畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

1、<p>　　論文題目： 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文主要研究了利用MCS-51系列單片機(jī)控制PWM信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。文章中采用了專門(mén)的芯片組成了PWM信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，并且對(duì)PWM信號(hào)的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過(guò)軟件編程對(duì)PWM信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入

2、信號(hào)波形等均作了詳細(xì)的闡述。此外，本文中還采用了芯片IR2110作為直流電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速功率放大電路的驅(qū)動(dòng)模塊，并且把它與延時(shí)電路相結(jié)合完成了在主電路中對(duì)直流電機(jī)的控制。另外，本系統(tǒng)中使用了測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)濾波電路后，將測(cè)量值送到A/D轉(zhuǎn)換器，并且最終作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)速度的控制。在軟件方面，文章中詳細(xì)介紹了PI運(yùn)算程序，初始化程序等的編寫(xiě)思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。</p>

3、;<p>　　關(guān)鍵詞： PWM信號(hào)，測(cè)速發(fā)電機(jī)，PI運(yùn)算</p><p>　　The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM</p><p><b>　　Chenli</b></p><p>　　School of Infor

4、mation and Engineering </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the spe

5、ed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the

6、speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sen</p><p>　　Key words: PWM signal，tachogenerator，PI

7、calculation</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 引言1</b></p><p>　　1.1開(kāi)發(fā)背景1</p><p>　　1.2選題的目的和意義1</p><p>　　1.3研究方法2</p>&

8、lt;p>　　2. 總體設(shè)計(jì)概述2</p><p>　　2.1總體硬件電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖2</p><p>　　2.1.2 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介3</p><p>　　2.1.3單片機(jī)系統(tǒng)中所用其他芯片選型4</p><p>　　2.2PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)7

9、</p><p>　　2.2.1 PWM的基本原理7</p><p>　　2.2.2 PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.2.3 PWM發(fā)生電路主要芯片的工作原理9</p><p>　　2.3功率放大驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　2.3.1芯片IR2110性能及特點(diǎn)10</p&g

10、t;<p>　　2.3.2 IR2110的引腳圖以及功能11</p><p>　　2.4主電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.4.1 延時(shí)保護(hù)電路11</p><p>　　2.4.2 主電路11</p><p>　　2.4.3 輸出電壓波形13</p><p>　　2.4.4系統(tǒng)總體電路圖

11、14</p><p>　　2.5測(cè)速發(fā)電機(jī)15</p><p>　　2.6濾波電路15</p><p>　　2.7A/D轉(zhuǎn)換15</p><p>　　2.7.1芯片選型15</p><p>　　2.7.2 ADC0809的引腳及其功能16</p><p>　　3. 系統(tǒng)軟件部分的

12、設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1PI 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖及參數(shù)計(jì)算16</p><p>　　3.2系統(tǒng)中的部分程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.1主程序設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.2.2 PI控制算法子程序設(shè)計(jì)18</p><p>　　4. 系統(tǒng)調(diào)試19</p><p

13、>　　4.1軟件調(diào)試19</p><p>　　4.2系統(tǒng)仿真20</p><p><b>　　結(jié)論21</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b&g

14、t;　　附錄23</b></p><p><b>　　1. 引言</b></p><p><b>　　開(kāi)發(fā)背景</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)是主要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，目前在直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中已大量采用晶閘管(即可控硅)裝置向電動(dòng)機(jī)供電的KZ—D拖動(dòng)系統(tǒng)，取代了笨重的發(fā)電動(dòng)一電動(dòng)機(jī)的F—D系統(tǒng)，

15、又伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢(shì)。直流電機(jī)調(diào)速基本原理是比較簡(jiǎn)單的（相對(duì)于交流電機(jī)），只要改變電機(jī)的電壓就可以改變轉(zhuǎn)速了。改變電壓的方法很多，最常見(jiàn)的一種PWM脈寬調(diào)制，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入占空比就可以控制電機(jī)的平均電壓，控制轉(zhuǎn)速。</p><p>　　PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提

16、出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)。</p><p><b>　　選題的目的和意義<

17、/b></p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從控制的角度來(lái)看，直流調(diào)速還是交流拖動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。隨

18、著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。</p><p>　　傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用模擬元件，雖在一定程度上滿足了生產(chǎn)要求，但是因?yàn)樵菀桌匣驮谑褂弥幸资芡饨绺蓴_影響，并且線路復(fù)雜、通用性差，控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響，故系統(tǒng)的運(yùn)

19、行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。</p><p>　　目前，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没?，伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢(shì)。</p><p><b>　　研究方法</b></p><p>　　

20、本文主要研究了利用MCS-51系列單片機(jī)，通過(guò)PWM方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法。PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無(wú)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。</p><p>　　本文就是利用這種控制方式來(lái)改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。文章中

21、采用了專門(mén)的芯片組成了PWM信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，然后通過(guò)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。利用直流測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)得電機(jī)速度，經(jīng)過(guò)濾波電路得到直流電壓信號(hào)，把電壓信號(hào)輸入給A/D轉(zhuǎn)換芯片最后反饋給單片機(jī)，在內(nèi)部進(jìn)行PI運(yùn)算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制。</p><p><b>　　2. 總體設(shè)計(jì)概述</b></p><p>　　單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)

22、直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。本系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)控制，C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的平

23、滑調(diào)速。</p><p>　　系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM調(diào)速的基本原理，以直流電機(jī)電樞上電壓的占空比來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，并通過(guò)單片機(jī)控制速度的變化。本文所研究的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，

24、加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對(duì)電機(jī)速度的有效控制。</p><p><b>　　總體硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　本系統(tǒng)采用89C51控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)，送到直流電機(jī)，直流電機(jī)通過(guò)測(cè)速電路，濾波電路，和A/D轉(zhuǎn)換電

25、路交數(shù)據(jù)重新送回單片機(jī)，進(jìn)行PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)向的控制，達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。</p><p>　　圖2-1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　2.1.2 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　1．8051單片機(jī)的基本組成</p><p>　　8051單片機(jī)由CPU和8個(gè)部件組成，它們都通過(guò)片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是

26、通用CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。其基本組成如下圖所示：</p><p>　　圖2-2 8051基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2．CPU及部分部件的作用功能介紹如下</p><p>　　中央處理器CPU：它是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。</p><p>　　內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：805

27、1芯片中共有256個(gè)RAM單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128個(gè)單元，其地址為00H—7FH。通常說(shuō)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指這前128個(gè)單元，簡(jiǎn)稱內(nèi)部RAM。</p><p>　　內(nèi)部程序存儲(chǔ)器：8051芯片內(nèi)部共有4K個(gè)單元，用于存儲(chǔ)程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡(jiǎn)稱內(nèi)部ROM。</p><p>　　定時(shí)器：8051片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)功能，并且以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)

28、進(jìn)行控制。</p><p>　　中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個(gè)中斷源，即外部中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)和串行中斷1個(gè)。</p><p>　　3．8051單片機(jī)引腳圖</p><p>　　圖2-3 8051單片機(jī)引腳圖</p><p>　　2.1.3 單片機(jī)系統(tǒng)中所用其他芯片選型</p><p><b>　　地

29、址鎖存器</b></p><p>　　地址鎖存器可以選擇多種，有地址鎖存功能的器件有74LS373、8282、74LS273等，8282是地址鎖存器，功能與74LS373類似，但本系統(tǒng)選用74LS373作為地址鎖存器，考慮到其應(yīng)用的廣泛性以及具有良好的性價(jià)比，成為目前在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)該較廣泛的地址鎖存器。74LS373片內(nèi)是8個(gè)輸出帶三態(tài)門(mén)的D鎖存器。</p><p>　　當(dāng)使

30、能端呈高電平時(shí)，鎖存器中的內(nèi)容可以更新，而在返回低電平的瞬間實(shí)現(xiàn)鎖存。如果此時(shí)芯片的輸出控制端為低，也即是輸出三態(tài)門(mén)打開(kāi)，鎖存器中的地址信息便可以通過(guò)三態(tài)門(mén)輸出。其引腳圖如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 74L373引腳圖</p><p><b>　　2．程序存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器是單片機(jī)的又一個(gè)重要組成部分，

31、其中程序存儲(chǔ)器是單片機(jī)中非常重要的存儲(chǔ)器，但由于其存儲(chǔ)空間不足，常常需要對(duì)單片機(jī)的存儲(chǔ)器空間進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器常用芯片有EPROM（紫外線可擦除型），如2716（2KB）、2732（4KB）、2764（8KB）、27128（16KB）、27256（32KB）等，另外還有＋5V電擦除E2PROM，如2816（2KB）、2864（8KB）等等。考慮到系統(tǒng)功能的可擴(kuò)展性以及程序功能的擴(kuò)展，本系統(tǒng)采用16KB的27128作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展

32、芯片，在滿足系統(tǒng)要求的前提下還存有一定的擴(kuò)展空間，是本系統(tǒng)最合適的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片。27128的引腳圖如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5 27128結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　3．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器</b></p><p>　　8051單片機(jī)有128B RAM，當(dāng)數(shù)據(jù)量超過(guò)128B也需要把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)一步擴(kuò)展。常用RAM芯片分靜態(tài)

33、和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)RAM有6116(2KB)、6264(8KB)等，動(dòng)態(tài)DRAM2164(8KB)等，另外還有集成IRAM和E2PROM。使用E2PROM作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有斷電保護(hù)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展常使用隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片，用的較多的是Intel公司的6116容量為2KB和6264容量為8KB。本系統(tǒng)采用容量8KB的6264作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片。其引腳圖如圖2-6所示：</p>

34、<p>　　2.1.4 8051單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析</p><p>　　圖2-7 8051單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析</p><p><b>　　接線分析：</b></p><p>　　P0.7---P0.0：這8個(gè)引腳共有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的情況。第一種情況是8051不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O口使用，P0

35、.7---P0.0用于傳送CPU的I/O數(shù)據(jù)。第二種情況是8051帶片外存儲(chǔ)器，P0.7---P0.0在CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　P2.7---P2.0：這組引腳的第一功能可以作為通用的I/O使用。它的第二功能和P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但是并不能像P0口那樣還可以

36、傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　P3.7---P3.0：這組引腳的第一功能為傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)。它的第二功能作為控制用，每個(gè)引腳不盡相同。</p><p>　　VCC為+5V電源線，VSS為接地線。</p><p>　　ALE/：地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用，在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，8051CPU在P0.7---P0.0引腳線上輸

37、出片外存儲(chǔ)器低8位地址的同時(shí)還在ALE/線上輸出一個(gè)高電位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出P0.7---P0.0引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。</p><p>　　/VPP：允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器/編程電源線，可以控制8051使用片內(nèi)ROM還是片外ROM。如果=1，那么允許使用片內(nèi)ROM；如果=0，那么允許使用片外ROM。</p><p&

38、gt;　　XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接8051片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋電路。石英晶振起振后，應(yīng)能在XTAL2線上輸出一個(gè)3V左右的正弦波，以便于8051片內(nèi)的OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩，電容C1、C2可以幫助起振，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào)fOSC的目的。</p><p>　　PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2

39、.1 PWM的基本原理</p><p>　　PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在許多方面，比如：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。</p><p>　　在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電

40、壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱?，PWM又被稱為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。如圖2-8所示：</p><p>　　圖2-8 PWM方波</p><p>　　設(shè)電機(jī)始終接通電源時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為Vmax，設(shè)占空比為D= t1 / T，則電機(jī)的平均速度為Va = Vmax * D，其中Va指的是電機(jī)的平均速度；Vmax 是指電機(jī)在全通電時(shí)的最大速度；D =

41、 t1 / T是指占空比。</p><p>　　由上面的公式可見(jiàn)，當(dāng)我們改變占空比D = t1 / T時(shí)，就可以得到不同的電機(jī)平均速度Vd，從而達(dá)到調(diào)速的目的。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，平均速度Vd 與占空比D并非嚴(yán)格的線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似地看成是線性關(guān)系。</p><p>　　2.2.2 PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-9PWM信號(hào)發(fā)生

42、電路</p><p>　　PWM波可以由具有PWM輸出的單片機(jī)通過(guò)編程來(lái)得以產(chǎn)生，也可以采用PWM專用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)PWM波的頻率太高時(shí)，它對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率管要求太高，而當(dāng)它的頻率太低時(shí)，其產(chǎn)生的電磁噪聲就比較大，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)PWM波的頻率在18KHz左右時(shí)，效果最好。在本系統(tǒng)內(nèi)，采用了兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位串行計(jì)數(shù)器4040組成了PWM信號(hào)發(fā)生電路。</p><p&g

43、t;　　兩片數(shù)值比較器4585，即圖上U2、U3的A組接12位串行4040計(jì)數(shù)輸出端Q2—Q9，而U2、U3的B組接到單片機(jī)的P1端口。只要改變P1端口的輸出值，那么就可以使得PWM信號(hào)的占空比發(fā)生變化，從而進(jìn)行調(diào)速控制。</p><p>　　12位串行計(jì)數(shù)器4040的計(jì)數(shù)輸入端CLK接到單片機(jī)C51晶振的振蕩輸出XTAL2。計(jì)數(shù)器4040每來(lái)8個(gè)脈沖，其輸出Q2—Q9加1，當(dāng)計(jì)數(shù)值小于或者等于單片機(jī)P1端口輸出

44、值X時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端保持為低電平，而當(dāng)計(jì)數(shù)值大于單片機(jī)P1端口輸出值X時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端為高電平。隨著計(jì)數(shù)值的增加，Q2—Q9由全“1”變?yōu)槿?”時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端又變?yōu)榈碗娖?，這樣就在U2的（A>B）端得到了PWM的信號(hào)，它的占空比為（255 -X / 255）*100%，那么只要改變X的數(shù)值，就可以相應(yīng)的改變PWM信號(hào)的占空比，從而進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。</p&

45、gt;<p>　　使用這個(gè)方法時(shí)，單片機(jī)只需要根據(jù)調(diào)整量輸出X的值，而PWM信號(hào)由三片通用數(shù)字電路生成，這樣可以使得軟件大大簡(jiǎn)化，同時(shí)也有利于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。由于單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)P1端口輸出全為“1”，使用數(shù)值比較器4585的B組與P1端口相連，升速時(shí)P0端口輸出X按一定規(guī)律減少，而降速時(shí)按一定規(guī)律增大。</p><p>　　2.2.3 PWM發(fā)生電路主要芯片的工作原理</p>

46、<p><b>　　1．?dāng)?shù)據(jù)比較器</b></p><p>　　具有數(shù)據(jù)比較功能的芯片有74LS6828，74LS6838等8位數(shù)值比較器，4位數(shù)值比較器4585等。本PWM發(fā)生電路通過(guò)兩片4位數(shù)值比較器4585就可實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的產(chǎn)生，因此選用4585作為信號(hào)發(fā)生電路。芯片4585的引腳圖：</p><p><b>　　2．串行計(jì)數(shù)器 </

47、b></p><p>　　系統(tǒng)PWM信號(hào)發(fā)生電路中還使用到一片串行計(jì)數(shù)器，有串行計(jì)數(shù)功能的芯片有4024、4040等，它們具有相同的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能，但4024是7位二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，而芯片4040是一個(gè)12位的二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器，所有計(jì)數(shù)器位為主從觸發(fā)器，計(jì)數(shù)器在時(shí)鐘下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)CR為高電平時(shí)，它對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，由于在時(shí)鐘輸入端使用施密特觸發(fā)器，故對(duì)脈沖上升和下降時(shí)間沒(méi)有限制，所有的輸入和輸出均經(jīng)

48、過(guò)緩沖。本系統(tǒng)使用4040作為串行計(jì)數(shù)器，芯片4040的引腳圖如圖2-11所示：</p><p>　　功率放大驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　功率放大驅(qū)動(dòng)芯片有多種，其中較常用的芯片有IR2110和EXB841，但由于IR2110具有雙通道驅(qū)動(dòng)特性，且電路簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格相對(duì)EXB841便宜，具有較高的性價(jià)比，且對(duì)于直流電機(jī)調(diào)速使用起來(lái)更加簡(jiǎn)便，因此該驅(qū)動(dòng)電路采用了IR2110集成芯

49、片，使得該集成電路具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力和保護(hù)功能。</p><p>　　2.3.1 芯片IR2110性能及特點(diǎn)</p><p>　　IR2110是美國(guó)國(guó)際整流器公司利用自身獨(dú)有的高壓集成電路以及無(wú)閂鎖CMOS技術(shù)，于1990年前后開(kāi)發(fā)并且投放市場(chǎng)的，IR2110是一種雙通道高壓、高速的功率器件柵極驅(qū)動(dòng)的單片式集成驅(qū)動(dòng)器。它把驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)和低壓側(cè)MOSFET或IGBT所需的絕大部分功能集成在一個(gè)

50、高性能的封裝內(nèi)，外接很少的分立元件就能提供極快的功耗，它的特點(diǎn)在于，將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓比較高，可以達(dá)到600V，其內(nèi)設(shè)欠壓封鎖，成本低、易于調(diào)試。高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)采用外部自舉電容上電，與其他驅(qū)動(dòng)電路相比，它在設(shè)計(jì)上大大減少了驅(qū)動(dòng)變壓器和電容的數(shù)目，使得MOSFET和IGBT的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化，而且它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，還具有快速完整

51、的保護(hù)功能。與此同時(shí)，IR2110的研制成功并且投入應(yīng)用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。降低了產(chǎn)品成本和減少體積。</p><p>　　2.3.2 IR2110的引腳圖以及功能</p><p>　　IR2110將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，可以驅(qū)動(dòng)同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓比較高，是目前功率放大驅(qū)動(dòng)電路中使用最多的驅(qū)動(dòng)芯片。其結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，芯片引腳圖

52、如下所示：</p><p>　　圖2-12 IR2110引腳圖</p><p><b>　　主電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.4.1 延時(shí)保護(hù)電路</p><p>　　利用IR2110芯片的完善設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)保護(hù)電路。</p><p>　　IR2110使它自身可對(duì)輸入的兩個(gè)通道信號(hào)之間

53、產(chǎn)生合適的延時(shí)，保證了加到被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中同橋臂上的兩個(gè)功率MOS器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間有一互瑣時(shí)間間隔，因而防止了被驅(qū)動(dòng)的逆變橋中兩個(gè)功率MOS器件同時(shí)導(dǎo)通而發(fā)生直流電源直通路的危險(xiǎn)。</p><p><b>　　2.4.2 主電路</b></p><p>　　從上面的原理可以看出，產(chǎn)生高壓側(cè)門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓的前提是低壓側(cè)必須有開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，在高壓側(cè)截止期間低壓側(cè)必須導(dǎo)通，才

54、能夠給自舉電容提供充電的通路。因此在這個(gè)電路中，Q1、Q4或者Q2、Q3是不可能持續(xù)、不間斷的導(dǎo)通的。我們可以采取雙PWM信號(hào)來(lái)控制直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)以及它的速度。</p><p>　　將IC1的HIN端與IC2的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號(hào)恰好相反。</p><p>　　在HIN為高電平期間，Q1、Q4導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加正向的工作

55、電壓。其具體的操作步驟如下：</p><p>　　當(dāng)IC1的LO為低電平而HO為高電平的時(shí)候，Q2截止，C1上的電壓經(jīng)過(guò)VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q1的柵極上，從而使得Q1導(dǎo)通。同理，此時(shí)IC2的HO為低電平而LO為高電平，Q3截止，C3上的電壓經(jīng)過(guò)VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q4的柵極上，從而使得Q4導(dǎo)通。</p><p>　　電源經(jīng)Q1至電動(dòng)機(jī)的正極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)Q4到

56、達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。此時(shí)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)。</p><p>　　在HIN為低電平期間，LIN端輸入高電平，Q2、Q3導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加反向工作電壓。其具體的操作步驟如下：</p><p>　　當(dāng)IC1的LO為高電平而HO為低電平的時(shí)候，Q2導(dǎo)通且Q1截止。此時(shí)Q2的漏極近乎于零電平，Vcc通過(guò)D1向C1充電，為Q1的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。同理可知，IC2的HO為高電平而LO為低電平，Q3導(dǎo)

57、通且Q4截止，Q3的漏極近乎于零電平，此時(shí)Vcc通過(guò)D2向C3充電，為Q4的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。</p><p>　　電源經(jīng)Q3至電動(dòng)機(jī)的負(fù)極經(jīng)過(guò)整個(gè)直流電機(jī)后再通過(guò)Q2到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。此時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。</p><p>　　因此電樞上的工作電壓是雙極性矩形脈沖波形，由于存在著機(jī)械慣性的緣故，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由矩形脈沖電壓的平均值來(lái)決定的。</p><p&

58、gt;　　設(shè)PWM波的周期為T(mén)，HIN為高電平的時(shí)間為t1，這里忽略死區(qū)時(shí)間，那么LIN為高電平的時(shí)間就為T(mén)-t1。HIN信號(hào)的占空比為D=t1/T。設(shè)電源電壓為V，那么電樞電壓的平均值為：</p><p>　　Vout= [ t1 - ( T - t1 ) ] V / T</p><p>　　= ( 2 t1 – T ) V / T</p><p>　　= ( 2

59、D – 1 )V</p><p>　　定義負(fù)載電壓系數(shù)為λ，λ= Vout / V， 那么 λ= 2D – 1 ；當(dāng)T為常數(shù)時(shí)，改變HIN為高電平的時(shí)間t1，也就改變了占空比D，從而達(dá)到了改變Vout的目的。D在0—1之間變化，因此λ在±1之間變化。如果我們聯(lián)系改變?chǔ)耍敲幢憧梢詫?shí)現(xiàn)電機(jī)正向的無(wú)級(jí)調(diào)速。</p><p>　　當(dāng)λ=0.5時(shí)，Vout=0，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0；<

60、;/p><p>　　當(dāng)0.5<λ<1時(shí)，Vout為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；</p><p>　　當(dāng)λ=1時(shí)，Vout=V，電機(jī)正轉(zhuǎn)全速運(yùn)行。</p><p>　　圖2-13 系統(tǒng)主電路</p><p>　　2.4.3 輸出電壓波形</p><p>　　系統(tǒng)電路經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制的PWM信號(hào)產(chǎn)生電路送來(lái)的PWM信號(hào)，經(jīng)過(guò)功率放

61、大電路，形成輸出電壓的波形圖如下圖如示：</p><p>　　2.4.4 系統(tǒng)總體電路圖</p><p>　　直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)總體電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)產(chǎn)生控制PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)的數(shù)據(jù)，控制直流電機(jī)調(diào)速電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。</p><p>　　圖2-15 系統(tǒng)總休電路圖</p><p><b>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)</b&g

62、t;</p><p>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，他把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，分為直流與交流兩種。其繞組和磁路經(jīng)過(guò)精確設(shè)計(jì)，輸出電動(dòng)勢(shì)E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即E=kn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)的極性即相應(yīng)改變。</p><p>　　當(dāng)被測(cè)機(jī)構(gòu)與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸連接時(shí)，只要檢測(cè)出輸出電動(dòng)勢(shì)，即可以獲得被測(cè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，所以

63、測(cè)速發(fā)電機(jī)又稱速度傳感器。測(cè)速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或者位置控制系統(tǒng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測(cè)速度的元件，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者通過(guò)反饋來(lái)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。</p><p><b>　　濾波電路</b></p><p>　　經(jīng)整流后的單向直流或單向脈動(dòng)直流電，都是由強(qiáng)度不變的直流成分和一個(gè)以上的交流成分疊加形成的。為了使脈動(dòng)直流電變得較為平穩(wěn)，把其中的交流成分濾掉

64、，叫做濾波。濾波有電容濾波、電感濾波等。本系統(tǒng)中對(duì)直流電采用電容濾波的方式，使得直流電壓變得更加平穩(wěn)，調(diào)速更加精確。電路圖如圖2-15所示：</p><p>　　圖2-16 濾波電路</p><p><b>　　A/D轉(zhuǎn)換</b></p><p><b>　　2.7.1芯片選型</b></p><p&g

65、t;　　能夠進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的芯片很多，其中AD系列的有8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809、AD570、AD670、AD673、AD7574等，TLC系列的有TLC545等，其中較為常用的是ADC0809和TLC545，TLC545是美國(guó)TEXAS儀器公司新推出的一種開(kāi)關(guān)電容結(jié)構(gòu)逐次逼近式8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有19個(gè)模擬輸入端。而ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模—數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼

66、鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，具有地址鎖存控制的8路模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)用單一的+5V電源，其模擬量輸入電壓的范圍為0V---+5V，其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為00H---FFH，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs，無(wú)須調(diào)零或者調(diào)整滿量程。因此本系統(tǒng)采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。</p><p>　　2.7.2 ADC0809的引腳及其功能</p><p>　　ADC0809

67、有28個(gè)引腳，其中IN0---IN7接8路模擬量輸入。ALE是地址鎖存允許，、接基準(zhǔn)電源，在精度要求不太高的情況下，供電電源就可以作為基準(zhǔn)電源。START是芯片的啟動(dòng)引腳，其上脈沖的下降沿起動(dòng)一次新的A/D轉(zhuǎn)換。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可以用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或者供單片機(jī)查詢。OE是輸出允許端。CLK是時(shí)鐘端。DB0---DB7是數(shù)字量的輸出。ADDA、ADDB、ADDC接地址線用以選定8路輸入中的一路，引腳詳見(jiàn)圖2-16。</p&

68、gt;<p>　　圖2-17 ADC0809引腳圖</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　PI 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖及參數(shù)計(jì)算</p><p>　　按照典型II型系統(tǒng)的參數(shù)選擇方法， 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)和電阻電容值關(guān)系如下:</p><p>　　Kn = Rn/ R0

69、 Γn = Rn/ Cn Ton = 1/4 R0 * Con</p><p>　　參數(shù)求法： 電動(dòng)機(jī) P=10KW U=220V I=55A n=1000轉(zhuǎn)/分 電樞電阻R=0.5歐姆 取濾波電路中Ro=40千歐 Rn=470千歐 Cn=0.2uF Con=1uF 則：</p><p><b>　　Umax=220V</b></p>

70、<p>　　Umin=（220/0.9）*0.5=122V</p><p>　　Yi-1=0 W=1000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　P=Kp=Rn/Ro=11.7</p><p>　　I=Kp*T/Ti=125</p><p>　　系統(tǒng)中的部分程序設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件由1個(gè)主程序、1個(gè)中斷子程序

71、和1個(gè)PI控制算法子程序組成。</p><p>　　3.2.1 主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　主程序主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是，先設(shè)定好速度初始值，這個(gè)初始值與測(cè)速電路送來(lái)的值相比較得到一個(gè)誤差值，然后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其程序流程圖如圖所示。軟件由1個(gè)主程序、1個(gè)中斷子程序和1個(gè)PI控制算法子程序組成。主程序主程序是一個(gè)循

72、環(huán)程序，其主要思路是由單片機(jī)P1口生數(shù)據(jù)送到PWM信號(hào)發(fā)生電路，然后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　主程序流程圖如圖3-2所示：</p><p>　　3.2.2 PI控制算法子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　/*PI控制算法子程序*/</p><p>　　void PID_work

73、()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　negsum=0;possum=0;</p><p><b>　　if(BJ==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　possum+=k1;</p

74、><p>　　temp[2]=temp[2]+temp[0];}</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　negsum+=k1;</p><p>　　temp[2]=temp[2]-temp[0];</p&g

75、t;<p><b>　　}</b></p><p>　　k3=temp[2]/10;</p><p>　　if(possum>negsum)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　k2=possum-negsum; //存儲(chǔ)結(jié)果</p><

76、;p><b>　　CY=0;</b></p><p>　　temp[1]=k3+k1; //誤差積累，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(CY==1) //16位判斷。</p><p><b>　　UK=0xfe;</b></

77、p><p><b>　　else</b></p><p>　　UK=k1+k3; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　UK=1;</b></p>

78、<p><b>　　P3=UK;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1軟件調(diào)試</b></p><p>　　在程序編寫(xiě)的過(guò)程中，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，包

79、括鍵盤(pán)掃描處理、PWM信號(hào)發(fā)生電路的控制、以及單片機(jī)控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向等問(wèn)題，雖然問(wèn)題不是很大，但是也讓我研究了好長(zhǎng)時(shí)間，在解決這些問(wèn)題的時(shí)候，我不斷向老師和同學(xué)請(qǐng)教，希望能通過(guò)大家一塊的努力把軟件編寫(xiě)的更完整，讓系統(tǒng)的功能更完備。經(jīng)過(guò)多天的努力探索，也經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，大部分問(wèn)題都已經(jīng)解決，就是程序還是不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能，這讓我很著急。后來(lái)經(jīng)過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)的調(diào)試，并認(rèn)真總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題其實(shí)在編寫(xiě)中斷處理程序時(shí)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，修改后即可實(shí)

80、現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速的目的?？偨Y(jié)這次軟件調(diào)試，讓我認(rèn)識(shí)到了做軟件調(diào)試的基本方法與流程：</p><p>　?。?）認(rèn)真檢查源代碼，看是否有文字或語(yǔ)法錯(cuò)誤</p><p>　?。?）逐段子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，找出錯(cuò)誤出現(xiàn)的部分，重點(diǎn)排查</p><p>　　（3）找到合適的方法，仔細(xì)檢查程序，分步調(diào)試直到運(yùn)行成功</p><p><b>　　4.

81、2系統(tǒng)仿真</b></p><p>　　仿真軟件選擇Proteus ，在Proteus中畫(huà)出系統(tǒng)電路圖，當(dāng)程序在Keil C中調(diào)試通過(guò)后，會(huì)生成以hex為擴(kuò)展名的文件，這就是使系統(tǒng)能夠在Proteus中成功進(jìn)行仿真的文件。將些文件加載到單片機(jī)仿真系統(tǒng)中，驗(yàn)證是否能完成對(duì)直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)。若不成功，則重新回到軟件調(diào)試步驟，進(jìn)行軟件調(diào)試。找出錯(cuò)誤所在，更正后重新運(yùn)行系統(tǒng)。硬件仿真電路的設(shè)計(jì)完全按照論文設(shè)

82、計(jì)方案進(jìn)行。在仿真的過(guò)程中也遇到了很多問(wèn)題，比如元件選擇、電路設(shè)計(jì)等，在元件選擇方面，有的芯片是我以前學(xué)習(xí)的時(shí)候所沒(méi)有遇到過(guò)的，所以在尋找和使用的過(guò)程中也遇到很多麻煩，但經(jīng)過(guò)自己的努力，并借鑒從互聯(lián)網(wǎng)上找到的資料，我逐漸掌握這些元件的使用方法和原理，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真提供了良出的基礎(chǔ)。另外，在進(jìn)行仿真的時(shí)候，也經(jīng)常出現(xiàn)程序沒(méi)有錯(cuò)誤了，但是仿真通不過(guò)的情況，這些大部分原因是在管腳定義上，很多系統(tǒng)仿真的問(wèn)題都出在這。經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的努力，使我對(duì)

83、仿真軟件以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路有了更深一步的認(rèn)識(shí)，也為系統(tǒng)的成功奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本文所述的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是以低價(jià)位的單片微機(jī)8051為核心的，而通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)整又有多種途徑，相對(duì)于其他用硬件或者硬件與軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，采用PWM軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的調(diào)速過(guò)程具有更大的靈活性和更低的成本，它

84、能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的效能，對(duì)于簡(jiǎn)易速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。而在軟件方面，采用PLD算法來(lái)確定閉環(huán)控制的補(bǔ)償量也是由數(shù)字電路組成的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)所不能及的。曾經(jīng)也試過(guò)用單片機(jī)直接產(chǎn)生PWM波形，但其最終效果并不理想，在使用了少量的硬件后，單片機(jī)的壓力大大減小，程序中有充足的時(shí)間進(jìn)行閉環(huán)控制的測(cè)控和計(jì)算，使得軟件的運(yùn)行更為合理可靠。</p><p><b>　　致謝</b>

85、</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。 首先，我要特別感謝曲培新老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間曲老師指導(dǎo)我、幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，完善操作方法，并對(duì)我所做的設(shè)計(jì)提出有效的改進(jìn)方案。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多

86、考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。因此，特別需要感謝曲培新老師給予的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在此，再一次向曲培新教師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！</p><p>　　其次，學(xué)校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個(gè)設(shè)計(jì)小組配有專門(mén)的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。對(duì)于學(xué)校和老師為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的極大幫助和關(guān)心，在此我致以衷心的感謝！&l

87、t;/p><p>　　最后，還要感謝同學(xué)四年來(lái)對(duì)我的關(guān)心與支持，感謝各位老師在學(xué)習(xí)期間對(duì)我的嚴(yán)格要求。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒(méi)有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。借此論文之際，我想向所有人表達(dá)我

88、的最誠(chéng)摯的謝意，愿我們將來(lái)都越來(lái)越好。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張友德等，單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]，復(fù)旦大學(xué)出版社1992.</p><p>　　[2]張毅剛，彭喜源，譚曉鈞，曲春波.MCS－51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社2001.1.</p><p>　

89、　[3]宋慶環(huán)，才衛(wèi)國(guó)，高志，89C51單片機(jī)在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]。唐山學(xué)院，2008.4</p><p>　　[4]陳　錕　危立輝，基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速器控制電路[J]，中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003.9.</p><p>　　[5]李維軍 韓小剛 李 晉，基于單片機(jī)用軟件實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)[J]，維普資訊，2007.9</p><

90、p>　　[6]曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京，電子工業(yè)出版社，1997.</p><p>　　[7]劉大茂，嚴(yán)飛.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)控主程序的設(shè)計(jì)方法[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)福建農(nóng)林大學(xué)碩士論文版)，1998.2.</p><p>　　[8]http://hi.baidu.com/wolfwhite/blog/item/1e23bf09e83e16256b60fbf8.ht

91、ml</p><p>　　[9]朱定華，戴汝平編著.單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社北方交通大學(xué)出版社，2003.8.</p><p>　　[10]http://www.dianzi9.cn/danpianji/200808/10-846.html</p><p>　　[11]薛鈞義 張彥斌編著. MCS—51/96系列單片微型計(jì)算[M].西安交通大學(xué)出版社，

92、1997.8</p><p>　　[12]陳國(guó)呈 編著.PWM逆變技術(shù)及應(yīng)用[M].中國(guó)電力出版社.2007年7月</p><p>　　[13]馬忠梅 等編著.單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第4版）[M]，北京航天航空大學(xué)出版社.2007. 4</p><p>　　[14]劉昌華，易逵編著.8051單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].國(guó)防工業(yè)出版社2007.9&l

93、t;/p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　1．詳細(xì)電路設(shè)計(jì)圖</b></p><p><b>　　2．程序</b></p><p><b>　　（1）延時(shí)程序</b></p><p>　　void deal

94、y()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=0;i<100;i++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void t0(void)

95、 interrupt 1 using 0 //定時(shí)T0中斷服務(wù)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tcnt++; //每過(guò)250ust tcnt 加一</p><p>　　if(tcnt==40) //計(jì)滿40 次（1/100 秒）時(shí)</p><p><

96、;b>　　{</b></p><p>　　tcnt=0; //重新再計(jì)</p><p><b>　　sec++;</b></p><p>　　if(sec==10) //定時(shí)0.1 秒，在從零開(kāi)始計(jì)時(shí)</p><p><b>　　{</b&g

97、t;</p><p><b>　　sec=0;</b></p><p>　　TH0=0x06; //對(duì)TH0 TL0 賦值</p><p><b>　　TL0=0x06;</b></p><p>　　miaoshu=count;</p><p><b>

98、　　count=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　（2）PID運(yùn)算子程序</p><p>　　void PID_work(

99、)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　negsum=0;possum=0;</p><p><b>　　if(BJ==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　possum+=k1;</p&

100、gt;<p>　　temp[2]=temp[2]+temp[0];}</p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　negsum+=k1;</p><p>　　temp[2]=temp[2]-temp[0];</p>

101、;<p><b>　　}</b></p><p>　　k3=temp[2]/10;</p><p>　　if(possum>negsum)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　k2=possum-negsum; //存儲(chǔ)結(jié)果</p><

102、p><b>　　CY=0;</b></p><p>　　temp[1]=k3+k1; //誤差積累，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(CY==1) //16位判斷。</p><p><b>　　UK=0xfe;</b></p

103、><p><b>　　else</b></p><p>　　UK=k1+k3; </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　UK=1;</b></p>

104、<p><b>　　P3=UK;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　(3)主程序</b></p><p>　　void main() </p><p><b>　　{ </b></p&

105、gt;<p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　P3=0x00;</b></p><p>　　TMOD=0x01; /*定時(shí)器0方式1*/ </p><p>　　TH0=0xfc; /*定時(shí)器裝載初值*/ </p><p>　　T

106、L0=0x18; </p><p>　　ET0=1; /*開(kāi)定時(shí)器0中斷*/ </p><p>　　TR0=1; /*啟動(dòng)定時(shí)器0*/ </p><p>　　while(1) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　i

107、f(P1_0==1)</p><p><b>　　P1=0xff;</b></p><p>　　if(P1_1==1)</p><p>　　EA=0; /*關(guān)CPU中斷*/</p><p>　　if(P1_2==1)</p><p><b>　　{</b></p

108、><p>　　dir=~dir; /*轉(zhuǎn)向控制*/</p><p>　　while(P1_2!=0)</p><p><b>　　{};</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P1_3==1)</p><p>&l

109、t;b>　　{</b></p><p><b>　　high++;</b></p><p>　　if(high==30)</p><p><b>　　high=0;</b></p><p>　　while(P1_3!=0)</p><p><b>