畢業(yè)論文-直流電機(jī)控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題目： 直流電機(jī)控制系統(tǒng) </p><p>　　姓名 </p><p>　　學(xué)號(hào) </p><p>　　專業(yè) </p&

2、gt;<p>　　年級(jí) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時(shí)間 </p><p><b>　　任 務(wù) 書</b></p><p>　　系（部） 專業(yè) 班學(xué)生 學(xué)號(hào)

3、 </p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： </p><p>　　二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作規(guī)定進(jìn)行的日期： 09 年 11 月 日起至 10 年1月17 日 止 </p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn)：

4、 </p><p><b>　　四、任務(wù)書的內(nèi)容：</b></p><p><b>　　目的：</b></p><p>　　任務(wù)：

5、 </p><p>　　工作日程安排： </p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）要求： </p&g

6、t;<p>　　主要參考文獻(xiàn)： </p><p>　　學(xué)生開始執(zhí)行任務(wù)書日期 200 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　學(xué)生送

7、交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）日期： 200 年 月 日 教研室主任簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　學(xué)生簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b>&

8、lt;/p><p>　　一、引言 -------------------------------------------------------5</p><p>　　二、設(shè)計(jì)方案比較與分析 ----------------------------------6</p><p>　　1、電機(jī)速度控制模塊 ---------------------------------

9、-6</p><p>　　2、電機(jī)測(cè)速模塊 --------------------------------------7</p><p>　　3、電機(jī)速度顯示模塊 ---------------------------------8</p><p>　　三 、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 -------------------------------------9</p

10、><p>　　1 、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析 -------------------9</p><p>　　2 、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ---------------------------------14</p><p>　　四 、測(cè)試結(jié)果與分析 ------------------------------------16</p><p>　　五 、

11、結(jié)論 ----------------------------------------------------16</p><p>　　參考文獻(xiàn)-----------------------------------------------------17</p><p>　　附錄1 、系統(tǒng)硬件電路原理圖--------------------------------18</p>

12、<p>　　附錄2 、系統(tǒng)程序 ----------------------------------------------19</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　當(dāng)今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流驅(qū)動(dòng)控制作為電氣傳動(dòng)的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用。長(zhǎng)期以來，直流電動(dòng)機(jī)因其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)比較靈活，方法

13、簡(jiǎn)單，易于大范圍平滑調(diào)速，控制性能好等特點(diǎn)，一直在傳動(dòng)領(lǐng)域占有統(tǒng)治地位。它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人等工廠自動(dòng)化設(shè)備中。隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各個(gè)行業(yè)對(duì)直流電機(jī)的需求愈益增大，并對(duì)其性能提出了更高的要求。為此，研究并制造高性能、高可靠性的直流電機(jī)控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一套基于單片機(jī)的直流電機(jī)多速控制器，作為其配套的試驗(yàn)裝置。論文根據(jù)系統(tǒng)的要求完成了整體方案

14、設(shè)計(jì)和系統(tǒng)選型，針對(duì)所設(shè)計(jì)的控制方案對(duì)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)論述。硬件部分先作了整體設(shè)計(jì)，然后介紹了以AT89S52單片機(jī)為核心的硬件構(gòu)成，對(duì)調(diào)速電路、測(cè)量電路、閉環(huán)檢測(cè)電路和顯示電路等作了詳細(xì)闡述;軟件部分采用模塊化設(shè)計(jì)思想，編制了各個(gè)模塊的流程圖。論述了軟件的設(shè)計(jì)思想和方法;實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)置、啟動(dòng)、停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和顯示等功能。利用AT89S52芯片進(jìn)行低成本直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)

15、構(gòu)成、降低系統(tǒng)成本、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。</p><p>　　針對(duì)直流電機(jī)運(yùn)行環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，從系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等多方面進(jìn)行抗干擾的綜合考慮，并利用多種軟件和硬件技術(shù)來提高和改善系統(tǒng)的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的高精度多速度控制，達(dá)到了性能指標(biāo)要求。 </p><p><b>　　Abstract

16、</b></p><p>　　Nowadays，automatic control systems have been widely used and developed in every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems, DC drivers become more and more import

17、ant modern production. For a long time, DC motor has possessed the main role in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range,besides,its control performance

18、 is excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments ,such as CNC and industria</p><p>　　This paper system of DC motor multiple speeds based on STCMCU is designed,as its necessary test equipmen

19、t. It finished the total project design of system and model selection. The hardware and software design of the system according to the preceding solutions are discussed detailed. For the hardware part after a dissertatio

20、n on the whole design，the core hardware of the control system is the STCMCU,the paper introduced the details of some hardware problem，including input circuit of keyboard，serial</p><p>　　Aiming at the charact

21、eristic of bed environment and serious disturbance，many Kinds of software and hardware technology are applied to improve systematic Anti—interference ability，which comprehensively improve systematic dependability and pra

22、cticability. It has been proved by experiments that this system can make the high precise and multiple speed motor control come true. Stepping out the performance index is realized. Now this system has been put into exp

23、eriment.</p><p>　　關(guān)鍵字 AT89S52，PWM，電機(jī)控制 </p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　直流電機(jī)因具有良好的線性調(diào)速特性、效率高、控制簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好及體積小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛使用。常規(guī)電機(jī)調(diào)速控制方法中，電機(jī)工作不穩(wěn)定,損耗較大,尤其在低電壓輕負(fù)荷時(shí)情況更為嚴(yán)重，且工作頻率受電源頻率

24、的限制, 難以滿足高精度的調(diào)速要求，不利于廣泛推廣。如何才能使電路具有成本低、控制精度高、調(diào)試修改參數(shù)方便，且能方便和靈活地適用于大功率、可靠性高的直流電機(jī)控制系統(tǒng)中,是我們研究的目的。 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案比較與分析</b></p><p><b>　　電機(jī)調(diào)速控制模塊：</b></p><p

25、>　　方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。</p><p>　　方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可

26、靠性不高。</p><p>　　方案三：采用集成芯片L298N 。L298N是SGS(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司)公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。其有控制精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，使用它和PWM技術(shù)可控制驅(qū)動(dòng)電流大小以達(dá)到電機(jī)速度的調(diào)整。</p>&

27、lt;p>　　兼于方案三調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。</p><p>　　二 、電機(jī)測(cè)速模塊 </p><p>　　方案一：使用霍爾傳感器?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃?yīng)實(shí)現(xiàn)磁電轉(zhuǎn)換的一種傳感器，它具有靈敏度高，線性度好，穩(wěn)定性高、體積小和耐高溫等特點(diǎn)，在機(jī)車控制系統(tǒng)中占有非常重要的地位。對(duì)測(cè)速裝置的要求是分辨能力強(qiáng)、高精度和盡可能短的檢測(cè)時(shí)間。

28、其對(duì)硬件電路要求也要高。</p><p>　　方案二：使用光電碼盤。光電碼盤是由光學(xué)玻璃制成，在上面刻有許多同心碼道，每個(gè)碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分。工作時(shí)，光投射在碼盤上，碼盤隨運(yùn)動(dòng)物體一起旋轉(zhuǎn)，透過亮區(qū)的光經(jīng)過狹縫后由光敏元件接受，光敏元件的排列與碼道一一對(duì)應(yīng)，對(duì)于亮區(qū)和暗區(qū)的光敏元件輸出的信號(hào)，前者為“1”，后者為“0”，當(dāng)碼盤旋轉(zhuǎn)在不同位置時(shí)，光敏元件輸出信號(hào)的組合反映出一定規(guī)律的數(shù)字量，

29、代表了碼盤軸的角位移。但其使用較麻煩，準(zhǔn)確度與反應(yīng)速度不高。對(duì)軟件方面要求也高。</p><p>　　方案三：使用光電開關(guān)GK105。光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡(jiǎn)稱，它是利用被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測(cè)物體有無的。如下圖。  GK105的標(biāo)準(zhǔn)用法，A端1K、C端10K。接上電路AT89S52檢測(cè)到光電管的狀態(tài)變化，得到信號(hào)。使用它不僅電路簡(jiǎn)單，且很實(shí)用，

30、反應(yīng)快，準(zhǔn)確度高。</p><p>　　兼于方案三測(cè)速性能優(yōu)良、價(jià)格便宜、調(diào)速范圍廣、使用簡(jiǎn)單，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。</p><p>　　三 、電機(jī)速度顯示模塊</p><p>　　方案一 ：使用數(shù)碼管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個(gè)發(fā)光二極管單元（多一個(gè)小數(shù)點(diǎn)顯示）；按能顯示多少個(gè)“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按

31、發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。由于本電路要求。要4位一體的數(shù)碼管才行，但其硬件電路復(fù)雜，且只能顯示單純的數(shù)字，不能顯示電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。</p><p>　　方案二 :使用液晶LCD1602.1602是能顯示2行，每行16個(gè)字符，字符包括英文字符及阿拉伯?dāng)?shù)字。但其不能顯示漢字。</p><p>　　方案三?。菏褂靡壕?2864. 帶中文字庫的128X64是一種具有4位/

32、8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶

33、顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。</p><p>　　兼于方案三顯示性能優(yōu)良、價(jià)格適中、使用范圍廣、使用簡(jiǎn)單，因此本設(shè)計(jì)采用方案三。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì) </p><p>　　一、 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析</p><p><b&

34、gt;　　1、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制</b></p><p>　　1.1 控制方法及分析</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制方法可分為兩類，即勵(lì)磁控制法與電樞電壓控制法。勵(lì)磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小，但低速時(shí)受到磁飽和的限制，高速時(shí)受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制;而且由于勵(lì)磁線圈電感較大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控制法。調(diào)節(jié)電阻r即

35、可改變端電壓，達(dá)到調(diào)速目的。但這種傳統(tǒng)的調(diào)壓調(diào)速方法效率低?，F(xiàn)在一般采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)整。該技術(shù)穩(wěn)定性好，易控制，精度高。</p><p><b>　?。?） PWM定義</b></p><p>　　脈沖寬度調(diào)制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)

36、行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。一種模擬控制方式，根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶 體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。</p><p>　　脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。P

37、WM信號(hào)仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時(shí)刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負(fù)載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。</p><p>　　多數(shù)負(fù)載(無論是電感性負(fù)載還是電容性負(fù)載)需要的調(diào)制頻率高于10Hz，通常調(diào)制頻率為1kHz

38、到200kHz之間。</p><p><b>　?。?）調(diào)速原理</b></p><p>　　PWM是通過固定電壓的直流電源開關(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)固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小

39、，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。</p><p>　　如圖2所示，在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電機(jī)的平均速度得到控制。</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Vd=Vmax*D.式中，Vd---電機(jī)的平均速度；Vmax---電機(jī)全

40、通電時(shí)的速度（最大）；D=t1/T---占空比。</p><p>　　由公式可見，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)格的講，平均速度Vd與占空比D并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系，在一般的應(yīng)用中，可以將其近似地看成線性關(guān)系。</p><p><b>　?。?）實(shí)現(xiàn)方法</b></p><p>　　PWM

41、信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。由于后一種方法較復(fù)雜，操作起來也麻煩。所以我們采用以軟件的方法來產(chǎn)生PWM信號(hào)，即使用單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)AT89S52是具有兩個(gè)定時(shí)器T0和T1。通過控制定時(shí)器初值T0和T1，從而可以實(shí)現(xiàn)從89s52的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于PWM信號(hào)軟件實(shí)現(xiàn)的核心是單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器，而不同的單片機(jī)的定時(shí)器具有不同的特點(diǎn)，即使是同

42、一臺(tái)單片機(jī)由于選用的晶振不同，選擇的定時(shí)器工作方式不同，其定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系也不同。因此，首先明確定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為f，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為N</p><p>　　位，則定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為：</p><p>　　式中，Tw----定時(shí)器定時(shí)初值；N----一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘熟。</p><p>　　N隨著機(jī)型

43、的不同而不同。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。這樣，我們可以通過設(shè)定不同的定時(shí)初值Tw，從而改變占空比D，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。</p><p>　　注： 占空比是高電平所占周期時(shí)間與整個(gè)周期時(shí)間的比值 。 </p><p>　　1.2 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制元件選用及分析</p><p><b>　　（1） 單片機(jī)</b>&l

44、t;/p><p>　　單片機(jī)選用AT89S52，其與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器、 1000次擦寫周期、 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 、 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 、 32個(gè)可編程I/O口線 、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 、全雙工UART串行通道、 低功耗空閑和掉電模式 、掉電后中斷可喚醒 、看門狗定時(shí)器 、雙數(shù)據(jù)指針 、掉電標(biāo)識(shí)符 。</p><p&g

45、t;<b>　　功能特性描述 </b></p><p>　　At89s52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT8

46、9S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作

47、。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash AT89S52。</p><p><b>　　（2）電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片</b></p><p>　　L298是SGS(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù)有限公司)公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部包含4通

48、道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。且其有控制精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。其能很好滿足電路設(shè)計(jì)要求。如圖為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；</p><p>　　其基本工作原理為：IN1、IN2配合可以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，ENA為使能端當(dāng)設(shè)定好電機(jī)轉(zhuǎn)向后，對(duì)ENA進(jìn)行高頻PWM調(diào)制輸入，在電樞電感濾波的作用下，電機(jī)

49、就可以得到低于電源電壓的實(shí)際工作電壓。當(dāng)ENA=1時(shí)，電機(jī)端電壓U=Vs，當(dāng)ENA=0時(shí)，電機(jī)通過主開關(guān)管的反并聯(lián)二極管（圖中未示出）虛流，實(shí)際相當(dāng)于電機(jī)反轉(zhuǎn)在電源兩端，電機(jī)端電壓U=Vs，因此，可以推出，當(dāng)ENA的占空比為D時(shí)，電機(jī)實(shí)際獲得的端電壓值為：U=（2D-1）*Vs。（而實(shí)際上由于電機(jī)是消耗電能，因此D<0.5時(shí)是不能工作的）</p><p>　　即DC/DC降壓電路的傳函為：Us=Vs*（2F

50、(S)-1）.</p><p>　　2 、電機(jī)測(cè)速及顯示</p><p>　　使用光電傳感器GK105測(cè)電機(jī)速度，該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，較廉價(jià)。速度顯示使用液晶YB12864.該液晶能顯示漢英文字符及數(shù)字且實(shí)用，電機(jī)速度，及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)能直觀大方顯示出來。</p><p>　　3 、電機(jī)閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)</p><p>　　閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)是檢測(cè)輸

51、出、計(jì)算誤差并用以糾正誤差的控制系統(tǒng)，其輸出會(huì)通過某種途徑變換后反饋回輸入端。</p><p>　　由于上述電機(jī)系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)下，電機(jī)系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差，為消除穩(wěn)態(tài)誤差，控制器中應(yīng)包含積分項(xiàng)。要求電機(jī)系統(tǒng)的超調(diào)量小，即要求有較大的相角裕度，設(shè)計(jì)要求超調(diào)量小，則控制器擬采用PL控制器，在S域進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過模擬仿真驗(yàn)證和實(shí)際操作，加入了PL調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)在消除了穩(wěn)態(tài)誤差，獲得抗擾能力的同時(shí)，又具有較好的動(dòng)態(tài)

52、性能。</p><p>　　二 、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)編程部分工作采用KELI-C51語言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，與各子程序做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過程的入口，完成鍵盤輸入、按鍵識(shí)別和功能、PWM脈寬控制和12864顯示等部分的設(shè)計(jì)。</p><p>　　單片機(jī)資源分配如下表：</p><p>　　系統(tǒng)主函數(shù)流程如圖三：

53、</p><p>　　PWM脈寬控制：本設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)方式對(duì)脈沖寬度進(jìn)行控制，延時(shí)程序函數(shù)如下：</p><p>　　void delay(unsigned char dlylevel){</p><p>　　int i=50*dlylevel;</p><p>　　while(--i);}</p><p>　　此

54、函數(shù)為帶參數(shù)DLYLEVEL，約產(chǎn)生DLYLEVEL*400us的延時(shí)，因此一個(gè)脈沖周期可以由高電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)hlt和低電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)llt組成，本設(shè)計(jì)中采用的脈沖頻率為25Hz，可得hlt+llt=100，占空比為hlt/(hlt+llt)，因此要實(shí)現(xiàn)定頻調(diào)寬的調(diào)速方式，只需通過程序改變?nèi)肿兞縣lt，llt的值，該子程序流程圖如圖四。</p><p>　?、阪I盤中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，單片機(jī)

55、P3.2腳產(chǎn)生一負(fù)跳沿，響應(yīng)該中斷處理程序，完成延時(shí)去抖動(dòng)、鍵碼識(shí)別、按鍵功能執(zhí)行。</p><p>　　調(diào)速檔、持續(xù)加/減速：調(diào)速檔通過（0-9）共10檔固定占空比，即相應(yīng)檔位相應(yīng)改變hlt，llt的值，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速檔位的實(shí)現(xiàn)。而要實(shí)現(xiàn)按住加/減速鍵不放時(shí)恒加或恒減速直到放開停止，就需在判斷是否松開該按鍵時(shí)，每進(jìn)行一次增加/減少1%占空比（即hlt++/--;llt--/++）,其程序流程圖如圖五。</p&

56、gt;<p>　?、埏@示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各個(gè)LED管要顯示的值。顯示子程序?yàn)橐粠⒆映绦?，參?shù)為顯示緩存的數(shù)組名，通過for(i=0;i<8;i++)方式對(duì)每位加上位選碼，送到P0口并進(jìn)行一兩毫秒延時(shí)。</p><p>　　該顯示子程序只對(duì)各個(gè)LED管分別點(diǎn)亮一次，因此在運(yùn)行過程中，每秒執(zhí)行的次數(shù)不應(yīng)低于每秒24次。</p><p&

57、gt;　　④定時(shí)中斷處理程序：采用定時(shí)方式1，因?yàn)閱纹瑱C(jī)使用12M晶振，可產(chǎn)生最高約為65.5ms的延時(shí)。對(duì)定時(shí)器置初值3CB0H可定時(shí)50ms，即系統(tǒng)時(shí)鐘精度可達(dá)0.05s。當(dāng)50ms定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器溢出則響應(yīng)該定時(shí)中斷處理程序，完成對(duì)定時(shí)器的再次賦值，并對(duì)全局變量time加1，這樣，通過變量time可計(jì)算出系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)數(shù)的顯示，先應(yīng)轉(zhuǎn)成BCD碼，即取出每一個(gè)位，分別送入顯示

58、緩存區(qū)，對(duì)于轉(zhuǎn)BCD的算法，應(yīng)對(duì)一個(gè)數(shù)循環(huán)除10取模，直至為0，程序如下：</p><p>　　do{dispbuff[bcd_p]=bechange%10;//dispbuff為顯示緩沖區(qū)數(shù)組</p><p>　　bcd_p++;}while(bechange/=10) //disp_p為數(shù)組指針</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn):&

59、lt;/b></p><p>　　對(duì)于電機(jī)的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護(hù)電機(jī)，如電機(jī)運(yùn)用于小車上，在啟動(dòng)上采用此方式也可加大啟動(dòng)速度，防止打滑。</p><p>　　對(duì)于運(yùn)行時(shí)間的計(jì)算、顯示。配合傳感器技術(shù)可用于計(jì)算距離，速度等重要的運(yùn)行數(shù)據(jù)。</p><p>　　鍵盤處理

60、上采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。</p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果與分析</b></p><p>　　經(jīng)實(shí)際做好電路板檢測(cè)設(shè)計(jì)方案及原理，電機(jī)能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，10級(jí)以上的PWM調(diào)速。單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L298N，即控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向及速度大小。用光電傳感器GK105來測(cè)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，準(zhǔn)確快速地將電機(jī)速度信號(hào)

61、傳送到了單片機(jī)。電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理，在液晶YB12864上顯示，電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及速度就直觀大方在液晶屏幕上顯示出來。測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了自己的設(shè)計(jì)方案。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　利用AT89S52單片機(jī)產(chǎn)生的PWM 信號(hào)，加入數(shù)字PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制，提高了系統(tǒng)的控制精度,保證了電機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性；電機(jī)的啟動(dòng)、停止、左右

62、轉(zhuǎn)和速度都由程序定義,調(diào)試時(shí)只需修改PWM信號(hào)占空比即可實(shí)現(xiàn)速度控制，改變輸出口電平即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，無須改變系統(tǒng)硬件電路,即可實(shí)現(xiàn)各種控制，能有效縮短開發(fā)周期,提高效率；結(jié)合了受限倍頻單極性可逆PWM電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，增強(qiáng)了系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力，提高了系統(tǒng)的可靠性和性價(jià)比。電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，電機(jī)控制方便，有利于廣泛推廣。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p&g

63、t;　　首先感謝學(xué)院能給我一個(gè)可以讓我們把所學(xué)的知識(shí)總結(jié)起來的機(jī)會(huì)，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)有了個(gè)整體上的概括，也讓我們具體了解到PWM調(diào)速、閉環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)的具體作用，了解到了它的功能，結(jié)構(gòu)。</p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。讓對(duì)以前學(xué)過的知識(shí)有了重新的認(rèn)識(shí)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益非淺。</p><p>　　在此，我還要感謝和我同組的同學(xué)。在

64、做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，正是由于同組同學(xué)的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。他們對(duì)本設(shè)計(jì)做了不少工作，給予我不少的幫助。從開始進(jìn)入設(shè)計(jì)方案論證到論文完成，我得到了同學(xué)和老師的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 、潘新民 ，微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) ，北京；電子工業(yè)出版社，2003<

65、/p><p>　　2 、林爵天，微機(jī)控制PWM直流電機(jī)調(diào)速 ，上海電機(jī)技術(shù)高等專科學(xué)校學(xué)報(bào) ，2001</p><p>　　3 、李瑋、趙江、劉建業(yè)，一種使用的單片機(jī)控制的數(shù)字式調(diào)速系統(tǒng) ，吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào) ，2002</p><p>　　4 、張大明 ，單片機(jī)微機(jī)控制應(yīng)用技術(shù) ，機(jī)械工業(yè)出版社 ，2007</p><p>　　5、 郁有文 、常

66、健 、程繼紅 ，傳感器原理及工程應(yīng)用 ，西安電子科技大學(xué)出版社 ，2008</p><p><b>　　附錄1：</b></p><p>　　1 、系統(tǒng)板電路原理圖。</p><p>　　2 、電機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理圖。</p><p><b>　　附錄2</b></p><p>&

67、lt;b>　　程序：</b></p><p>　　#include <reg51.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include<ABSACC.H></p><p>　　#define uchar unsigned char<

68、/p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit PWM=P1^0;</p><p>　　sbit a=P1^5; //</p><p>　　sbit P21=P2^0; //+</p><p>　　sbit P22=P2^1; //-</p>&

69、lt;p>　　sbit IN1=P1^1; // 接口</p><p>　　sbit IN2=P1^2; //</p><p>　　sbit zz=P2^2; // 正轉(zhuǎn)</p><p>　　sbit ff=P2^3; // 反</p><p>　　sbit tt=P3^2; //停止</p><

70、p><b>　　uchar *p;</b></p><p>　　void delay(uint m) //延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(m--);</p><p><b>　　}</b></p><

71、p>　　void delay1() //延時(shí)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=1000;i>0;i--);</p><p><b>　　}</b></p>

72、<p>　　void an_jian()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　b=50;</b></p><p>　　if(P21==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

73、t;　　delay1();</b></p><p>　　if(P21==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　b=20; </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

74、;　　}</b></p><p>　　if(P22==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay1();</b></p><p>　　if(P22==0)</p><p><b>　　{</b><

75、;/p><p><b>　　b=90;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　} </p><p>　　void timer_init()</p>

76、<p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x02; /*定時(shí)器1為工作模式2(8位自動(dòng)重裝)，0為模式2(8位自動(dòng)重裝) */</p><p>　　PCON=0x00;</p><p><b>　　TF0=0; </b></p><p>　　TH0=256-100;

77、 //保證定時(shí)時(shí)長(zhǎng)為0.1ms</p><p>　　TL0=256-100;</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p>　　TR0=1; //開始計(jì)數(shù)</p><p>　　EA=1; //中斷允許</p><p><b&

78、gt;　　}</b></p><p>　　void INTERtime () interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　count++;</b></p><p>　　if(count>b&&a==1)</p&g

79、t;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　a=0;</b></p><p><b>　　PWM=1;</b></p><p><b>　　}</b&g

80、t;</p><p>　　if((count>100-b)&&a==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　a=1;</b></p><p>&

81、lt;b>　　PWM=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p>　　{ IN1=1;</p><p><b>　　IN

82、2=0;</b></p><p><b>　　b=50;</b></p><p>　　timer_init();</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>

83、　　if(tt==0)</b></p><p>　　{ delay1();</p><p><b>　　if(tt==0)</b></p><p><b>　　{ TR0=0;</b></p><p><b>　　PWM=0;</b></p><

84、p>　　while(tt==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(zz==0)</b></p><p>　　{ delay1();</p><p><b&g

85、t;　　if(zz==0)</b></p><p>　　{IN1=1;IN2=0;</p><p>　　while(zz==0);</p><p>　　} //K2CHECK();}</p><p><b>　　} </b></p><p><b

86、>　　if(ff==0)</b></p><p>　　{ delay1();</p><p><b>　　if(ff==0)</b></p><p>　　{IN1=0;IN2=1;</p><p>　　while(ff==0);</p><p><b>　　}<

87、/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(P21==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay1();</b></p><p>　　if(P21==0)</p>

88、<p><b>　　{</b></p><p>　　if(!(b==0))</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　b=b-5;</b></p><p><b>　　delay1();</b></p>

89、<p>　　} </p><p>　　while(P21==0);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(P22==0)</p><p>&l

90、t;b>　　{</b></p><p><b>　　delay1();</b></p><p>　　if(P22==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(!(b==95))</p><p><b>　　{</

91、b></p><p><b>　　b=b+5;</b></p><p><b>　　delay1();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(P22==0);</p><p><b>　　} &l