【正文】 M30000 ????? nIU ? （ ） 圖 電機(jī)能量轉(zhuǎn)換圖 在能量轉(zhuǎn)化過程中，有兩個(gè)特性參數(shù)是至關(guān)重要的，他們是速度常數(shù) nK 和轉(zhuǎn)矩常數(shù) mK ，速度常數(shù)是指速度 n 和線圈感應(yīng)電壓 indU 之間的關(guān)系，是指在忽略摩擦的情況下的每個(gè)單位電壓下的速度變化， indU 與速度是成正比的，公式如下 : indn Ukn ?? （ ） 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 6 轉(zhuǎn)矩常數(shù)所聯(lián)系的是機(jī)械轉(zhuǎn)矩 M 和電流 I 之間的關(guān)系，是指轉(zhuǎn)矩和有效電流之比。電流單位是 A，速度單位是 rpm ，電壓?jiǎn)挝皇?0v ?？蛰d轉(zhuǎn) 速與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩將隨著給定電壓的改變而成線性關(guān)系。伺服放大器根據(jù)輸入的模擬電壓而輸出對(duì)應(yīng)的電壓來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單片機(jī)主要完成參數(shù)設(shè)置、轉(zhuǎn)速測(cè)量 、參數(shù)顯示和控制輸出等功能。由于實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換原理，電路結(jié)構(gòu)和工藝技 術(shù)等不同，并且在不同的應(yīng)用場(chǎng)合中又有不同的要求，目前在國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)出現(xiàn)了多種型號(hào)的 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片，本設(shè)計(jì)選用TLC5615。 （ 5） 具有復(fù)位功能以確保可以重復(fù)啟動(dòng) （ 6） 低消耗 ，在 5V 供電時(shí)功耗僅為 。 其芯片引腳圖 如圖 所示： P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 0R S TP 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 6P 3 . 7X T A L 2G N DX T A L 1V c cP 0 . 1P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7A L EV P PF S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 0P 2 . 1P 0 . 0STC89C51 圖 管腳圖 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 11 STC89C51性能及特點(diǎn) (1)與 MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容； (2)片內(nèi)有 4KB 可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲(chǔ)器（ Flash Memory）； (3)存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入 /擦除 1000 次； (4)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為 10 年； (5)寬工作電壓范圍： Vcc 可為 ~6V； (6)全靜態(tài)工作：可從 0HZ 到 16MHZ； (7)程序存儲(chǔ)器具有 3 級(jí)加密保護(hù)； (8)128﹡ 8 位內(nèi)部 RAM； (9)32 條可編程 I/O 線； (10)兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； (11)中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個(gè)中斷源和 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)； (12)可編程全雙工串 行通道； (13)空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件的功能時(shí)，其響應(yīng)時(shí)間比用硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng) ，還要占用 CPU 時(shí)間。根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間越長(zhǎng)，而且所用芯片數(shù)量越少，地址、數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性就越少，因此單片機(jī)基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在滿足功能的情況下力爭(zhēng)使用較少數(shù)量的芯片。功能擴(kuò)展是否靈活是衡量一個(gè)系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。光電轉(zhuǎn)盤與直流電機(jī)軸聯(lián)接 。光電編碼器輸出的 A、 B 兩路脈沖信號(hào)送到伺服放大器的 1 14 端 。15V。 MC1403 是高精度、第溫度漂移的基準(zhǔn)電壓電路 。輸出電流 10mA。偏置電流 700pA。功耗 500MW。 PC 機(jī)上的串行口有兩個(gè)COM1 和 COM2，一般都是 9 針的接頭 (對(duì)于較新的計(jì)算機(jī)來說情況如此，而老式計(jì)算機(jī)可能有 25 針的接頭 )，這個(gè)接頭且為公接頭， 25 針的也是公接頭。同樣 ，接收端也就是一個(gè)相反的過程。當(dāng)此信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，表示 MODEM 己接收到通訊線路另一端 MODEM 送來的信號(hào)，也即與電話線路己連接好 。RI 第 9 引腳，振鈴指示，由 MODEM 到計(jì)算機(jī)， MODEM 若接到送來的振鈴呼叫信號(hào)，就發(fā)出該信號(hào)來通知計(jì)算機(jī) 。 ZLG7289A 內(nèi)部含有譯碼器可直接接受 BCD 碼或 16 進(jìn)制碼并同時(shí)具有 2 種譯碼方式參看后文此外還具有多種控制指令如消隱﹑閃爍﹑左移﹑右移﹑段尋址等。 實(shí)際應(yīng)用中， 8 只下拉電阻和 8 只鍵盤連接位選線 DIG0DIG7 的 8 只電阻（位選電阻），應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的 5 倍而小于其 50 倍，典型值為 10 倍。數(shù)碼管的尺寸也不宜選的過大，一般字符高度不超過 1 英寸，如使用大型的數(shù)碼管應(yīng)使用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路。在上電或 RESET端由低電平變?yōu)楦唠娖胶螅?ZLG7289A 大約要經(jīng)過 1825MS 的時(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 ZLG7289A 將輸出 0FFH （ 255）。 轉(zhuǎn)速測(cè)量電路設(shè)計(jì) 位置測(cè)量元件是閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要部件之一，它的作用是檢測(cè)位移 (角位移或線位移 )并發(fā)出反饋信號(hào)，起著相當(dāng)于人眼的作用。光電轉(zhuǎn)盤與被測(cè)軸聯(lián)接，光源通過光電轉(zhuǎn)盤的透光孔射到光敏元件上，當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)光敏元件便發(fā)出與轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)。 整形辨相電路 為了實(shí)現(xiàn)可逆控制，用光電編碼器的波形實(shí)現(xiàn)可逆位置檢測(cè)時(shí)，必須將 A、 B 兩相方波形進(jìn)行的整形和辨相處理，產(chǎn)生出反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的脈沖信號(hào)。由圖可知，當(dāng) A 超前 B 到 T/4 周期時(shí)， CP+輸出信號(hào)，而 CP 沒有 信號(hào)輸出，相反，就只有CP 有信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的識(shí)別。依據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)了各功能模塊電路說明各模塊電路的連接方法 。本系 統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為若干個(gè)模塊，分別實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能 。 模糊控制過程 要實(shí)現(xiàn)語言控制的模糊邏輯控制器，就必須解決三個(gè)基本問題。模糊邏輯控制器的結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 模糊控制結(jié)構(gòu) 模糊化 反模糊化 模糊推理 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 22 通?？刂瓶偸怯孟到y(tǒng)的實(shí)際輸出值與設(shè)定的期望值相比較，得到一個(gè)偏差值 E，控制器根據(jù)這個(gè)偏差值來決定如何對(duì)系統(tǒng)加 以調(diào)整控制。為了實(shí)現(xiàn)模糊控制器的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，通常把偏差和偏差變化率的變化范圍設(shè)定為 [+6，一 6]區(qū)間連續(xù)變化量，使之離散化，構(gòu)成含13 個(gè)整數(shù)元素的離散集合 :{6， 5， 4， 3， 2， l， 0， l， 2， 3， 4， 5， 6}。 “正小， (PS)，可取在 +2 附近 。 “負(fù)中 ”(NM)，可取 在 4 附近 “負(fù)大 ”(NB)，可取在 6 附近。例如變換后的值是 5，它對(duì) “負(fù)大 ”的隸屬函數(shù)的隸屬度是 ，對(duì) “負(fù)小 ”的隸屬函數(shù)的隸屬度是 ，對(duì)其他隸屬函數(shù)的隸屬度都是 0，諸如此類就完成了對(duì)精確輸入量的模糊化過程。 E 和 EC 的模糊關(guān)系 R 表示為 R=(EEC)。 模糊規(guī)則表如 表一 所示 6 3 0 +3 +6 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 24 表 模糊規(guī)則表 E EC NB NM NS ZO PS PM PB NB PB PB PB PB PM PS ZO NM PB PB PB PM PS ZO ZO NS PB PM PS PS ZO NS NS ZO PM PS PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NB PM ZO ZO NS NM NB NB NB PB ZO NS NM NB NB NB NB 通過模糊推理得到的結(jié)果是一個(gè)模糊集合或者隸屬函數(shù)，但在實(shí)際使用中，特別是在模糊邏輯控制中，必須要用一個(gè)確定的值才能去控制伺服機(jī)構(gòu)。 2)重心法 —重心法就是取模糊集合隸屬函數(shù)曲線與基礎(chǔ)變量軸圍成面積的重心所對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)變量值作為確定值的方法，即取模糊集合隸屬函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)軸圍成面積的重心作為代表點(diǎn)。 圖 參數(shù)自整定模糊 PID 控制器 轉(zhuǎn)速環(huán)模糊控制器的設(shè)計(jì) 如圖 ,其輸入量為直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子角速度給定值和實(shí)際值的偏差 e以及偏差的變化量 de，其輸出為比例積分調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) KP和積分系數(shù) KI。在模糊控制中，可以通過選擇和調(diào)整權(quán)系數(shù)來改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性，這種方法更具靈活性。反模糊化常用方法有三種最大隸屬度函數(shù)法、重心法和加權(quán)平均法 。 如果現(xiàn)在輸入為 E*和 EC*，根據(jù)模糊推理合成規(guī)則，模糊控制器輸出的模糊控制量 U*及其隸屬度八 ， μU*(z)為 : RECEU ?)( *** ?? （ ） 目前設(shè)計(jì)的模糊控制 器基本上都是采用這種方式，即在模糊控制過程中，同時(shí)要把偏差和偏差的變化率作為模糊輸入量。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 23 圖 E（ EC）隸屬函數(shù) 模糊規(guī)則的形成是根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的操作者或者專家的控制知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)制定出若干模糊控制規(guī)則，如果 E 和 EC 都分為 7 個(gè)等級(jí)的話，那么就可以形成 49 條規(guī)則。 例如定義輸入量的隸屬函數(shù)選取三角形隸屬函數(shù) (取五個(gè)等級(jí) )，如圖 所示 。 “負(fù)零 ”(NZ)，可取在比零少小一點(diǎn)的地方 。習(xí)慣上可以分為八個(gè)等級(jí) : “正大 ”(PB)，可取在 +6 附近 。無論是偏差還是偏差變化率，它們都是精確的輸入值，要采用模糊控制技術(shù)就必須首先把它們轉(zhuǎn)換成模糊集合的隸屬函數(shù)。第二是根據(jù)有經(jīng)驗(yàn)的操作者或者專家制定出模糊規(guī)則，并進(jìn)行模糊邏輯推理，以得到一個(gè)模糊輸出集合即一個(gè)新的模糊隸屬函數(shù)，這一步稱為模糊規(guī)則形成和推理。由干電機(jī)本身是一個(gè)非線性的被控對(duì)象，許多拖動(dòng)負(fù)載含有彈性或間隙等非線性因素 ,所以被控制對(duì)象的參數(shù)變化與非線性特性，使得線性的常參數(shù)的 PID調(diào)節(jié)器常常顧此失彼，難以使 系統(tǒng)在各種情況下都能保持設(shè)計(jì)時(shí)的性能指標(biāo)，系統(tǒng)的魯棒性差，難以滿足高精度、快響應(yīng)的控制要求。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 21 4 軟件設(shè)計(jì) 引言 隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，虛擬儀器正逐步走向成熟 ，它的主導(dǎo)思想是利用軟件代替和簡(jiǎn)化硬件，利用基本的硬件電路和軟件技術(shù)達(dá)到系統(tǒng)多功能集成和容易修改的要求。因此只需將正轉(zhuǎn)信號(hào) CP+接入單片機(jī)的CO 端口即可測(cè)量各階段的轉(zhuǎn)速。 圖 整形辨相電路 用邏輯表達(dá)示表示即為 : 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 20 BACP *?? （ ） BACP ??? （ ） 其中 A 為信號(hào) A 的單穩(wěn)觸發(fā)脈沖。 增量式光電編碼器的分辨率是以編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周所產(chǎn)生的輸出信號(hào)基本周期數(shù)，也就是用脈沖數(shù) /轉(zhuǎn)表示的，并以此定義編碼器的分辨率，因此光電 轉(zhuǎn)盤上的槽或窗口數(shù)目等于編碼器的分辨率。光電編碼器是現(xiàn)代伺服系統(tǒng)中必不可少的一種數(shù)字式速度和位置測(cè)量元件，被廣泛應(yīng)用于 微處理器控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)中。因?yàn)樾酒?直接驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管顯示。當(dāng)有鍵按下時(shí)， KEY 引腳輸出低電平，此時(shí)，如果接收到讀鍵盤指令， ZLG7289A 將輸出所按下鍵的代碼。如果芯片無法正常工作，請(qǐng)首先檢查此振蕩電路在印刷電路板布線時(shí)所有元件，尤其是振蕩電路的元件應(yīng)盡量靠近 ZLG7289A，并盡量使電路聯(lián)線最短。在不影響顯示的前提下下拉電阻應(yīng)盡可能的取較小的值這樣可以提高鍵盤部分的抗干 擾能力。 典型應(yīng)用： 儀器儀表 工業(yè)控制器 條形顯示器 控制面板 特點(diǎn)： （ 1）串行接口無需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng) LED （ 2）各位獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼及消隱和閃爍屬性 （ 3）循環(huán)左移 /循環(huán)右移指令 （ 4）具有段尋址指令方便控制獨(dú)立 LED （ 5） 64 鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n gs \ 光明使者 \ 桌面 \ 原理圖 \ 大輝 . d dbD r a w n B y:1 0kV d d R E S E TV d d O S C 1NC O S C 2V s sD I G 7NCD I G 6CS D I G 5C L K D I G 4D A T A D I G 3K E Y D I G 2SG D I G 1SF D I G 0SE DPSD SASC SBZ L G 7 2 8 91 0k1 0k1 0kV c c1 0k1 0k1 0k1 0k