【正文】 ............................................................ 24 同步信號(hào)電路 ............................................................................................ 25 觸發(fā)脈沖 輸出電路 .................................................................................... 27 顯示模塊 .................................................................................................... 29 LCD 液晶顯示簡(jiǎn)介 .......................................................................... 29 LCD 接口設(shè)計(jì) .................................................................................. 32 速度給定電路 ............................................................................................ 32 監(jiān)控電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................ 33 MAX813L芯片及其引腳 ................................................................. 33 硬件電路圖 ...................................................................................... 34 通信接口設(shè)計(jì) ............................................................................................ 35 RS232C通信接口標(biāo)準(zhǔn) .................................................................... 36 串口通信電路 .................................................................................. 36 脈沖信號(hào)反饋模塊 .................................................................................... 37 6 數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................... 39 采樣周期 T 的選擇 .................................................................................... 39 主程序的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 39 數(shù)字測(cè)速的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 40 顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 42 觸發(fā)脈沖的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................. 44 同步中斷子程序 .............................................................................. 44 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 HSO中斷 服務(wù)程序流程 .................................................................... 45 轉(zhuǎn)速環(huán)計(jì)算子程序 .................................................................................... 46 電流環(huán)計(jì)算子程序 .................................................................................... 47 7 總結(jié)與展望 .......................................................................................................... 48 工作總結(jié) .................................................................................................... 48 研究展望 .................................................................................................... 48 致謝 ......................................................................................................................... 50 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 51 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1 緒論 引言 按照拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的類型來劃分，自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)可以分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩大類。 由于直流電動(dòng)機(jī)的電壓、電流和磁通的耦合較弱，使直流電動(dòng)機(jī)具有良好的運(yùn)行性能和控制特性，能夠在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，啟動(dòng)、制動(dòng)性能良好，其在 20 世紀(jì) 70 年代以來一直在高精度，大調(diào)速范圍的傳動(dòng)領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)主導(dǎo)地位。雖然交流調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，成本低，制造維修容易，在一些場(chǎng) 合，交流調(diào)速系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是在 要求高起、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，快速響應(yīng)和較寬速度調(diào)節(jié)范圍的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中，仍然采用直流電動(dòng)機(jī)作為調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)。由于直流電動(dòng)機(jī)具有良好的機(jī)械特性和調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，易于在大范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速，過載能力較大，能夠承受頻繁的沖擊負(fù)載，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)快速制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)過程中的特殊運(yùn)行要求，因此直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍然被廣泛用于自動(dòng)控制要求較高的生產(chǎn)過程，仍然是調(diào)速系統(tǒng)的主要形式 。 在傳統(tǒng) 的直流調(diào)速系統(tǒng) 中，控制回路全部采用模擬電子器件 ， 如晶體管、各種線性運(yùn)算電路等， 雖 然 一定程度上滿足了生產(chǎn) 過程的要求，但是因?yàn)?在使用中易受外界干擾影響 ，線路復(fù)雜、通用性差，而且容易老化 ，控制 系統(tǒng)的效果 受到器件性能、溫度等 不確定 因素的影響，致使系統(tǒng)的運(yùn)行特性也隨之變化，故系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證， 可靠性較差。 隨著微電子技術(shù)、微處理器的出現(xiàn)和運(yùn)算速度的提高以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由原來的以模擬量反饋、模擬調(diào)速器為核心的連續(xù)調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展到以數(shù)字量處理為主，以微處理器為基礎(chǔ)的 數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)，即 從過去的模擬控制向模擬 和 數(shù)字混合控制發(fā)展，最后實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng)是指用微 機(jī)處理器代替以往的模擬調(diào)速器，它具有體積小、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)，不僅是一般的 PID控制，就是復(fù)雜的矢量控制、非線性魯棒控制、模糊控制等方法都可以通過編程實(shí)現(xiàn)，這給設(shè)計(jì)和構(gòu)造調(diào)速系統(tǒng)帶來了許多便利。 數(shù)字化調(diào)速系統(tǒng) 通過數(shù)字控制器和數(shù)字觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)調(diào)速控制，從而達(dá)到預(yù)期的控制精度 和要求 。調(diào)速系統(tǒng)的控制方案是依靠軟件程序來實(shí)現(xiàn) ，軟件的模塊化結(jié)構(gòu)可以實(shí)時(shí)增加、更改、刪減應(yīng)用程序，當(dāng)時(shí)及系統(tǒng)變化時(shí)也可以徹底更新，軟件控制的這種靈活性大大增強(qiáng)了控制器對(duì)被控對(duì)象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得到實(shí)現(xiàn)。 課題的背 景 我國(guó)從上世紀(jì) 60 年代研制出第一只晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。晶閘管整流裝置逐漸取代了水銀整流裝置，使直流電力拖動(dòng)完成了一次巨大的飛河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 躍。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度集成化、小型化，可靠性及低成本，以上技術(shù)的應(yīng)用，使得直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅度提升，應(yīng)用范圍不斷地?cái)U(kuò)大，直流調(diào)速系統(tǒng)得到較大的發(fā)展。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù) 、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論 的發(fā)展，電力電子器件、超大規(guī)模集成電路和傳感器的出現(xiàn)，電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)不斷向前發(fā)展。微機(jī)的應(yīng)用使電力拖動(dòng)系統(tǒng)變得數(shù)字化、智能化 ，極大地推動(dòng)了電力拖動(dòng)的 進(jìn)步 。世界上許多國(guó)家都開發(fā)出了數(shù)字式調(diào)速裝置 ，當(dāng)前直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)很高的水平：功率元件采用可控硅，控制方式采用換相、相位控 制等。特別是采用微處理器和其他先進(jìn)技術(shù)，數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)具有越來越具有 優(yōu)良的控制性能，較高的精度和較強(qiáng)的抗干擾能力，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。 直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣的電氣傳動(dòng)裝置之一。 在 軋鋼機(jī)、冶金、金屬切削機(jī)床 和 造紙機(jī)、高層電梯等需要高性能的可控電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用 。 目前，國(guó)內(nèi)外一些主要電氣公司，已 經(jīng)研制出全數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的應(yīng)用產(chǎn)品供各生產(chǎn)企業(yè)和科研單位選用。 課題 研究 的 目的和 實(shí)際意義 數(shù)字化和 智能化已被公認(rèn)為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的 主要 發(fā)展方向， 在 直流 電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用也已成為 發(fā)展 趨勢(shì)。 直流調(diào)速 系統(tǒng) 是指人為地或自動(dòng)地 調(diào)節(jié) 直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 ， 以滿足 控制系統(tǒng)性能的 要求 。 從機(jī)械特性上看 ， 就是通過改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)或外加電壓等方法來改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ， 使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度發(fā)生變化。 電機(jī) 調(diào)速通常通過給定環(huán)節(jié) ,中間放大環(huán)節(jié) ,校正環(huán)節(jié) ， 反饋環(huán)節(jié)和保護(hù)環(huán)節(jié)等來實(shí)現(xiàn) 。 隨著微電子技術(shù) ， 微處理器 以 及計(jì)算機(jī)軟件的 發(fā)展， 使調(diào)速控制的各種功能幾乎 全部 可通過微處理機(jī) ， 借助軟件來實(shí)現(xiàn) ,實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。在數(shù)字化系統(tǒng)中 ， 除具有常規(guī)的調(diào)速功能外 ， 還具有故障報(bào)警 ， 診斷及 數(shù)據(jù)采集和顯示 等功能 ， 同時(shí) ， 數(shù)字系統(tǒng)通常具有較強(qiáng)的通信能力 和較強(qiáng)的抗干擾能力 。 國(guó)外一些電氣公司都有成系列的與模擬 調(diào)速 系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的全數(shù)字交 、 直流調(diào)速裝置產(chǎn)品可供選用 ， 新開發(fā)的調(diào)速系統(tǒng)幾乎全是數(shù)字式的。 采用微機(jī)控制后，整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、智能化，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，操作和維護(hù)較為方便，電機(jī)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)性能較高，精度也達(dá)到了一定 的要求。直流電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特性，可以平滑調(diào)速，調(diào)速范圍廣，操作方便；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載 ，可以實(shí)現(xiàn)頻繁的無級(jí)快速起、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，因而能夠滿足生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)等各種不同場(chǎng)合的需要。由于微機(jī)具有較高的性價(jià)比，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程和設(shè)備控制中得到了廣泛的應(yīng)用。 近年來，盡管交流調(diào)速技術(shù)得到了飛速發(fā)展，但由于直流電機(jī)良好的起、制動(dòng)性能，在礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、軋鋼機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)和高層電梯等需要在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 3 的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 現(xiàn)階段，我國(guó)在具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全數(shù)字化調(diào)速裝 置的研發(fā)水平上還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，而且進(jìn)口的控制器價(jià)格昂貴，因此，學(xué)習(xí)和研究國(guó)外先進(jìn)的控制器，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際意義。 根據(jù)目前的發(fā)展 趨勢(shì) ，展望未來，全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)必將向高性能 、高精度的方向發(fā)展， 朝著 調(diào)試手段更 加 先進(jìn)，控制、通訊功能更豐富的 方向 邁進(jìn)，尤其是它的 控制精度和平滑性 還可以得到進(jìn)一步的提高。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 2 直流調(diào)速 系統(tǒng) 理論研究和 方案 確定 本設(shè)計(jì) 的 主電路 供電方案 采用晶閘管三相全控橋整流電路，控制電路由軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，取代傳統(tǒng)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。 本 系統(tǒng) 采 用 了 單片機(jī)及外部擴(kuò)展設(shè)備代替模擬 調(diào)速 系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器 、電流調(diào)節(jié)器、觸發(fā)器、鎖零單元和電流自適應(yīng)調(diào)節(jié)器等 器件 ，從而使直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化。 調(diào)速方案的選擇 調(diào)速方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)調(diào)速的 效果，因此必須 根據(jù)電機(jī)的型號(hào)及參