直流電機伺服系統的控制畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 /PWM應用有關的特殊功能寄存器如下表31所示表31與PCA/PWM應用有關的特殊功能寄存器符號描述地址位地址及符號復位值B7B6B5B4B3B2B1B0CCONPCRD8HCFCR————CCF1CCF000xx,xx00CMODPMRD9HCIDL———CPS2CPS1CPS0ECF0xxx,0000CCAPM0PM0MRDAH —ECOM0CAPP0CAPN0MAT0TOG0PWM0ECCF0x000,0000CCAPM0PM1MRDBH—ECOM1CAPP1CAPN1MAT1TOG1PWM1ECCF1x000,0000CLPBTLE9H0000,0000CHPBTHF9H0000,0000CCAP0LPM0CRLEAH0000,0000CCAP0HPM0CEHFAH0000,0000CCAP1LPM1CRLEBH0000,0000CCAP1HPM1CRHFBH0000,0000PCAPWM0PPMAR0F2H——————EPC0HEPC0Lxxxx,xx00PCAPWM0PPMAR1F3H——————EPC1HEPC1Lxxxx,xx00AUXR1AR1A2HPCAP4SPIP4S2P4GF2ADRJ —DPSx000,00x0PCA工作模式寄存器CMOD表32 PCA工作模式寄存器格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0CCOND9HNameCIDL CPS2CPS1CPS0ECFCIDL：空閑模式下是否停止PCA計數的控制位。當CIDL=0時，空閑模式下 PCA計數器繼續工作； 當CIDL=1時，空閑模式下 PCA計數器停止工作。CPSCPSCPS0：PCA計數脈沖源選擇控制位。PCA計數脈沖選擇如下表33所示。表33PCA計數脈沖選擇CPS2CPS1CPS0選擇PCA/PWM時鐘源輸入 0 0 00,系統時鐘，SYSclk/12 0 0 11,系統時鐘，SYSclk/12 0 1 02,定時器0的溢出脈沖。由于定時器0可以工作在IT模式，所以可以達到一個時鐘就溢出，從而達到最高頻率CPU工作時鐘SYSclk。通過改變定時器0的溢出率，可以實現可調頻率的PWM輸出 0 1 13，ECI/（）腳輸入的外部時鐘（最大速率=SYSclk/12） 1 0 04，系統時鐘，SYSclk 1 0 15，系統時鐘/4，SYSclk/4 1 1 06，系統時鐘/6，SYSclk/6 1 1 17，系統時鐘/8，SYSclk/8 PCA控制寄存器CCONPCA控制寄存器的格式如下表34所示：表34 PCA控制寄存器格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0CCOND8HNameCFCR CCF1ECFCF：PCA計數器陣列溢出標志位。當PCA計數器溢出時， CF由硬件置位。如果CMOD寄存器的ECF位置位，則 CF標志可用來產生中斷。CF位可通過硬件或軟件置位，但只可通過軟件清零。CR：PCA計數器陣列運行控制位。該位通過軟件置位， 用來起動 PCA計數器陣列計數。該位通過軟件清零,用來關閉PCA計數器。CCF1：PCA模塊1中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必須通過軟件清零。CCF0：PCA模塊0中斷標志。當出現匹配或捕獲時該位由硬件置位。該位必須通過軟件清零。PCA比較/捕獲寄存器CCAPM0和CCAPM1PCA模塊0的比較/捕獲寄存器的格式如下表35所示：表35 PCA模塊0比較/捕獲寄存器格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0CCAPM0DAHNameECOM0CAPP0CAPN0 MAT0TOG0PWM0ECCFM0ECOM0:允許比較器功能控制位。當ECOM0＝1時，允許比較器功能。CAPP0：正捕獲控制位。當CAPP0＝1時，允許上升沿捕獲。CAPN0：負捕獲控制位。當CAPN0＝1時，允許下降沿捕獲。MAT0：匹配控制位。TOG0：翻轉控制位。當TOG0＝1時，工作在PCA高速輸出模式，PCA計數器的?與模塊的比較/捕獲寄存器的?的匹配將使CEX0腳翻轉。(CEX0/PCA0/PWM0/)PWM0：脈寬調節模式。當PWM0＝1時，允許 CEX0腳用作脈寬調節輸出。(CEX0/PCA0/PWM0/)ECCF0：使能CCF0中斷。使能寄存器CCON的比較/捕獲標志CCF0，用來產生中斷。PCA模塊1的比較/捕獲寄存器的格式如下表36所示：表36 PCA模塊1比較/寄存器格式SFR nameADBitB7B6B5B4B3B2B1B0CCAPM1DBHNameECOM1CAPP1CAPN10 MAT1TOG1PWM1ECCFM1ECOM1：允許比較器功能控制位。當ECOM0＝1時，允許比較器功能。CAPP1：正捕獲控制位。當CAPP0＝1時，允許上升沿捕獲。CAPN1：負捕獲控制位。當CAPN0＝1時，允許下降沿捕獲。MAT1：匹配控制位。TOG1：翻轉控制位。當TOG0＝1時，工作在PCA高速輸出模式，PCA計數器的?與模塊的比較/捕獲寄存器的?的匹配將使CEX0腳翻轉。(CEX0/PCA0/PWM0/)PWM1：脈寬調節模式。當PWM0＝1時，允許CEX0腳用作脈寬調節輸出。(CEX0/PCA0/PWM0/)ECCF1：使能CCF0中斷。使能寄存器CCON的比較/捕獲標志CCF0，用來產生中斷。PCA的16位計數器—低8位CL和高8位CHCL和CH地址分別為E9H和F9H，復位?均為00H，用于保存PCA的裝載?。PCA捕捉/比較寄存器—CCAPnL(低位字節)和CCAPnH(高位字節)當PCA模塊用于捕獲或比較時，它們用于保存各個模塊的16位捕捉計數?；當PCA模塊用于PWM模式時，它們用來控制輸出的占空比。其中，n=0、1，分別對應模塊0和模塊1。復位?均為00H。它們對應的地址分別為：CCAP0L — EAH、CCAP0H — FAH：模塊0的捕捉/比較寄存器。CCAP1L — EBH、CCAP1H — FBH：模塊1的捕捉/比較寄存器。PCA模塊PWM寄存器PCA_PWM0和PCA_PWM1PCA模塊0的PWM寄存器的格式如下表37所示：表37 PCA模塊0的PWM寄存器格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0PCAPWM0F2HNameEPC0HEPC0LEPC0H：在PWM模式下，與CCAP0H組成9位數。EPC0L：在PWM模式下，與CCAP0L組成9位數。PCA模塊1的PWM寄存器的格式如下表38所示：表38 PCA模塊1的PWM寄存器格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0PCAPWM1F2HNameEPC1HEPC1LEPC1H：在PWM模式下，與CCAP1H組成9位數。EPC1L：在PWM模式下，與CCAP1L組成9位數。將單片機的PCA/PWM功能從P1口設置到P4口的寄存器AUXR1輔助寄存器1的格式如下表39所示：表39 PCA輔助寄存器1格式SFR nameAddressBitB7B6B5B4B3B2B1B0AUXR1A2HNamePCAP4 PIP4S2P4GF2ADRJ DPS 輸出PWM原理脈寬調制(PWM，Pulse Width Modulation)是一種使用程序來控制波形占空比、周期、相位波形的技術，在三相電機驅動、D/A轉換等場合有廣泛的應用。STC12C5A60S2系列單片機的PCA模塊可以通過程序設定，使其工作于8位PWM模式。PWM模式的結構如下圖37所示。圖37 PWM模式的結構所有PCA模塊都可用作PWM輸出（圖37）。輸出頻率?決于 PCA定時器的時鐘源。由于所有模塊共用僅有的PCA定時器，所有它們的輸出頻率相同。各個模塊的輸出占空比是獨立變化的，與使用的捕獲寄存器[EPCnL,CCAPnL]有關。當寄存器 CL的?小于[EPCnL, CCAPnL]時，輸出為低；當寄存器CL的?等于或大于 [EPCnL,CCAPnL]時，輸出為高。當CL的?由FF變為00溢出時，[EPCnH,CCAPnH]的內容裝載到[EPCnL,CCAPnL]中。這樣就可實現無干擾地更新PWM。要使能PWM模式，模塊CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必須置位。由于PWM是8位的，所以： PWM的頻率=PCA時鐘輸入源頻率/256。 輸出PWM時的寄存器設置 sfr CCON=0XD8。 sbit CCF0=CCON^0。 sbit CCF1=CCON^1。 sbit CR =CCON^6。 sbit CF =CCON^7。 sfr CMOD=0xD9。 sfr CL =0xE9。 sfr CH =0XF9。 sfr CCAPM0=0xDA。 sfr CCAPOL=0xEA。 sfr CCAP0H=0xfa。 sfr CCAPM1=0xdb。 sfr CCAP1L=0xEB。 sfr CCAP1H=0xFB。 sfr PCAPWM0=0XF2。 sfr PCAPWM1=0XF3。 在單片機中輸出PWM的程序void main() { CCON = 0。CL = 0。 CH = 0。 CMOD = 0x02。 CCAP0H = CCAP0L = 0x80。 CCAPM0 = 0x42。 CCAP1H = CCAP1L = 0xff。PCAPWM1 = 0x03。 CCAPM1 = 0x42。 CR = 1。 while (1) {. . .(下加程序) . . .}}根據上文提到，PWM的頻率=PCA時鐘輸入源頻率/256 ，而“0x80”化成十進制數是128，故占空比為128/256=50%，因此只要改變程序中的“0x80”就可以改變高電平的占空比。因為考慮到輸出PWM占空比容易，這是選用這個芯片的重要原因。 八位數碼管的顯示原理 段選顯數原理8段數碼管如圖38所示由8個LED（LiteEmitDiode）組成。分為共陰和共陽兩種接法。左圖為共陰接法，將8個LED的陰極共同接地，當單片機的I/O口給出高電平的時候，LED點亮。右圖為共陽接法，將8個LED的陽極共同接高，當單片機的I/O口給出低電平的時候，LED點亮。圖38 共陰與共陽接法數碼管的驅動分為動態驅動和靜態驅動兩種。所謂靜態驅動，就是將數碼管每個LED燈對應一個I/O口。通過單片機的P口來控制LED燈的亮和滅。I/O口之間互相獨立。這樣的優點是驅動很簡單，只需要用I/O口直接控制LED（LED功率較大時需要加三極管等驅動電路）。一般來說，靜態驅動比動態驅動占用的I/O口多。與靜態顯示方法不同，動態顯示驅動的設計方法是將數碼管的驅動端一對一連接在一起接單片機的數據口，而將各個數碼管的公共端單獨送至單片機的I/O口進行片選。通過片選信號依次點亮各個數碼管，由于人眼有視覺暫留的特性，因此如果第一個數碼管滅和第二個數碼管亮之間的時間足夠短，人眼是感覺不出數碼管的變化的。靜態驅動方式簡單不容易出錯，如果電路設計合適，也能夠用較少的線完成多個數碼管的驅動。動態驅動方式省單片機的資源，如今已經有很多這樣成熟的基于動態掃描的芯片。如下圖39所示“8”字示意圖圖39 “8”字示意圖 當某個二極管導通時，相應的字段發光。例如，如果二極管a、b、c、d、e、f、g導通，則比劃段全亮，顯示“8”的字樣