【正文】 減小，最小不要小于 200歐姆，否則電流太大；如果希望亮度小一些，電阻可增大，增加到多少呢，主要看亮度情況，以亮度合適為準，一般來說超過 3K以上時，亮度就很弱了。 本系統采用液晶 LCD1602進行顯示，它微功耗、體積小、超薄輕巧、顯示內容豐富；+5V電壓，對比度可調 、內含復位電路并提供各種控制命令 ,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。電源是 3V到 6V,它能很方便的采用串行口的方式與單片機連接。被檢測的電流通過引腳 1和 2,3和 4輸入，在片內通過霍爾 IC感應轉換為成比例的電壓。然后再接到SN74HC14上對波形進行整形將整形后的信號接入一個 RC低通濾波器，濾除高頻脈沖毛刺，提高測量精度，整形后的輸出信號分別接到單片機的 、 ，進行轉速測量。光電編碼器輸出的三路脈沖信號 OUTZ、 OUTA和 OUTB，再分別通過齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 19 三片光電耦合器使脈沖信號隔離輸出穩(wěn)定的 5V電壓，在這里選用 6N137光耦合器，它具有溫度、電流和電壓補償功能，高的輸入輸出隔離，能了 TTL電平兼容。的兩路脈沖信號。若 DIR1是 1時， DIR2為 0,則 PWM1為 0， PWM2是和 PWM一致的轉速控制信號，這時 A點PWM DIR M M 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 18 的點位為 1，光電隔離器 U3截止 ,U4導通， B、 F點的點位為 0，又因為 DIR2為 0，則 C點的點位為 0，光電隔離器飽 U1導通， U2截止， D點的點位為 E2，使得 U2受 PWM2控制工作在開關狀態(tài)。其中邏輯電路圖 39所示 。同時為滿足實驗時對不同功率脈沖信號的要求，將第二級放大增益設計為可調的。單片機與 DAC0832的接口電路如圖 36所示 。 （ 6） Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V。 單 片 機 鍵 盤 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 15 圖 35 PWM 波系統硬件框圖 單片機控制 D/A 芯片接口電路 的 設計 D/A 芯片選用由 National Semiconductor 公司生產的 DAC0832，它是 20引腳雙列直插式低功耗 CMOS 器件，其中： （ 1） D0～ D7： 8位數據輸入線， TTL 電平，有效時間應大于 90ns （ 2） ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。 （ 5） XTAL2：反向振蕩器的輸出，與外部晶振相連。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平 時間。 圖 33 電源電路 AT89C51主控芯片 的最小系統 本系統選用 AT89C51型號單片機作為主控部件， AT89C51是一種具有 4K字節(jié) FLASH存儲器的低電壓、高性能 CMOS 8位微處理器，它有 40個引腳，有四組輸入輸出接口，每組 8個，分別是 P0， P1， P2和 P3口。穩(wěn)壓器 LM7805是由三個管腳 的串聯型降壓式電源芯片， Vin是輸入端， Vout輸出端，兩個端口接去耦電容后接地。 圖 32 主電路圖 電源電路的設計 單 片 機 鍵 盤 速度檢測 驅動 電路 直 流 電 動 機 LCD1602 PWM 波 接口電路 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 13 電源電路是整個系統的基礎，它是輸出的電壓是否穩(wěn)定對整系統的穩(wěn)定運行起到至關重要的作用，因此很據需 要設計了 5V和 12V的電源。 速度檢測模塊檢測直流電動機的速度，反饋到單片機的中，對直流電動機進行一個實時反饋控制；最后再由 LCD1602液晶顯示把轉速，轉向顯示出來， 便于操作控制。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 10 3. 計算電流調節(jié)器的參數 電流調節(jié)器超前時間常數： li T?? = 電流開環(huán)增益：要求 5%i?? 時，取 ? ? 所以 10 . 5 0 . 5 1 3 5 . 10 . 0 0 3 7I iKsTs ??? ? ? （ 210） 于是電流調節(jié)器的比例系數是： ??siIi K RKK ? ? ?????= （ 211） 式中， ? 為電流反饋系數其值為 ?? NIV ?? ；晶閘管裝置放大系數 Ks=36。 （ 3）按照小時間常數近似計算，電流環(huán)的小時間常數之和 = T s+ T o i= 0 .0 0 3 7 siT? 。 圖 25 帶截止負反饋系統啟動電流波形 圖 26 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統原理框圖 為了能夠實現電流和轉 速兩個負反饋都能起作用，在系統中分別設置了電流調節(jié)器和速度調節(jié)器，把他們串級相連，如圖 26 所示。用一個調節(jié)器無法兼顧對轉速和電流的控制。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 7 圖 23 轉速負反饋單閉環(huán)直流調速系統動態(tài)結構圖 雙閉環(huán)調節(jié)器 的 組成和分析 在實際生產應用中，由于主電路中都存在電感作用，電流無法突變，圖 24所示的理想過渡過程只能得到近似的逼近，其關鍵是要獲得使電流保持最大值 dmI 的恒流啟制動過程，所以提出了雙閉環(huán)調節(jié)系統。就是在過渡過程中應保持轉矩為最大值，使得直流電機盡可能以最大加速度或減速度，達到我們預先設定的轉速，馬上讓勵磁轉矩與負載相平衡，使轉速以恒定的速度運行。作為轉速負反饋系統，系統的被調節(jié)的量是轉速，所以檢測的誤差是轉速，它要消除的也是擾動對轉速的影響。 測速方法的確定和實現 M法又稱又稱測頻法，其測速原理是在給定的檢測時間內，對光電編碼器輸出的脈沖信號進行計數的測速方法， M法測速大多數用在測量高轉速，因為對于確定的光電編碼器線數 N是一定的，和給定的檢測時間內，轉速越高，計數脈沖 M越大脈沖也就越?。籘法也被稱作測周期法，該測速方法是在一個脈沖周期內對時鐘信號的脈沖進行記數，為了減小誤差，希望盡可能記錄較多的脈沖數，因此 T法測速用于低轉速測量，但是轉速過低，光電編碼器輸出脈沖的時間過 長，時鐘脈沖數就有可能超過計數的最大值而產生溢出，此外時間過長還會影響控制系統的快速性。 根據 PWM控制的原理可知，一段時間內加在慣性負載兩端的 PWM脈沖與相等時間內沖量相等的直流電加在負載上的電壓是等效的 [3]。所以，直流調速系統往往以調壓調速為主。 綜上所述，如果給出一個正弦波的頻率 ，幅值和半周期內的脈沖數，脈寬調制波形的每個脈沖寬度，時間間隔就能夠計算出來。 根據采樣控制原理的結論：沖量相等效果相等，所以脈寬調制波形和正弦半波效果是等效的。例如，把正弦波的半周期分成 N等份，這樣就可以把正弦波半周期近似成由 N份相連脈沖組成的波形。 在采樣控制原理中有一個非常重要的結論：如果沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性環(huán)節(jié)的控制結構上時，效果基本相同。 目前，國內許多高校、研究所和廠家也都在 開發(fā) 基于 PWM波的全數字直流調速裝置。所以 數字 化和 智能 化成為了目前的發(fā)展方向。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） 2 國內外研究的現狀 現在，國外一些電氣公司，都已經開發(fā)出成套的 數字化 直流調速裝置，它們已經有很成熟的模塊化，標準化 、 系列化的應用程序產品可供選擇。此外，為了滿足小功率的直流電動機的使用需求，直流電機的專用集成芯片被一些廠商設計了出來，例如 Ns公司推出 了專門驅動電動機 H橋的 LMDl8200，其最高工作電壓達到了 55V，最高峰值電流達到了 6A，連續(xù)輸出的平均電流達了 3A。伴隨著數字控制系統在脈 寬調制 中的應用，它 已經 成為直流調速系統中新的控制方式。由于生產機械和工藝流程的不同，對于電能轉換的電動機也提出了各種各樣的控制指標，一些要求能迅速啟動、制動，正傳和反轉；一些要求電動機能夠低速穩(wěn)定運行； 一些 要求電動機啟、制動平穩(wěn)，并能準確的停在設定的位置。 Abstract ...................................................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................ 1 研究背景及意義 .......................................................................................................... 1 國內外研究的現狀 ...................................................................................................... 2 第 2 章 理論分析計算 ............................................................................................................ 3 PWM 脈寬調制技術 .................................................................................................... 3 直流電動機的脈寬調制控 制技術 .............................................................................. 4 測速方法的確定和實現 .............................................................................................. 5 控制系統方案的選擇 .................................................................................................. 6 單閉環(huán)系統 的 組成和分析 .................................................................................... 6 雙閉環(huán) 系統的 組成和分析 .................................................................................... 7 雙閉環(huán)系統調節(jié)器的設計 .......................................................................................... 9 電流調節(jié)器的設計 ................................................................................................ 9 轉速調節(jié)器的設計 .............................................................................................. 10 第 3 章 硬件電路的設計 ........................................................................ 錯誤 !未定義書簽。該直流調速系統具有可靠性高