【正文】 DispDigit(0,PwmValL+10)。 if (fanxiang==0) { ML_D1=!ML_D1。amp。} } else { if (PwmValL==0) { DispDigit(0,PwmValL)。 sLrpm=0。 TXD=1。 //延時100ms EA=1。 } } if (subb==0 ) { delay_1ms(10)。 DispDigit(PwmValL+10,0)。 if (stop==0) { delay_1ms(10)。 } TR2=1。 PWMR=!(PwmCyc=PwmValR)。 //低優(yōu)先級 IT1=1。 //重裝時間初值 RCAP2H=c16TimeH。 //低優(yōu)先級 ET1=0。 //T0中斷禁止 TR0=1。 //微分常數(shù) code int KI=Ki。在此，再一次向**老師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠摯的謝意。在本次課程設(shè)計過程中，我學(xué)會了在網(wǎng)絡(luò)上查找有關(guān)本設(shè)計的各硬件的資源，其中包括：直流電機(jī)PWM調(diào)速、AT89S52單片機(jī)、L289N引腳圖及其引腳功能等、LED數(shù)碼管顯示，為本次畢業(yè)設(shè)計提供了一定的資料。圖65 啟動狀態(tài)（電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動）圖66 正轉(zhuǎn)數(shù)碼管顯示圖67 啟動狀態(tài)（電機(jī)逆時針轉(zhuǎn)動）圖68 反轉(zhuǎn)數(shù)碼管顯示在圖65電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，按動多次減速鍵后，當(dāng)COT0=0AH＝10后，減速檔位到達(dá)最高，不再減速，相當(dāng)于速度1檔。再點(diǎn)菜單Source→Build ALL編譯匯編源程序。圖61 keilC51軟件界面Proteus軟件是Lab center Electronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，是一個完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺，包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。PID輸出是否大于上限開始速度采樣，求取偏差及其增量求取PID輸出值PID輸出是否小于下限PID輸出等于上限值PID輸出等于上限值直接輸出PID值控制PWM輸出返回YYNN圖53 直流電機(jī)速度控制子程序流程圖 鍵盤程序程序流程采用中斷方式，按下鍵，響應(yīng)該中斷處理程序，完成延時去抖動、鍵碼識別、按鍵功能執(zhí)行。通常把控制發(fā)光二極管的7（或8）位二極管編制稱為字段碼。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“PN結(jié)”。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。測速齒輪厚度大于2mm，固定在待測電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上。圖43 電機(jī)驅(qū)動電路 轉(zhuǎn)速測量電路采用霍爾元件測量轉(zhuǎn)速是較為常用的測量方法。 電源電路設(shè)計電源是整個系統(tǒng)的能量來源，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能否運(yùn)行。方案二：通過固定芯片對整流后的電壓進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓處理（如7817805等），此種方案可靠性、安全性高，對能源的利用率高，并且電路簡單容易實(shí)現(xiàn)。 輸入電路設(shè)計方案在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要按鍵進(jìn)行參數(shù)的輸入、工作方式的設(shè)定以及電機(jī)起停的控制，因此鍵盤在整個系統(tǒng)中是不可缺少的一部分，考慮有二種方案：方案一：采用獨(dú)立式鍵盤，這種鍵盤硬件連接和軟件實(shí)現(xiàn)簡單，并且各按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵均有一端接地，另一端接到輸入線上。以上三種方案中，第三種方案不宜采用，第一種和第二種方案的測速原理基本相同都是將電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖的頻率進(jìn)行測量，但考慮到霍爾式精度比較高，頻率比較快，成本低。 速度采集模塊設(shè)計方案本系統(tǒng)是一閉環(huán)控制系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)過程中需要將設(shè)定與當(dāng)前實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，速度采集模塊就是為完成這樣功能而設(shè)計的，其設(shè)計方案以下三種：方案一：采用霍爾集成片。綜合上述兩種方案比較，采用AT89S52作為控制器處理輸入的數(shù)據(jù)并控制電機(jī)運(yùn)動較為簡單，可以滿足設(shè)計要求。單片機(jī)輸入電路電源顯示電路測速電路驅(qū)動電路圖31 系統(tǒng)的硬件原理方框圖其中單片機(jī)負(fù)責(zé)控制運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集等任務(wù)，輸入電路用于設(shè)定直流電機(jī)預(yù)期速度及控制直流電機(jī)的啟動、正反轉(zhuǎn)、停止，顯示電路用于顯示直流電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，測速電路用于測量直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，驅(qū)動電路用于驅(qū)動直流電機(jī)。用理論計算法設(shè)計調(diào)節(jié)器的前提是能獲得被控對象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，這在工業(yè)過程中一般較難做到。簡單的說，PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用是：（1）比例環(huán)節(jié)：即時成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號,偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減少偏差；（2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時，才能對數(shù)字信號產(chǎn)生影響。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制。脈寬調(diào)速也可通過單片機(jī)控制繼電器的閉合來實(shí)現(xiàn)，但是驅(qū)動能力有限。當(dāng)晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通時，電源電壓加到電動機(jī)上，當(dāng)晶閘管關(guān)斷時，直流電源與電動機(jī)斷開，電動機(jī)經(jīng)二極管續(xù)流，兩端電壓接近于零。最后，當(dāng)系統(tǒng)處于低速運(yùn)行時，系統(tǒng)的功率因數(shù)很低，并產(chǎn)生較大的諧波電流危害附近的用電設(shè)備。旋轉(zhuǎn)變流系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)拖動直流電動機(jī)實(shí)現(xiàn)變流，由發(fā)電機(jī)給需要調(diào)速的直流電動機(jī)供電，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流即可改變其輸出電壓，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 基于以上特性，改變電樞電壓，實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。給兩個電刷加上直流電源，如圖22所示，有直流電流從電刷A流入，經(jīng)過線圈abcd，從電刷B流出，根據(jù)電磁力定律，載流導(dǎo)體ab和cd收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導(dǎo)體受到的力形成了一個轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子逆時針轉(zhuǎn)動；如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖22所示的位置，電刷A和換向片2接觸，電刷B和換向片1接觸，直流電流從電刷A流入，在線圈中的流動方向是dcba，從電刷B流出。2 基本原理闡述直流電動機(jī)，多年來一直用作基本的換能器。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。其中脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)是常用的一種調(diào)速方法，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸入占空比就可以控制電機(jī)的平均電壓，控制轉(zhuǎn)速。在實(shí)際應(yīng)用中，電動機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。 Single chip microputer。直流電機(jī)具有良好的啟動性能和調(diào)速特性，它的特點(diǎn)是啟動轉(zhuǎn)矩大，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑、經(jīng)濟(jì)地調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制容易，調(diào)速后效率很高。電機(jī)轉(zhuǎn)速利用霍爾傳感器檢測輸出方波，通過51單片機(jī)對1秒內(nèi)的方波脈沖個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，計算出電機(jī)的速度，實(shí)現(xiàn)了直流電機(jī)的反饋控制。電機(jī)在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用，而電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)重要的性能指標(biāo)之一，因而測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的調(diào)速，使它滿足人們的各種需要，更顯得重要。傳統(tǒng)的改變端電壓的方法是通過調(diào)節(jié)電阻來實(shí)現(xiàn)的，但這種調(diào)壓方法效率低。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。對于直流電機(jī)來說，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速方程式為： （21）式中n—轉(zhuǎn)速（r/min）；U—電樞電壓（V）；I—電樞電流（A）；R—電樞回路總電阻（）；—勵磁磁通（Wb）；—由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動勢常數(shù)。 （3）改變電樞回路電阻R。用靜止的可控整流器，如汞弧整流器和晶閘管整流裝置，產(chǎn)生可調(diào)的直流電壓。它可以是單相、三相或更多相數(shù)，半波、全波、半控、全控等類型，可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。加到電動機(jī)上；當(dāng)VT斷開時，直流電源與電動機(jī)斷開，電動機(jī)電樞端電壓為零。（2）同樣由于開關(guān)頻率高，若與快速響應(yīng)的電機(jī)相配合，系統(tǒng)可以獲得很寬的頻帶，因此快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強(qiáng)。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且存采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論分析都表明，PID控制能夠滿足相當(dāng)多工業(yè)對象的控制要求，至今仍是一種應(yīng)用最為廣泛的控制算法之一。由于要累加誤差，占用內(nèi)存多，并且安全性較差，考慮到這種情況，在工業(yè)應(yīng)用中，還有一種增量式算法。（2）經(jīng)驗(yàn)法確定PID參數(shù)。方案二：采用傳統(tǒng)的AT89C51單片機(jī)作為運(yùn)動物體的控制中心。方案二：采用專用的電機(jī)驅(qū)動芯片，例如L298N、L297N等電機(jī)驅(qū)動芯片，由于它內(nèi)部已經(jīng)考慮到了電路的抗干擾能力，安全、可靠行，所以我們在應(yīng)用時只需考慮到芯片的硬件連接、驅(qū)動能力等問題就可以了，所以此種方案的電路設(shè)計簡單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好。通過脈沖計數(shù)，對速度進(jìn)行測量。方案二：采用1602LCD液晶顯示器，該顯示器控制方法簡單，功率低、硬件電路簡單、可對字符進(jìn)行顯示。但此種鍵盤的軟件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。電動機(jī)所處速度級以速度檔級數(shù)顯示。IN1IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，用來控制H橋的開與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA、ENB引腳則為使能控制端，用來輸入PWM信號實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器、斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量。 將脈沖信號接在定時器T1上，當(dāng)外部脈沖信號出現(xiàn)一個由“1”到“0”的負(fù)跳變時，計數(shù)器T1就進(jìn)行計數(shù)。 顯示電路設(shè)計 LED簡介LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。要使哪根發(fā)光二極管，則對應(yīng)的陰極端接地。其運(yùn)算公式為：U(K)= (51)因此要想實(shí)現(xiàn)PID控制在單片機(jī)就必須存在上述算法，其程序流程如圖52所示。我們重點(diǎn)研究了Proteus的ISIS模塊用法，在下面的內(nèi)容中，如不特別說明，我們所說的Proteus軟件特指其ISIS模塊。（3）元器件選取：按設(shè)計要求，在對象選擇窗口中點(diǎn)P，彈出Pick devices對話框，在Keywords中填寫要選擇的元器件，然后在右邊對話框中選中要選的元器件，則元器件列在對象選擇的窗口中如圖63所示。電機(jī)順時針方向轉(zhuǎn)動，Q5一端固定為低電平，Q6一端為變化的PWM信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。軟件方面利用C語言進(jìn)行編程，增強(qiáng)了程序的可移植性和靈活性，并且利用Proteus軟件進(jìn)行仿真更加保證了程序的準(zhǔn)確性。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計。 Instruments ICEMI’.20090816 [20]Kondapalli Siva Rama Rao and Lee Teng . Based Variable Speed Drive for Three—Phase Induction Motor in Cooling Applications[J]. Journal ofEnergy and Power Engineering 6(2012)[21]Intel．Mcs51 Family of Single Chip Microputers User’s Manual，1981.[22]Tomita Mutuwo, Dok Shinji, Zhiqian Chen et al. New adaptive sliding observers for position and velocity sensorless controls of brushless DC motors . IEEE/ASME Trans. on Mechatronics, 5(2):226227. 附錄//PWM控制程序 //================================================ //使用T0作為PWM的定時器 //++++| //| 電機(jī) || //++++| //|ML_D1|ML_D2| 控制|| //++++| //| 0 | 0 | 停止|| //| 0 | 1 | 正 || //| 1 | 0 | 反 || //| 1 | 1 | 禁用|| //++++| //================================================ include include include //==========================