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机,制造成本低于大气隙结构电机.

调速,定位精度高动态响应快速度范围更大,过载能力强线性度好,力矩波动小磁能积高,体积小,重量轻损耗低,效率高在直流电机驱动电路的设计中,主要考虑下几点:

功能:电机是单向还是双向转动需不需要调速对于单向的电机驱动,只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可,当电机需要双向转动时,可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器.如果不需要调速,只要使用继电器即可,但如果需要调速,可以使用三极管,场效应管等开关元件实现PWM(脉冲宽度调制)调速.

性能:对于PWM调速的电机驱动电路,主要有以下性能指标.1)输出电流和电压范围,它决定着电路能驱动多大功率的电机.2)效率,高的效率不仅意味着节省电源,也会减少驱动电路的发热.要提高电路的效率,可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽电路可能出现的一个问题,即两个功率器件同时导通使电源短路)入手.3)对控制输入端的影响.功率电路对其输入端应有良好的信号隔离,防止有高电压大电流进入主控电路,这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离.4)对电源的影响.共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染,大的电流可能导致地线电位浮动.5)可靠性.电机驱动电路应该尽可能做到,无论加上何种控制信号,何种无源负载,电路都是安全的.C831,Intel公司的16位单片机8XC196以及Cygnal公司的8位单片机C8051FOXX系列等.在新一代的单片机中通过初始化设置,使其PWM输出口能够自动发出PWM脉冲波.这种方法虽然很直接,但是对单片机的要求比较特别.如果只是一般的单片机,也可以用软件模拟法来产生PWM脉冲波.本文选用的是51系列单片机,所以选用这种方法来产生PWM脉冲[20].

直流力矩电机的驱动部分电路如4-5图所示,左边接口接单片机的一个引脚,右边的插口接电机.

4.4键盘接口设计

单片机控制系统中除了进行信息传递的过程输入,输出通道与接口外还要有与操作人员进行信息交换的输入,输出设备或器件,这种人机联系的设备或器件称为人机接口.这种人机接口典型装置是一个操作显示台或操作面板,操作台上除了有开关,旋转,柏攀及各种打印机,绘图仪累的I\O设备以外,一般必不可少的是键盘与LED显示器.本遥控器安装了键盘.

键盘是由若干个按键组成的开关矩阵,它是单片机最简单的信息输入装置,操作人员通过键盘向单片机系统输入数据或命令,实现简单的人际通信,按键是以开关的状态来设置控制功能和输入数据的.若键盘上的闭合键是由专用硬件实现的,则称为编码键盘,若靠软件实现的,则称为非编码键盘.非编码键盘是由一些按键排成一个行,列矩阵.按键的作用只是简单的实现开关的接通或断开,但必须有一套想应得程序与之配合,来完成按键的识别,防止抖动及键值的产生等工作,因此,键盘接口电路和程序必须解决以下一些问题[21].

检查是否有键按下,

若有按键按下,判断是哪个键并确定其键号或键值.

去抖动.目前,按键是利用机械触点,一个电压信号通过机械触电的闭合和断开形成.抖动的时间一般是5-10ms.按键的稳定闭合期为几百毫秒到几秒,为了保证键闭合仅作一次键处理,必须除去抖动影响.

处理多建同时按下.

当键盘的按键比较多时,可以应用矩阵式键盘,可以减少占用I\O总线.用I\O线组成行,列结构,行,列线不相通,而是通过一个按键设置在行,列交叉点上来连通,如果需要设计M*N个按键,则需要M+N跟I\O总线.其接口电路如图4-6:

4.5抗干扰设计

在电子系统设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性的要求,避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施[22].形成干扰的基本要素有三个:

(1)干扰源,指产生干扰的元件,设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt,di/dt大的地方就是干扰源.如:雷电,继电器,可控硅,电机,高频时钟等都可能成为干扰源.

(2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介.典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射.

(3)敏感器件,指容易被干扰的对象.如:A/D,D/A变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等.抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能.

(1)抑制干扰源

抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt,di/dt.这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则,常常会起到事半功倍的效果.减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现.减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现.

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抑制干扰源的常用措施如下:

(1)继电器线圈增加续流二极管,消除断开线圈时产生的反电动势干扰.仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后,增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数.

(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一般是RC串联电路,电阻一般选几K到几十K,电容选0.01uF),减小电火花影响.

(3)给电机加滤波电路,注意电容,电感引线要尽量短.

(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容,以减小IC对电源的影响.注意高频电容的布线,连线应靠近电源端并尽量粗短,否则,等于增大了电容的等效串联电阻,会影响滤波效果.

(5)布线时避免90度折线,减少高频噪声发射.

(6)可控硅两端并接RC抑制电路,减小可控硅产生的噪声(这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的).

按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类.

所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰.高频干扰噪声和有用信号的频带不同,可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播,有时也可加隔离光耦来解决.电源噪声的危害最大,要特别注意处理.所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰.一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离,用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩.

2.切断干扰传播路径的常用措施如下:

(1)充分考虑电源对单片机的影响.电源做得好,整个电路的抗干扰就解决了一大半.许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器,以减小电源噪声对单片机的干扰.比如,可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路,当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠.

(2)如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路).控制电机等噪声器件,在I/O口与噪声源之间应加隔离(增加π形滤波电路).

(3)注意晶振布线.晶振与单片机引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,晶振外壳接地并固定.此措施可解决许多疑难问题.

(4)电路板合理分区,如强,弱信号,数字,模拟信号.尽可能把干扰源(如电机,继电器)与敏感元件(如单片机)远离.

(5)用地线把数字区与模拟区隔离,数字地与模拟地要分离,最后在一点接于电源地.A/D,D/A芯片布线也以此为原则,厂家分配A/D,D/A芯片引脚排列时已考虑此要求.

(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地,以减小相互干扰.大功率器件尽可能放在电路板边缘.

(7)在单片机I/O口,电源线,电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠,磁环,电源滤波器,屏蔽罩,可显着提高电路的抗干扰性能.

力反馈遥控器程序设计

单片机不仅要处理光电编码器传输过来的脉冲信号,还要对力矩电机的运转做出控制.这些都是通过单片机内部的程序来实现的.单片机程序功能主要如下:初始化串口,打开串口中断,接收电脑发送的数据,在1602液晶模块上显示数据,将数据发送回电脑RS-485串口,接收继电器控制命令,控制继电器动作等.

5.1USB接口程序设计

固件(F