【正文】 報告 5 方案二： 基于單片機類由軟件來實現(xiàn) PWM：在 PWM 調(diào)速系統(tǒng)中占空比 D是一個重要參數(shù)在電源電壓 dU 不變的情況下，電樞端電壓的平均值取決于占空比 D 的大小，改變 D 的值可以改變電 樞端電壓的平均值從而達到調(diào)速的目的。 PWM 實現(xiàn)方案論證 PWM 信號的產(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。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高； H型電路保證了可以簡單 地實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，是一種廣泛采用的 PWM 調(diào)速技術(shù)。 方案二：采用繼電器對電動機的開或關(guān)進行控制，通過開關(guān)的切換對電機的速度進行調(diào)整。顯示部分是使用支持中文顯示的 LCD，優(yōu)點是美觀大方，有利于人與系統(tǒng)的交互，及顯示內(nèi)容的擴展；缺點是成本高，抗干擾能力 較 差。 故選方案三 。 1)/S 60N/S 60|=60（轉(zhuǎn) /分），誤差計算公式表明，增大記數(shù)時間可以提高測量精度，但這樣做卻增大了速度采樣周期，會降低系統(tǒng)控制靈敏度。 方案 三 中可以采用記數(shù)的方法：具體是通過單片機記單位時間 S（秒）內(nèi)的脈沖數(shù) N，每分鐘的轉(zhuǎn)速： M=N/S 60。 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 3 方案二： 采用霍爾 傳感器 ， 霍爾元件是磁敏元件，在被測的旋轉(zhuǎn)體上裝一磁體，旋轉(zhuǎn)時，每當(dāng)磁體經(jīng)過霍爾元件，霍爾元件就發(fā)出一個信號，經(jīng)放大整形得到脈沖信號，送運算 。與此同時， PID控制算法的實現(xiàn)可以精益求精，對程序算法或參數(shù)稍加改動即可移植到其他 PID控制系統(tǒng)中。 方案二：采用兩片單片機（ AT89S52） ,其中一片做成 PID 控制器，專門進行PID運算和 PWM控制信號輸出；另一片則系統(tǒng)主芯片，完成電機速度的鍵盤設(shè)定、測量、顯示，并向 PID控制器提供設(shè)定值和測量值，設(shè)定 PID控制器的控制速度等。采用 PID控制器，因此需要設(shè)計一個閉環(huán)直流電機控制系統(tǒng)。目前相 比直流電機和交流電機他們各有所長，如直流電機調(diào)速性能好，但帶有機械換向器，有機械磨損及換向火花等問題；交流電機，不論是異步電機還是同步電機，結(jié)構(gòu)都比直流電機簡單，工作也比直流電機可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運行時，它們的速度不能方便而經(jīng)濟地調(diào)節(jié) [2]。 對于簡單的微處理器控制電機，只需利用用微處理器控制繼電器、電子開關(guān)元器件，使電路開通或關(guān)斷就可實現(xiàn)對電機的控制。所以，直流傳動控制采用微處理器實現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進入一個嶄新的階段。 關(guān)鍵詞： 單片機、 微處理器、調(diào)速、直流電機 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 III 目 錄 1 引言 ............................................................................................................................. 1 2 總體方案設(shè)計 ............................................................................................................... 2 硬件方案論證 ..................................................................................................... 2 微處理器的選擇 ....................................................................................... 2 測速傳感器的選擇 ................................................................................... 2 鍵盤顯示方案論證 .................................................................................... 3 電機驅(qū)動方案論證 .................................................................................... 4 輸入輸出通道 ............................................................................................. 4 PWM 實現(xiàn)方案論證 ................................................................................... 4 系統(tǒng)原理框圖設(shè)計 ............................................................................................... 5 3 系統(tǒng)單元電路的設(shè)計 ..................................................................................................... 6 速度測量電路的設(shè)計 ........................................................................................... 7 電機驅(qū)動電路的設(shè)計 .......................................................................................... 8 LCD 顯示電路和鍵盤與單片機的接口設(shè)計 ........................................................... 9 兩單片機的互連 ................................................................................................ 10 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..............................................................................................................11 系統(tǒng)總程序框圖設(shè)計 .........................................................................................11 電機轉(zhuǎn)速測量程序設(shè)計 ..................................................................................... 13 鍵盤程序設(shè)計 ................................................................................................... 15 LCD 顯示子程序的設(shè)計 ..................................................................................... 16 PWM 信號的單片機程序?qū)崿F(xiàn) .............................................................................. 18 5 數(shù)字 PID 及其算法的改進 ......................................................................................... 19 PID 控制基本原理 .............................................................................................. 19 三個基本參數(shù) Kp， Ti， Td 在實際控制中的作用研究 .......................................... 19 數(shù)字 PID 控制算法 ............................................................................................ 20 PID 算法的改進，“飽和”作用的抑制 ............................................................... 21 PID 控制算法的單片機程序?qū)崿F(xiàn) ....................................................................... 22 總結(jié) ............................................................................................................................... 25 參考文獻 ........................................................................................................................ 26 附錄 1 ............................................................................................................................ 30 附錄 2……………………………………………… ………………………………………… …3 0 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 1 1 引言 早期直流傳動的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。全數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷升級換代，為工程應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)提供了優(yōu)越的條件。 科技創(chuàng)新實踐設(shè)計報告 I