【正文】 ircuit which controls the speed of rotation of . motor. What’s more, is used in this system to measure the speed of . motor. In software, the article introduced the PID operation procedures, such as initial program and the writing of the thought and specific program realization .The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the singlechip puter and participates in a PIDcalculation. Key words: PWM signal；IR2110；PID calculation1 緒論直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。論文作者簽名： 年 月 日河南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 單片機(jī)控制直流電機(jī)PWM系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào) 姓名 內(nèi)容及要求：分析單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度測(cè)量應(yīng)用的基本原理，并用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波來(lái)控制直流電機(jī)的可逆調(diào)速，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒(méi)有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。選擇可以構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的方案、選擇所需器件和模塊、以及IGBT管組成橋式斬波電路。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。在軟件方面，文章中詳細(xì)介紹了PID運(yùn)算程序，初始化程序等的編寫思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)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。目前，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没殡S著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個(gè)新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢(shì)。直流電機(jī)模型見(jiàn)圖11。 系統(tǒng)方案與分析本文主要研究了利用AT89S52單片機(jī)，通過(guò)PWM方式來(lái)改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，通過(guò)單片機(jī)控制，C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的平滑調(diào)速。由上式可知，當(dāng)電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值為，因此改變占空比D就可以改變端電壓的平均值，從而達(dá)到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理。定頻調(diào)寬法是利用一個(gè)固定的頻率來(lái)控制電源的接通或斷開，并通過(guò)改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 如圖22，通過(guò)單片機(jī)控制器產(chǎn)生PWM矩形波，PWM矩形波經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路的放大對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行PWM控制，由速度傳感器對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速，并將測(cè)得的速度反饋到輸入端即讓反饋信號(hào)與給定量進(jìn)行比較。這些中斷每個(gè)中斷源都可以通過(guò)置位或清除特殊寄存器IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無(wú)效。 芯片IR2110性能及特點(diǎn)IR2110是美國(guó)國(guó)際整流器公司利用自身獨(dú)有的高壓集成電路以及無(wú)閂鎖CMOS技術(shù)，于1990年前后開發(fā)并且投放市場(chǎng)的，是一種雙通道高壓、高速的功率器件柵極驅(qū)動(dòng)的單片式集成驅(qū)動(dòng)器。推挽式驅(qū)動(dòng)輸出峰值電流≥2A，負(fù)載為1000pF時(shí)，開關(guān)時(shí)間典型值為25ns。雖然當(dāng)IGBT關(guān)斷（柵極電壓降為0）時(shí)，IGBT的漏極電流也就相應(yīng)地不能馬上關(guān)斷，即漏極電流波形有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的拖尾——關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)（10～50ms），所以IGBT的工作頻率較低。將IC1的HIN端與IC2的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號(hào)恰好相反。設(shè)PWM波的周期為T，HIN為高電平的時(shí)間為t1，這里忽略死區(qū)時(shí)間，那么LIN為高電平的時(shí)間就為Tt1。圖35 PWM變換器的驅(qū)動(dòng)電壓波形他們的關(guān)系是：。但電動(dòng)機(jī)停止時(shí)電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。 光電編碼器 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。本設(shè)計(jì)采用增量式光電編碼器來(lái)采樣轉(zhuǎn)速信號(hào)，如圖36所示。將A、B兩相脈沖中任何一相輸入計(jì)數(shù)器中，均可使計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。則D觸發(fā)器總是在B脈沖為低電平時(shí)觸發(fā)，這時(shí)Q輸出端輸出為低電平，由此確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。因此，M/T法測(cè)速能適用的轉(zhuǎn)速范圍比較大，是目前廣泛應(yīng)用的一種測(cè)速方法。如圖12所示。 A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請(qǐng)求信號(hào)SL0～SL3: 矩陣掃描線 RL0～RL7: 檢測(cè)輸入線 /BD: 顯示消隱信號(hào) SHIFT: 擴(kuò)展鍵位的換檔信號(hào),帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號(hào)輸入,帶上拉電阻 采用4*4式鍵盤，分?jǐn)?shù)字部分和控制部分，如圖下表所示。電路圖如圖310：圖310 78系列的電源電路78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓45V電子產(chǎn)品中常見(jiàn)到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生PWM脈沖的實(shí)現(xiàn)上比較方便。 PWM產(chǎn)生程序includedefine uchar unsigned charuchar num。}void T0_timer() interrupt 1{ TH0=(65536500)/256。圖41 主程序流程圖 圖42 初始化子程序 主程序主要完成鍵盤/顯示芯片827內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1測(cè)速和變量的初始化。內(nèi)部定時(shí)器T0溢出中斷設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速測(cè)定為M/T式編碼盤測(cè)速，要通過(guò)測(cè)取給定時(shí)間內(nèi)的編碼盤輸出的脈沖數(shù)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（SteadystateError）。因此一般不用位置式PID。 ——電力拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量（N.）。分別以電動(dòng)機(jī)電樞電壓ua(t)和負(fù)載力矩Md(t)為輸入變量，以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為輸出變量，在MATLAB中建立電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 G2=tf(1,[Ja f])。從控制的理論出發(fā)，帶PI調(diào)節(jié)器的單環(huán)無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)，理論上是無(wú)差調(diào)速系統(tǒng)，單閉環(huán)系統(tǒng)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能還有待提高，應(yīng)用的范圍還是很有限的，用Matlab進(jìn)行仿真從自控原理的角度出發(fā)判斷該閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，這為參數(shù)的修改提供了理論依據(jù)。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒(méi)有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。///在程序存儲(chǔ)區(qū)定義字位控制碼表uchar a=8。control()。 ena=1。 ///開總中斷 ET0=1。 ///調(diào)用速度處理程序 }}///*************************************************************************///中斷處理程序,實(shí)現(xiàn)輸出方波占空比控制///*************************************************************************timer_1() interrupt 3 using 1 ///定時(shí)器1中斷,使用寄存器組1{ TR1=0。}///*************************************************************************///脈寬控制程序,實(shí)現(xiàn)PWM的輸出///*************************************************************************control(){ if(zc==a) { ena=0。 ///求速度千位值送千位顯示緩沖 for(i=0。 delays()。 ///重裝計(jì)數(shù)初值 TL0=0。 ///拉高P1口的電平 i=P1。 if(i==0xfb) { a=a+n。 } } if(i==0xdf) { delays()。 ///回到中間速度 } while(P1!=0xff)。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。從他身上。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來(lái)最好的檢驗(yàn)。 盡我所知，除文中已經(jīng)特別注明引用的內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。 else a=3。 } } if(i==0xf7) { delays()。 ///延時(shí)去抖動(dòng) if(i==0xfe) ///再判斷按鍵是否按下 { in1=0。 ///開計(jì)數(shù)器 }}///*************************************************************************///延時(shí)子函數(shù)///*************************************************************************delays(){ uchar i。 delays()。) ///循環(huán)選中數(shù)碼管的每一位 { P2=wm[i]。 ena=1。 ///中斷次數(shù)加1 ys++。 ///允許定時(shí)器1中斷 TR0=1。 ///定時(shí)器1為定時(shí)模式,使用方式2。speedcan()。 ///速度增減量一uchar m=2。參考文獻(xiàn)[1] 陳伯時(shí) 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)—運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 2011年[2] 王兆安等編 電力電子技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社 2009年[3]楊學(xué)昭、王東云 等單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用（含C51）西安電子科技大學(xué)出版社2009年[4] 陳渝光主編 電氣自動(dòng)控制原理與系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 2007年[5] 汪二兵 基于AT89S52單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2011年[6] 李春 基于MCS51單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng) 2007年 [7] 童詩(shī)白 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 高等教育出版社. 2003年 [8] 康華光. 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M]. 高等教育出版社. 2004年.[9] 孫鴻翔 基于IR2110的驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用和設(shè)計(jì)技巧 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2008年[10] 王海英 袁麗英 吳勃 控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與設(shè)計(jì) 高等教育出版社 2009年 [11] 胡壽松 自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)明教程第二版 科學(xué)出版社 2008年[12]陳國(guó)呈 編著. 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