【正文】 用軟件來實現(xiàn)，反過來一些由軟件實現(xiàn)的功能也可用硬件來完成。功能擴展時系統(tǒng)應(yīng)該在原有設(shè)計不需要很大改變的情況下，修改軟件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。伺服放大器 1 15 腳輸出的 +5V 電壓為光電編碼器供電 ?？紤]到本系統(tǒng)的情況，采用了直接從市場上購買開關(guān)電源來滿足要求，如圖 所示 : 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA3D a t e : 1 4 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : C : \ D o c u m e n t s a n d S e t t i n g s \光明使者 \桌面 \原理圖 \大輝 . d dbD ra w n B y:2 20 V 交流電源+ 25 V+ 15 V1 5 V+ 5V0V開關(guān)電源 圖 開關(guān)電源 基準電壓電路 TLC5615 所需的 基準電壓電路如圖 所示。溫度漂移 200nV/℃ 。該標準定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 (DCE)之間的連接信號的含義及其電壓信號規(guī)范等參數(shù)。 (2)對于接收有下 列信號 RTS 第 1 引腳，載波檢測，接收線信號側(cè)定器，由 MODEM 到計算機。如圖 所示 : P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 0R S TP 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 6P 3 . 7X T A L 2G N DX T A L 1V c cP 0 . 1P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7A L EV P PF S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 0P 2 . 1P 0 . 0STC89C51+ 5 v2 2 u F1 K+ 5 V 圖 復(fù)位原理圖 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 17 顯示和鍵盤輸入電路 根據(jù)要求，本文選擇 ZLG7289A 串行接口 8 位 LED 數(shù)碼管及 64 鍵鍵盤智能控制芯片 ZLG7289A 是一片具有串行接口的可同時驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管或 64 只獨立LED 的智能顯示驅(qū)動芯片該芯片同時還可連接多達 64 鍵的鍵盤矩陣單片即可完成LED 顯示﹑鍵盤接口的全部功能 。 因為采用循環(huán)掃描的工作方式，如果采用普通的數(shù)碼管亮度有可能不夠，采用高亮或超高亮的型號可以解決這個問題。如果在沒有按鍵的情況下收到讀鍵盤指令。 光電編碼器 增量式光電編碼器有光源、光電轉(zhuǎn)盤、光敏元件、光電整形放大電路四部分組成。整形辨相電路的波形如圖 所示。本文在 前面 搭建了一個較為簡單的硬件電路，系統(tǒng)功能的主要實現(xiàn)依靠軟件的設(shè)計來完成的。第三是根據(jù)模糊邏輯推理得到的輸出模糊隸屬函數(shù)，用不同的方法找一個具有代表性的精確值作 為控制量，這一步稱為模糊輸出量的反模糊化。 “正中 ”(PM)，可取在 +4 附近 。精確輸入量模糊化方法就是對論域中的每一個取值對不同的模糊語言集合或隸屬函數(shù)有不同的隸屬度。這種方法不僅能保證系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，而且還可以減少超調(diào)量和振蕩現(xiàn)象。 調(diào)速系統(tǒng)的模糊控制模型 如圖 PID控制器結(jié)構(gòu)圖，采用模糊控制器產(chǎn)生系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)及積分系數(shù)。 1） 最大隸屬度函數(shù)法 —取所有規(guī)則推理結(jié)果的模糊集合中隸屬度最大的那個元素作為輸出值，即 U0= maxμr(u)u∈ U 最大優(yōu)缺點是 :最大隸屬度函數(shù)法不考慮隸屬度函數(shù)的形狀，只關(guān)心其最大隸屬度值處的輸出值，丟掉許多信息，但計算簡單。 “如果A 且 B,那么 C（ IF A AND B THEN C） ”類型的推理規(guī)則是模糊控制器最常用的規(guī)則形式 。 “負小 ”(NS)，可取在 2 附近 。定義輸入量的隸屬函數(shù)可采用吊鐘形、梯形和三角形，理論上吊鐘形最為理想，但是為了簡化計算，現(xiàn)在常用的是三角形，其次是梯形。 模糊控制是一種較為典型的智能控制方法，其最大的特點是將專家的經(jīng)驗和知識表示為語言控制規(guī)則，并用這些控制規(guī)則去控制系統(tǒng)，這樣可以不依賴被控制對象的精確數(shù)學(xué)模型，對被控制對象的參數(shù)具有較強的魯棒性。 本章小結(jié) 本章討論了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計的原則 。本系統(tǒng)中選用了分辨率為 1024 編碼器。電流較大且為動態(tài)掃描方式，故如果該部分電路電源連線較細較長，可能會引入較大的電源噪聲，干擾在電源的正負極并入 47U到 220U 的電容可以提高電路抗干擾的能力。 ZLG7289A 的 RESET 復(fù)位端在一般應(yīng)用情況下可以直接和 VCC 相 連，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部復(fù)位電路或直接由 MCU 控制。 如果不用鍵盤，則典型電路中連 接到鍵盤的 8 只 10K 電阻和 8 只 100K 下拉電阻均可以省去，如果使用了鍵盤，則電路中的 8 只 10K 電阻和 8 只 100K 下拉電阻均不得省略，除非不接數(shù)碼管否則串入 DP 及 SASG 連線的 8 只電阻均不能省去。DSR 第 6 引腳，數(shù)據(jù)裝置就緒或數(shù)傳機 .即MODEM 準備好，由 MODEM 到計算機，表示 MODEM 可以使用， 0 有效 。計算機輸出的邏輯信號不宜直接接到電話網(wǎng)中，因而要先通過調(diào)制解調(diào)器 (Modem)，把代表邏輯 1 和邏輯 O 的電平信號調(diào)制成音頻信號，然后再在電話網(wǎng)中傳送。消耗電流 。溫度漂移 10PPm/℃ 。運算放大 0P—07 要 177。 直流伺服放大器連接電路 直流伺服放大器與電源、直流電機及光電編碼器的連接電路如圖 所示。 (2)可靠性及抗干擾設(shè)計。下面對STC89C5 單片機作較詳細介紹。 D/A轉(zhuǎn)換器芯片選擇 D/A 轉(zhuǎn)換器是一種線性器件，將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為之成正比的模擬量輸出。單片機輸出二進制控制量，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換電路將對應(yīng)模擬電壓送到直流伺服放大器的設(shè)定值輸入端。這里轉(zhuǎn)矩單位是 mNm。軟件控制的這種靈活性大大增強了控制器對被控對象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得以實現(xiàn)； (4)使用計算機可以顯著改善和提高控制裝置的可靠性。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長 、維修簡便等一系列優(yōu)點，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟指標上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。但缺點是效率低、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。 直流電機調(diào)速系統(tǒng) 和交流調(diào)速系統(tǒng)相比，直流調(diào)速系統(tǒng)的變流方式及控制方法簡單，調(diào)速性能好，長期以來在調(diào)速傳動中占統(tǒng)治地位。 為了減少運行損耗，節(jié)約電能也需要對電機進行調(diào)速。和直流電機同軸的光電編碼器 E 輸出 A、 B 兩路方波信號送到伺服放大器和整形電路，通過整形電路送到單片機用于測量轉(zhuǎn)速。 直流調(diào)速系統(tǒng)因其變流方式及控制方法簡單， 調(diào)速性能好，長期以來在調(diào)速傳動中占統(tǒng)治地位。硬件部分先作了整體設(shè)計，然后介紹了以 STC89C51單片機為核心的硬件構(gòu)成，對鍵盤電路、串行通信電路、測量電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路和顯示電路等作了詳細闡述 。 北華大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目： 基于單片機直流電機多速控制器設(shè)計 班級 學(xué)號： _________________________ 姓 名： _________________________ 專 業(yè) 名 稱： _________________________ 2020 年 06 月 10 日 劉大輝 自動化 自 04— 2 班 17 號 1 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計題目： 作者： _________________________ 指 導(dǎo) 教 師： 單位： 協(xié)助指導(dǎo)教師： 單位： 單位： 完成日期： 2020 年 06 月 10 日 劉海波 北華大學(xué) 基于單片機直流電機多速控制器設(shè)計 劉大輝 2 摘 要 當今，自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而直流驅(qū)動控制作為電氣傳動的主流在現(xiàn)代化生產(chǎn)中起著主要作用。軟件部分采用模塊化設(shè)計思想，編制了各個模塊的流程圖。 目前在直流調(diào)速系統(tǒng)中，除了在某些特大容量的設(shè)備而且供電電路容量較小的情況下，仍有采用機組供電、晶閘管勵磁系統(tǒng)以外，幾乎絕大部分都已改用晶閘管相控整流供電了。伺服放大器不斷比較設(shè)定值和實際值，根據(jù)比較獲得的誤差調(diào)節(jié)伺服放大器的輸出電壓。電機 調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動機三大要素組成一個有機整體。在交流調(diào)速系統(tǒng)大力發(fā)展的今天，直流調(diào)速系統(tǒng)也有了很大的進步。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機 —電動機 (也稱為旋轉(zhuǎn)變流組 )，配合采用磁放大器、電機擴大機、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速范圍 (十比一至數(shù)十比一 )、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在 10000 以上，比機組 (放大倍數(shù) 10)高 1000倍，比汞弧變流器 (1000)高 10 倍。集成電路和大規(guī)模集成電路的平均無故障時間大大長于分立元件電子電路； (5)精心設(shè)計的計算機控制裝置體積小、重量輕、耗能少，能降低硬件成本。電流單位是 A，速度單位是 rpm ，電壓單位是 0v 。伺服放大器根據(jù)輸入的模擬電壓而輸出對應(yīng)的電壓來控制直流電機的轉(zhuǎn)速。由于實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換原理，電路結(jié)構(gòu)和工藝技 術(shù)等不同，并且在不同的應(yīng)用場合中又有不同的要求，目前在國內(nèi)、外市場出現(xiàn)了多種型號的 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片，本設(shè)計選用TLC5615。 其芯片引腳圖 如圖 所示： P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7P 3 . 0R S TP 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 6P 3 . 7X T A L 2G N DX T A L 1V c cP 0 . 1P 0 . 2P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7A L EV P PF S E NP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 0P 2 . 1P 0 . 0STC89C51 圖 管腳圖 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計（論文） 11 STC89C51性能及特點 (1)與 MCS51 微控制器產(chǎn)品系列兼容； (2)片內(nèi)有 4KB 可在線重復(fù)編程的快閃擦寫存儲器（ Flash Memory）； (3)存儲器可循環(huán)寫入 /擦除 1000 次； (4)存儲數(shù)據(jù)保存時間為 10 年； (5)寬工作電壓范圍： Vcc 可為 ~6V； (6)全靜態(tài)工作：可從 0HZ 到 16MHZ； (7)程序存儲器具有 3 級加密保護； (8)128﹡ 8 位內(nèi)部 RAM； (9)32 條可編程 I/O 線； (10)兩個 16 位定時器 /計數(shù)器； (11)中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個中斷源和 2 個優(yōu)先級； (12)可編程全雙工串 行通道； (13)空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲內(nèi)容。根據(jù)可靠性設(shè)計理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長，而且所用芯片數(shù)量越少，地址、數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性就越少，因此單片機基本系統(tǒng)的設(shè)計思想是在滿足功能的情況下力爭使用較少數(shù)量的芯片。光電轉(zhuǎn)盤與直流電機軸聯(lián)接 。15V。輸出電流 10mA。功耗 500MW。同樣 ，接收端也就是一個相反的過程。RI 第 9 引腳，振鈴指示，由 MODEM 到計算機， MODEM 若接到送來的振鈴呼叫信號，就發(fā)出該信號來通知計算機 。 實際應(yīng)用中， 8 只下拉電阻和 8 只鍵盤連接位選線 DIG0DIG7 的 8 只電阻（位選電阻），應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的 5 倍而小于其 50 倍，典型值為 10 倍。在上電或 RESET端由低電平變?yōu)楦唠娖胶螅?ZLG7289A 大約要經(jīng)過 1825MS 的時間才會進入正常工作狀態(tài)。 轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計 位置測量元件是閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要部件之一，它