【正文】 ............................................. 22 PWM 信號發(fā)生器軟件的設(shè)計 .................................................................................. 22 顯示電路軟件設(shè)計 .................................................................................................... 25 字符的顯示 .......................................................................................................... 25 漢字的顯示 .......................................................................................................... 25 LCD1602 的引腳說明 ........................................................................................ 25 LCD1602 指令說明及時序 ................................................................................. 26 雙閉環(huán) PI 控制軟件的設(shè)計 ....................................................................................... 28 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 32 附錄 程序清單 ........................................................................................................................ 33 致謝 .......................................................................................................................................... 39 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第 1 章 緒 論 研究背景及意義 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎所有的地方都是用電機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為的其他形式的機(jī)械能。隨著新型高速可關(guān)斷的電力電子器件的飛速發(fā)展，使用全控型晶閘管，場效應(yīng)管等調(diào)速系統(tǒng) 具 有開關(guān)頻率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、動態(tài)性能好、效率高等優(yōu)點，而且采用這種方法調(diào)速非常容易在微機(jī)控制系統(tǒng)中實現(xiàn)。近年來隨著現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，模糊控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)等智能化的控制方法也大量的涌現(xiàn)出來。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2章 理論分析計算 PWM脈寬調(diào)制技術(shù) 脈寬調(diào)制（ PWM）控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，輸出一 些列同等幅度的脈沖，來代替所需的正弦波、方波、鋸齒波等。這些寬度相等 ,幅值不等且脈沖頂部不是水平線的脈沖，都等于 N/? ，這些脈沖的幅值都按正弦規(guī)律變化。根據(jù)計算結(jié)果控制電路中晶閘管器件導(dǎo)通和關(guān)斷，就能得到所需波形。 那么如果在短時間（ T）內(nèi)脈沖寬度為 0t ,幅值是 U，由圖 23可求得在這段時間內(nèi)脈沖的等效直流的電壓為： 圖 21 PWM 脈沖 TUtU ?? 00 ，如果令 Tt0?? ， 則上式可簡化為： UU ???0 （ 21） 式中 U—— 脈沖的幅值 ? —— 占空比 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 U ( t )0tTt 0U2 T2 t 0 3 T3 t 0 4 t 0n T ( n + 1 ) t 0如果 PWM 脈沖為如圖 22 所示的周期性矩形脈沖時，那么與此脈沖等效的直流電壓的計算方法與上述相同，即 ： UT UtnT UntU ?????? ?000 （ 22） 由公式 22可知，想要改變等效直流電壓的大小，就可以通過改變脈沖幅值 U和占空比來實現(xiàn)，在實際控制系統(tǒng)設(shè)計中脈沖幅值一般是恒定的，因此常常通過控制占空比的大小實現(xiàn)等效直流電壓在 0～ U之間任意調(diào)節(jié)，從而達(dá)到了利用 PWM控制技術(shù)實現(xiàn)對直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目的。 所以轉(zhuǎn)速單閉環(huán)系統(tǒng)不能控制電流（轉(zhuǎn)矩）的動態(tài)過程。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是建立在單閉環(huán)自動調(diào)速系統(tǒng)上的，實際的調(diào)速系統(tǒng)除要求對轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外 , 很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動和制動過程的要求 ,尤其是在機(jī)床控制方面，這就需要一個電 流截止負(fù)反饋系統(tǒng)。這就是說把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電dmI I 1t 2t FZIfz ASR UPE M—— *nU iU iU* + dU cU TA V dI ACR TG?? + nU + n 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 流調(diào)節(jié)器的輸入，再由電流調(diào)節(jié)器的輸出控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置，從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫內(nèi)環(huán) ， 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，叫做外環(huán)，這樣就形成了轉(zhuǎn)速和電流的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 。 4. 近似條件的校驗 有上面的計算可知：電流環(huán)截止頻率 IKs? ??? （ 1） 晶閘管整流裝置的傳遞函數(shù)近似為： 111 1 9 6 . 13 3 0 . 0 0 1 7 cis sTs ??? ? ?? （ 212） （ 2） 反電動勢的改變對電流環(huán)的影像忽略不計近似條件： lmTT13 ? cis ???? ? 13 （ 213） （ 3） 處理電流環(huán)小時間常數(shù)的近似條件： 11 1 1 1 1 8 0 . 7 83 3 0 . 0 0 1 7 0 . 0 0 2 cis o i sT T s s ??? ? ?? （ 214） 其中式（ 212）、式（ 213）和式（ 214）均滿足近似條件 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計 1. 時間常數(shù)的確定 （ 1） 電流環(huán)時間常數(shù)等效為 1/KI,由前述已知， ? ? ，則： 1 2 2 0 . 0 0 3 7 0 . 0 0 7 4iI T s sK ?? ? ? ? （ 215） （ 2） 轉(zhuǎn)速濾波的時間常數(shù) onT ，取 = 。先通過變壓器把 380V的交流電降為 220V， 5V電源是把 220V的交流電再降到 ，后經(jīng)過橋式整流電路把交流電轉(zhuǎn)變成直流電，整流后的電流經(jīng)過穩(wěn)壓器 LM7805輸出穩(wěn)定的 +5V電壓。其中在 P0口作為輸出口時，外部必須接上拉電阻。 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 34所示。 圖 36 AT89C51與 DAC0832的接口電路圖 它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成 8位電流 D/A 轉(zhuǎn)換。其連接電如 37所示。 圖 310 光電隔離和驅(qū)動放大電路 速度檢測模塊 本設(shè) 計的速度檢測模塊式基于光電編碼器進(jìn)行設(shè)計的，光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的幾何位置轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵板和光電檢測電路組成。值得注意的是，在 6N137光電隔離器的 VCC管腳旁應(yīng) 該 有一個 。由于片內(nèi)具有電阻和一個緩沖放大器，在這里我們通過在 6腳外接一個電容構(gòu)成一個低通濾波器。 51系列單片機(jī)的 P0口內(nèi)部沒有集成上拉電阻，所以它叫做準(zhǔn)雙向口而不叫雙向口。 圖 314 按鍵電路 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 第 4章 軟件程序的設(shè)計 PWM信號發(fā)生器軟件的設(shè)計 PWM信號發(fā)生器程序框圖如圖 41和 42所示，單片機(jī)對 PWM波的頻率、占空比、輸出口以及 DAC0832的控制端進(jìn)行初始化，啟動 DAC0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，這時候程序開始對鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是 否有鍵按下，當(dāng)確定沒有鍵按下時，直接調(diào)用 PWM子程序，根據(jù)程序設(shè)定好的占空比計算各段波形持續(xù)的時間，再計算定時器所需的常數(shù)，輸出相應(yīng)的 PWM波形；當(dāng)確定有按鍵按下時，延時 20ms，再進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)用 PWM子程序，同理輸出相應(yīng)的 PWM波形。 delay(i)。 /* 產(chǎn)生方波 */ } } 顯示電路軟件設(shè)計 字符的顯示 用 LCD 顯示一個字符時比較復(fù)雜，首先找到顯示屏上某個位置所對應(yīng)的 RAM區(qū)的 8個字節(jié)，在有程序分別對這個 8個字節(jié)置 “1”或置 “0”， “1”表示點亮， “0”表示不亮， 這樣組合起來就能把一個字符點亮。對光電編碼器送來的脈沖進(jìn)行進(jìn)行計算、顯示轉(zhuǎn)速。再確定要顯示的位置，寫它所在行列地址，再去首地址，寫數(shù)據(jù)，判斷是否寫完一行。 j=i。 //定義正傳反轉(zhuǎn)按鍵 Sbit Speed=P1^2。顯示電路如圖 313。工作原理如下： 當(dāng) CS為高時，數(shù)據(jù)輸出端處于高阻狀態(tài)，此時 TLC549的第 7腳 不起作用 ； 當(dāng)內(nèi)部電路測出 CS下降沿之后，在進(jìn)過內(nèi)部時鐘齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 的一個上升沿和一個下降沿 ， 這一變化才被確認(rèn) ， 讓后自動把上一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果最高位輸出到 TLC549的第 6腳（ OUT） ；前四個 時鐘脈沖 周期的下降沿依次 輸出 第 4和第5個位， 在第 4個脈沖周期的下降沿采樣保持電路開始采樣模擬輸入量 ；接下來的 3個 脈沖周期 周期的下降 輸出 第 7和第 8個轉(zhuǎn)換位 。轉(zhuǎn)速檢測電路如圖 311所示 。 增量式 光電 編碼器是利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出 三組 A、 B和 Z相。 圖 39 邏輯電路圖 光電隔離和驅(qū)動放大電路的設(shè)計 為減少驅(qū)動控制電路對其它電路的干擾和對其 它電路的保護(hù)，將電機(jī)驅(qū)動電路與其它控制電路進(jìn)行電氣隔離，如下圖 310所示。 整形 部分 放 大 PWM 波 輸出 D/A 轉(zhuǎn)換 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 波形整形及放大電路 的 設(shè)計 由于通過 D/A 轉(zhuǎn)換和運(yùn)算放大器輸出的脈寬調(diào)制波形仍然不夠平滑，所以還必須對輸出的脈寬調(diào)制波形進(jìn)行整形，以達(dá)到我們的設(shè)計要求。 （ 3） CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效。 （ 2） /PSEN：外部程序存儲器選通信號。經(jīng)穩(wěn)壓器 LM7805穩(wěn)壓后，電源輸出基本不受外輸入變動的干擾，而且有效的消除電磁干擾。 圖 31 系統(tǒng)方案框圖 主電路的設(shè)計 直流電動機(jī)不能直接接三相交流電，因此要把三相交流電整流成所需的直流電才能給電機(jī)供電。 （ 4）電樞回路電磁時間常數(shù)。如果在系統(tǒng)中另設(shè)一個電流調(diào)節(jié)器，就可以構(gòu)成電流閉環(huán) 。 即在在過渡過程中始終保持轉(zhuǎn)