【正文】 掉外部中斷 0，保存計數(shù)值 m2，并且清定時器 TH0、TL0 留作下次用，然后啟動定時器 1 定時，打開外部中斷 1。程序流程圖如圖 41 所示圖 41 主程序流程開 始初 始 化送 控 制 系 數(shù)調(diào) 電 流 檢 測 子 程序開 外 部 中 斷調(diào) 顯 示 子 程 序調(diào) 電 流 PI算 法 子 程 序調(diào) 轉(zhuǎn) 速 PI算 法 子 程 序調(diào) 鍵 盤 子 程 序關(guān) 外 部 中 斷 數(shù)據(jù)采集（轉(zhuǎn)速檢測）子程序的設(shè)計 本程序由 2 個外部中斷、1 個定時中斷組成，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)速的測量。在這種語言下，其語法和結(jié)構(gòu)更類似普通英文，且由于遠(yuǎn)離對硬件的直接操作，使得一般人經(jīng)過學(xué)習(xí)之后都可以編程。 在 這 樣 的 環(huán) 境 中 編 寫 的 匯 編 程 序 ，有 很 大 一 部 分 是 面 向 匯 編 器 的 偽 指 令 ， 已 經(jīng) 類 同 于 高 級 語 言 。機器語言是 一 組 有 意 義 的 二 進 制 代 碼 ， 指 令 的 基 本 格 式 如 ： 操 作 碼 字 段地 址 碼 字 段 其 中 操 作 碼 指 明 了 指 令 的 操 作 性 質(zhì) 及 功 能 ， 地 址 碼 則 給 出 了 操 作數(shù) 或 操 作 數(shù) 的 地 址 。 結(jié) 構(gòu) 化 開 發(fā) 方 法 提 出 了 一組 提 高 軟 件 結(jié) 構(gòu) 合 理 性 的 準(zhǔn) 則 ， 如 分 解 與 抽 象 、 模 塊 獨 立 性 、 信 息 隱 蔽 等 。 以 功 能 塊 為 單 位 進 行 程序 設(shè) 計 ， 實 現(xiàn) 其 求 解 算 法 的 方 法 稱 為 模 塊 化 。 電 源 有 交 流 電 源 也 有 直 流 電 源 ， 本 系 統(tǒng) 的 電 源 電 路 如下 所 示 ：圖 310 電 源 電 路VinoutGND75Tras +第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 總體設(shè)計思想 系統(tǒng)的工作過程高精度位置伺服系統(tǒng)采用位置調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電流三閉環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)組成，位置環(huán)檢測電機當(dāng)前所處的位置，轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，用光電編碼器可以檢測并計算出電動機的當(dāng)前的速度計運動方向以及電動機的當(dāng)前的位置，若電動機的位置不在指定位置，并且在轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速達到調(diào)節(jié)電動機未知的目的；若電動機的位置不在指定位置，并且已經(jīng)超出了轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)范圍，位置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電動機的運動方向，達到調(diào)節(jié)電動機的位置。根據(jù)設(shè)計要求，需要對系統(tǒng)進行實時的調(diào)節(jié)，因此需要輸入設(shè)備，由于調(diào)節(jié)參數(shù)較少，可以使用符合按鍵，我選擇獨立按鍵，足以滿足系統(tǒng)要求獨立式鍵盤就是各鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪個按鍵被按下。為了確保 CPU 對一次按鍵動作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動期的影響。圖 38 數(shù)碼管顯示電路 按鍵電路的設(shè)計鍵盤輸入的特點鍵盤實際上是一組按鍵開關(guān)的集合。若要各位 LED 能夠同時顯示出于本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動態(tài)顯示方式，即在某一時刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，同時，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符的段碼。1．LED 靜態(tài)顯示方式 LED 顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時，各位的共陰極或共陽極連接在一起并接地；每位的段碼線分別與 1 個 8 位的鎖存器輸出相連。在本系統(tǒng)中，采用價格低廉，接口電路靈活的 LED 顯示器，下面先介紹一下 LED 顯示器。雙極性驅(qū)動是指在一個 PWM 周期里，電動機電樞的電壓極性呈正負(fù)變化。內(nèi)部保護電路設(shè)置的過電流閾值為 10A，當(dāng)超過該值時會自動封鎖輸出，并周期性的自動恢復(fù)輸出。通過充電泵電路為上橋臂的 2 個開關(guān)管提供柵極控制電壓，充電泵電路由一個 300kHz 左右的工作頻率。隨著計數(shù)值的增加，Q3～Q10由全“1”變?yōu)槿?”時，(AB)輸出端又變?yōu)榈碗娖剑@樣, 在 U2 的(AB)端得到 PWM 的信號，其占空(255X)/255100%，改變 X 值可改變 PWM 信號的占空比，進行直流電機的轉(zhuǎn)速控制。改變 P1 端口的輸出值，可使 PWM 信號的占空比產(chǎn)生變化，進行調(diào)速控制。PWM波形發(fā)生電路如圖 37 所示?；谝陨蟽?yōu)點，本系統(tǒng)選擇 PWM 控制技術(shù)。（3）低速性能好，穩(wěn)速精度高，調(diào)速范圍寬，可達 1：10000 左右。為了使器件能夠可靠地長期運行，除了充分留有余地合理選擇晶閘管器件處，必須對過電壓和過電流發(fā)生的原因采取恰當(dāng)?shù)谋Ｗo措施。隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，以及微處理器在伺服系統(tǒng)中的普遍應(yīng)用，伺服元件發(fā)生了巨大變革，向著便于計算機控制的方向發(fā)展。將電流轉(zhuǎn)換成電壓，再經(jīng) ADC0809 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量后送入 AT89s51 單片機。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差90186。它具有精度高、線性度好的優(yōu)點。一個完善的閉環(huán)伺服系統(tǒng)，其定位精度和加工、測量精度主要由測量元件決定，因此，高精度伺服系統(tǒng)對測量元件的質(zhì)量要求相當(dāng)高。30pF圖 32 時鐘電路 復(fù)位電路設(shè)計AT89s52 的復(fù)位是由外部的電路來實現(xiàn)的，在此我選擇自動上電復(fù)位電路。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端 【21】 。需注意的是：如果加密位LBI 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。：程序儲存允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選信號，當(dāng) PSENPSENAT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 非有效，即輸出兩個脈沖。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。RST：復(fù)位輸入。P3 口：P3 是一組帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P0 接受指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。（1） （40 引腳）：接+5V 電源。這樣一方面防止了一開始有過大的控制量，另一方面即使發(fā)生飽和，因積分累積值小，也能較快的退出飽和，可減少超調(diào) 【18】 。具體做法是：根據(jù)直流伺服電機的特性，設(shè)定一個偏差門限0 E ，當(dāng)控制過程中的偏差 e(kT)的絕對值大于此偏差門限 時，系統(tǒng)不引入積分控制，即為純 P控制；當(dāng) e(kT)的絕對E?值小于 時，才引入積分控制，即系統(tǒng)作PI 控制。由于運行較大的給定值變化及負(fù)載變化會導(dǎo)致控制器變量及輸出的飽和與溢出，這種非線性可能增加系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)整時間，導(dǎo)致系統(tǒng)動態(tài)性能變差。電流環(huán)的控制作用是雙慣性的，其傳遞函數(shù)為： （2???sKWiASR?1??6）式中 ——電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)iK ——電流調(diào)節(jié)器的超前時間量常數(shù)。傳遞函數(shù)：無刷直流電機的運行特性和傳統(tǒng)直流電機基本相同，其動態(tài)結(jié)構(gòu)圖可以采用直流電機通用的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖所示：C t3 6 5 / ( G D ^ 2 s )C e1 / RU ( s )++TL( s )TC( s )I ( s )N ( s )圖22直流電機動態(tài)結(jié)構(gòu)圖由無刷直流電機動態(tài)結(jié)構(gòu)圖可求得其傳遞函數(shù)為: （25）式中： K1 為電動勢傳遞系數(shù)， ，Ce 為電動勢系數(shù)； K2 為轉(zhuǎn)矩傳遞函數(shù)， ，R 為電動機內(nèi)阻， Ct 為轉(zhuǎn)矩系數(shù)； Tm 為電機時間常數(shù)， ，G 為轉(zhuǎn)子重量，D 為轉(zhuǎn)子直徑。為產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩，要求定子電流為方波，反電動勢為梯形波，且在每半個周期內(nèi)，方波電流的持續(xù)時間為 120176。顯示器：能顯示給定設(shè)置、參數(shù)修改過程中的值及控制過程中的實時位置(角度 )。也可通過串行接口與可編程控制器（PLC）的數(shù)控模塊相連。對于使用伺服單元的用戶來說，這是新型伺服系統(tǒng)最具吸引力的特點之一。系統(tǒng)的所有運行參數(shù)都可通過人機對話的方式由軟件來設(shè)置，保存在伺服單元內(nèi)部，通過通信接口，這些參數(shù)甚至可以在運行途中由上位計算機加以修改，應(yīng)用方便；② 都具有故障自診斷與分析功能。同一個控制單元，只要通過軟件設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)就可改變其性能，既可以使用電機本身配置的傳感器構(gòu)成半閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，又可以通過接口與外部的位置或速度或力矩傳感器構(gòu)成高精度的全閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種器件將輸人隔離、能耗制動、過溫、過壓、過流保護及故障診斷等功能全部集成于一個不大的模塊中。全數(shù)字化的實現(xiàn)，將原有的硬件伺服控制變成了軟件伺服控制，從而使在伺服系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進算法（如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）成為可能。在工業(yè)發(fā)達國家， AC 伺服電機的市場占有率已超過 80％ 。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動技術(shù)。雷達測出敵方飛行器方位和仰角數(shù)據(jù)經(jīng)過計算機監(jiān)工并計入射擊提前量后，又用來控制高射炮炮身的轉(zhuǎn)動，使高射炮時刻保持瞄準(zhǔn)敵方飛行器，隨時準(zhǔn)備開火，而瞄準(zhǔn)的角度誤差只有幾分，如不用控制技術(shù)的相關(guān)支持，折現(xiàn)顯然是做不到的。它們可以完成的運動控制精度高、速度快，遠(yuǎn)非一般工人操作所能達到 【10】 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢伺服控制技術(shù)是自動化學(xué)科中與產(chǎn)業(yè)部門聯(lián)系最緊密、服務(wù)最廣泛的一個分支，它是伴隨著電的應(yīng)用二發(fā)展起來的，最早出現(xiàn)于 20 年代初，并且極大地提高了勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，推動了現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的巨大進步，1934 年，的一次提出了伺服機構(gòu)這個詞，世界上第一個伺服系統(tǒng)是由美國麻省理工學(xué)院輻射實驗室于 1944 年研制成功，這就是火炮自動跟蹤目標(biāo)的伺服系統(tǒng)，隨著自動控制理論的發(fā)展，到 20 世紀(jì)中期，伺服系統(tǒng)理論與實踐均趨于成熟，并得到廣泛應(yīng)用，在新技術(shù)革命的推動下，特別是伴隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速進步，伺服技術(shù)更加如虎添翼、突飛猛進，它的應(yīng)用幾乎遍布社會的各個領(lǐng)域 [8]。近幾年基于數(shù)字信號處理芯片開發(fā)的位置伺服系統(tǒng)成為研究的熱點，并且很多芯片廠家還開發(fā)一些電機專用控制芯片，并在芯片內(nèi)部集成了PWM發(fā)生單元等，簡化了與電力電子功率變換裝置間的連接，而且具有強大的處理功能可以完成現(xiàn)代控制理論或智能控制理論的一些復(fù)雜算法，如果采用這些電機專用控制芯片來完成系統(tǒng)設(shè)計，即可以節(jié)省了開發(fā)周期，又簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)【6】 。其中控制器可以說是整個系統(tǒng)的心臟，其設(shè)計的好壞直接影響整個系統(tǒng)的性能。關(guān)鍵詞：位置伺服系統(tǒng)；直流電機；單片機High Precision Position Servo Microputer Control System DesignAbstractFor a half of century，the DC servo control system has been widely used in the NC machine tool，machining center，and robot…，etc. With the technical development of servo motor，electronies Power and puter control，the servo control system is making towards digitized and modular design.This paper introduces the hardware，software design plan of DC servo control system on microputer. The hardware designed includes mainly: the total project design，singlechip puter application system design，drive circuit design and measure circuit design. The singlechip puter system is a versatile module singlechip puter developing system，It can make up various kinds of application systems according to your need. The power drives adopts the PWM produce modular，and also meets the designing requirement of the DC servo control system in different structure. The sotfware a dots modular design，includes primarily the main procedure design, the service procedure of T0 break off and increases the design of the deal type arithmetic figure PID calculation way procedure.Through the integral design of the system, the pletion of the basic requirements of the system, the system can stable operationKeywords: Position servo system；Dc motor。單片機用系統(tǒng)采用了基于總線的模塊式單片機通用開發(fā)設(shè)計方案，配置靈活，可根據(jù)需要組合成各種應(yīng)用系統(tǒng)。摘 要半個世紀(jì)來，直流伺服控制系統(tǒng)己經(jīng)在精密數(shù)控機床、加工中心、機器人等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。硬件設(shè)計主要包括:總體方案設(shè)計、單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計