温达到 145 度时,引脚 9 处也可输出过热信号。

图4:  L298 引脚图

4、四位数码管显示

图5:见上图第七段引脚图

系统的信号表示由二级信号处理,第一级的作用是使电路在高频上能够稳定输出,在高频率阶段能够不出现额外因素的干扰。当没有信号或者零电压的时候,电路断开,二极管不参与工作。当输入正电压时,三极管的工作使电压的流动治因输入的增加而减少。下面这张图的分析数据就是从设计板上得到的数据,电流从 51 单片机的入口进入,上面我们也提到采用的是阳极的数码管,电路中的电阻无特殊限定,通过不打听的通电用 2 片 4 位数码管连接,如果为了设计的更加精确可适当增加数码管的数量,据图流程入下图,通过观察数码管的亮灭情况分别统计,表示的也是不同控制系统的最直观的表现。MCS-51 页分为好多版本,最早的频率只有 12Hz,当然对于频率的控制现代社会已经有了很多科学的手段,只能是尽量控制不定条件的稳定。对于频率,通过渐变器设定 5,10,15 赫兹来确定参数的变化。而后期对性能提高后已经能达到 50Hz 及以上,进入 20 世纪以后,这个数据已经达到 400Hz。我们采用通过 PWM 的控制方法来进行本设计也是对比选择后的结论,PWM 控制技术相较于其他控制方法来讲有很多实用的优点,比如操作难度比较低,运行周期比较短,数据结果比较稳点,这也使它被广泛的用于工业生产中,如今社会在技术发展的大环境以及无区域性下,PWM 技术的中又在与对于控制思想的理解和开关控制的把握上。利用 PWM 技术在控制时间上的区别来改变电压的比例,来完成 PWM 信号的变异,在设计过程中,频率的变化控制是特别重要的,通过 51 单片机的选择和变化,改变参数的变化,使设计达到最终的效果。用 PWM的变化体现在直流电机的变化上,设计中有专门的芯片来体现信号的变化,并将其放大来驱动电机[1] ,最后接入直流电机的测速装置,通过对速度的记录,经过滤波器的解压后得到信号,从而反馈电机信号,最后通过 A/D 芯片的转换发到单片机上去,在内部程序的运算下实现一个循环,也就可得出电机的调速控制。

图6: 见上图四位引脚图

2.2、单片机扩展电路

图7: 单片机扩展电路及分析

采用通过 PWM 的控制方法来进行本设计也是对比选择后的结论,PWM控制技术相较于其他控制方法来讲有很多实用的优点,比如操作难度比较低,运行周期比较短,数据结果比较稳点,这也使它被广泛的用于工业生产中,如今社会在技术发展的大环境以及无区域性下,PWM 技术的中又在与对于控制思想的理解和开关控制的把握上。利用 PWM 技术在控制时间上的区别来改变电压的比例,来完成 PWM 信号的变异,在设计过程中,频率的变化控制是特别重要的,通过 51 单片机的选择和变化,改变参数的变化,使设计达到最终的效果。用 PWM的变化体现在直流电机的变化上,设计中有专门的芯片来体现信号的变化,并将其放大来驱动电机[1] ,最后接入直流电机的测速装置,通过对速度的记录,经过滤波器的解压后得到信号,从而反馈电机信号,最后通过 A/D 芯片的转换发到单片机上去,在内部程序的运算下实现一个循环,也就可得出电机的调速控制。本次设计选择的是 LED 显示频,之所以选择是根据他的物理特性来定的。通上电时电流稳定,光线能够稳定的输出到显示频上,可以使设计结果清晰的显示出来;不通电的时候,没有光线的透过,可以阻止不必要的干扰。 选择 LED 显示频的优点是操作简单,形成图像快,易看懂,中间环节少等,当然耗电低流线性强也是它的优点。

2.3、 PWM 信号发生电路设计

PWM 系统是通过控制不同的选项来控制电路,其中包括但不限于再时间,速度,大小等等方面。PWM 可以应用在许多方面,比如:电机调速、温度控制、压力控制等等。

通过 PW 设计所需要用的单片机是 MCS-51 系列,在 HMOS 中心发展快速的前提下,英特尔公司在最早的MCS-48的基础上,在80年代研究出新的 MCS-51单片机,当然新的款式与 48 相比,在很多方面要强上很多,单单运行速度上面得到明显提升,安全可靠性上也得到加强。也成为当时工业中比较受欢迎的版本。MCS-51 页分为好多版本,最早的频率只有 12Hz,而后期对性能提高后已经能达到 50Hz 及以上,进入 20 世纪以后,这个数据已经达到 400Hz。我们采用通过PWM 的控制方法来进行本设计也是对比选择后的结论,PWM 控制技术相较于其他控制方法来讲有很多实用的优点,比如操作难度比较低,运行周期比较短,数据结果比较稳点,这也使它被广泛的用于工业生产中,如今社会在技术发展的大环境以及无区域性下,PWM 技术的中又在与对于控制思想的理解和开关控制的把握上。利用 PWM 技术在控制时间上的区别来改变电压的比例,来完成 PWM信号的变异,用 PWM 的变化体现在直流电机的变化上,设计中有专门的芯片来体现信号的变化,并将其放大来驱动电机[1] ,最后接入直流电机的测速装置,通过对速度的记录,经过滤波器的解压后得到信号,从而反馈电机信号,最后通过 A/D 芯片的转换发到单片机上去,在内部程序的运算下实现一个循环,也就可得出电机的调速控制。

设计思路中也提到,设计的关键是控制电路两端的电压来改变占空比,通过固定时间的长短来保存有效时间内的数据,也可根据控制转速的大小和压力的大小来进行设计,PWM 又被称为“开关驱动装置”。如图8所示:

图8: PWM 方波

本次设计采用的是两片 4 位器,它所得出的数据分别体现在下图 Q2-Q9 中,而 U2、U3 的 B 组接到单片机的 P1 端口。只要改变一段的数值,通过 PWM 电路信号的观察,可以得出不同的结论效果。

当 51 单片机上得出的数据在 Q2-Q9 上时,所得出的结论加 1 继续运行,当得出的结论额定电压时,综合例子如下图9所示:

图9: 输出电压波形

2.4测速以及滤波电路

对于设计中需要的测量转速的仪器我们使用测速发电机,它通过吧输入的值转变为电压信号输出,并可根据值的不同反应出不同的数据,显示和转速成一定的比例,被分为直流电机和交流电机两种。通过对多次测量结果的统计,可以发现其中输入的电动式 E 和转动的速度转速 N 成正比例关系,当转速的方向发生改变时,其中大小不发生变化,它们的关系也会随着变化。

本次设计中最重要的 51 单片机由中央处理器和 8 个主要部件统一起来,通过振动电路、数据存储器、程序存储器、中断系统、特殊功能寄存器、定时器、串行口、并行口来完成。它的使用方法为集中控制方法[5],但在个别环节上又采用不能的独立处理方法当测试发电机和被测量的装备连接在一起时,电机发出的信号,也就是电动式回合转速同步存在,它们是相互映衬着的。正因为如此,我们也把测速发电机叫做速度传感器,其中测速发电机因为其作用突出被用于很多实际生活中,如空调、洗衣机等等,它的稳定性和高效率性被完全开发出来,尤其在于它的精度[12]准确。

通过电路以后,由于同向的直流和脉冲电流是又电压不变的直流和一条稳定的交流电路相互穿插形成的,结果未来使设计中的直流电路更加清晰和平稳,我们需要把交流电路去掉,而这个时候就需要滤波器了,其中滤波器又分为很多种,又电压滤波,电流滤波、电容滤波,我们这次设计所需要的就是电容滤波,将其滤波掉使我们需要看到的直流电路更加清晰。其设计过程如下图10所示:

图10: 滤波电路

介绍:单片机直流电机调速。

通过对 PWM 系统在值相同频率不同的前提下,对电路两端的电压进行调整来进行设计的方法。在本设计中关于直流电机在速度上的稳定性可以用单片机的速度稳定来实现。

本设计的主要目的是使脉宽调制信号的参数被成熟控制系统中常用的89C51 单片机所控制,通过这个来控制常用的 DC 电机的转速。本设计中直流电机的驱动芯片模块是运用了专门的 L298 芯片,与单片机结合组成发生 PWM 信号以及直流电动机控制系统,通过 C 语言编程对课题关于 89C51 单片机中 PWM因平率变化而产生变化,进而完成对电动机的正反转控制、速度调节等。另外,本设计联合运用的实际需求,测量了直流电机的转速,滤波电路将采集的数据的调节和处理后送入 A/D 转换器,对结果反馈到图像上,根据图像对 PWM 及频率影响的结论。

 

系统软件设计

3.1系统中的部分程序设计

脉冲宽度调制(PWM)是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用于测量,通信,功率控制与变换等许多领域。一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。

脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用,方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM 信号仍然是数字的,因为在给定的任何时刻,满幅值的直流供电要么完全有(ON),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候,断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够,任何模拟值都可以使用 PWM进行编码。

PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑 1 改变为逻辑 0 或将逻辑 0 改变为逻辑 1 时,也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是 PWM 相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将 PWM 用于通信的主要原因。从模拟信号转向 PWM 可以极大地延长通信距离。在接收端,通过适当的 RC 或 LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。

我们采用通过 PWM 的控制方法来进行本设计也是对比选择后的结论,PWM控制技术相较于其他控制方法来讲有很多实用的优点,比如操作难度比较低,运行周期比较短,数据结果比较稳点,这也使它被广泛的用于工业生产中,如今社会在技术发展的大环境以及无区域性下,PWM 技术的中又在与对于控制思想的理解和开关控制的把握上。利用 PWM 技术在控制时间上的区别来改变电压的比例,来完成 PWM 信号的变异,在设计过程中,频率的变化控制是特别重要的,通过 51 单片机的选择和变化,改变参数的变化,使设计达到最终的效果。用 PWM的变化体现在直流电机的变化上,设计中有专门的芯片来体现信号的变化,并将其放大来驱动电机 ,最后接入直流电机的测速装置,通过对速度的记录,经过滤波器的解压后得到信号,从而反馈电机信号,最后通过 A/D 芯片的转换发到单片机上去,在内部程序的运算下实现一个循环,也就可得出电机的调速控制。本次设计选择的是 LED 显示频,之所以选择是根据他的物理特性来定的。通上电时电流稳定,光线能够稳定的输出到显示频上,可以使设计结果清晰的显示出来;不通电的时候,没有光线的透过,可以阻止不必要的干扰。 选择 LED 显示频的优点是操作简单,形成图像快,易看懂,中间环节少等,当然耗电低流线性强也是它的优点。

1、主程序设计

MCS-51 单片机,作为一款新的单片机,单单运行速度上面得到明显提升,安全可靠性上也得到加强。也成为当时工业中比较受欢迎的版本。MCS-51 页分为好多版本,最早的频率只有 12Hz,而后期对性能提高后已经能达到 50Hz 及以上,进入 20 世纪以后,这个数据已经达到 400Hz。我们采用通过 PWM 的控制方法来进行本设计也是对比选择后的结论,PWM 控制技术相较于其他控制方法来讲有很多实用的优点,比如操作难度比较低,运行周期比较短,数据结果比较稳点,这也使它被广泛的用于工业生产中,如今社会在技术发展的大环境以及无区域性下,PWM 技术的中又在与对于控制思想的理解和开关控制的把握上。利用 PWM 技术在控制时间上的区别来改变电压的比例,来完成 PWM 信号的变异,用 PWM 的变化体现在直流电机的变化上,设计中有专门的芯片来体现信号的变化,并将其放大来驱动电机[5] ,最后接入直流电机的测速装置,通过对速度的记录,经过滤波器的解压后得到信号,从而反馈电机信号,最后通过 A/D 芯片的转换发到单片机上去,在内部程序的运算下实现一个循环,也就可得出电机的调速控制。

在直流电动机中比较重要的就是制动力和启动了,都被广泛的应用于大平滑之内。在很多需要调节速度和正方向上起到关键作用。单单从它的使用效果上看又被分为直流电机和交流电机,在最开始的时候,我们要讨论研究的是控制直流电机的那个方面,研究的方向不同所需要控制的定量也不同,而我们所做的模拟电路,就是控制一部分的定量,看对其速度的变化因素是什么,这是最基本的一种设计方向,模拟直流电机的速度,所应用的方法有运算放大法、线性集成电路和一定量的数字电路等,但其中最复杂的是系统的控制,他的使用方法比较单一,操作难度系数比较大,对于使用效果也不是特别明显。对直流电机的设计看似简单,对生活中的影响不大,但有了这个基础的前提下,很多更深层次的问题也会依据这个基础,对未来直流电机的发展及应用增加了阻碍,不利于它的发展。随着国家对技术上的不断要求,单片机的应用汇越来越多,小到家里的一些设备,小区的一些直流交流配电箱等等都有应用。单片机的使用技术得到了相应的重视,也发现了很多软件技术可以很好的用于控制系统的研究,也为单片机的发展起到了重要的步骤,促进了单片机系统对社会发展做出的贡献。本设计用单片机作为控制系统,在人力,物力、时间上节约了宝贵的资源,也同时在成本上节约了很多,工作效率得到明显的提升。现如今,直流电价的调速系统被广泛应用,走进了社会,在很多地方都能看到、见到,随着社会的发展,在接下来的时间,将直流电机的调速从模拟走线数字化是一个新的挑战,尤其是单片机技术在实业中日益增长的情况下,将其研究透彻,进入一个崭新的阶段,那么它的科技化、智能化、可靠性将会为人们所用。

图11: 主程序流程图

2、PWM 信号发发生程序

锯齿波:锯齿波(Sawtooth Wave)是常见的波形之一。本次设计选择这种波形也是多次比对后的最终选择,它对设计结果的显示有比较明显的痕迹,能够清晰的发现问题。锯齿波是指图像中所反映的线不停的从上坡到直线下降的过程,一直反复运行而成为的图像。当然对锯齿波的释放上也有一定的问题,锯齿波简单来说就是对电容的充放电模式的另一种解释,我们可以通过一个定量的速率来进行控制,然后安装一个电容进出的开关,通过简单的调节开关控制电容的出入,形成的波形统称为锯齿波。从电源取得过零信号,经微分电路,脉冲成形,配合恒流源。恒流源给电容充电,电容上的低压线性上升,形成锯齿波,下一次过零,脉冲出现,电容通过一定的电路放电,脉冲过后,恒流源再一次,给电容充电,周而复始,后面一个电压比较器,锯齿波输入到比较器同相输入端,一个调整电压输入到比较器反相输入端,调整比较器反相输入端的电压,就可以使比较器输出脉冲的时间在一定范围内变化它是一种非常态的波,因为形成的图像特别像锯子,所以称之为锯齿波。

PWM 信号的思想来源于生活中比较法生成占空比不同,并且一个周期内波形是固定的,它具有的独特性质:斜率多样、周期稳定、斜率和波姓周期相结合,因此,由占空比值作为输入决定与锯齿波相割的直线将希望得到的波形的直线,可以看出周期相同的波形,不停的改变斜率从而使周期波形发生改变得出图像,它的作用图如图12所示: