【正文】 用軟件來實(shí)現(xiàn)，反過來一些由軟件實(shí)現(xiàn)的功能也可用硬件來完成。功能擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)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(zhǔn)電壓電路 TLC5615 所需的 基準(zhǔn)電壓電路如圖 所示。溫度漂移 200nV/℃ 。該標(biāo)準(zhǔn)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(hào)的含義及其電壓信號(hào)規(guī)范等參數(shù)。 (2)對(duì)于接收有下 列信號(hào) RTS 第 1 引腳，載波檢測，接收線信號(hào)側(cè)定器，由 MODEM 到計(jì)算機(jī)。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(jì)（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(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位共陰式數(shù)碼管或 64 只獨(dú)立LED 的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片該芯片同時(shí)還可連接多達(dá) 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?yàn)椴捎醚h(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(hào)可以解決這個(gè)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(gè)較為簡單的硬件電路，系統(tǒng)功能的主要實(shí)現(xiàn)依靠軟件的設(shè)計(jì)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(gè)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(duì)論域中的每一個(gè)取值對(duì)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(gè)元素作為輸出值，即 U0= maxμr(u)u∈ U 最大優(yōu)缺點(diǎn)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(jì)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(fù)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(jì)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(diǎn)是將專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)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(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，對(duì)被控制對(duì)象的參數(shù)具有較強(qiáng)的魯棒性。 本章小結(jié) 本章討論了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)掃描方式，故如果該部分電路電源連線較細(xì)較長，可能會(huì)引入較大的電源噪聲，干擾在電源的正負(fù)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(jī) .即MODEM 準(zhǔn)備好，由 MODEM 到計(jì)算機(jī)，表示 MODEM 可以使用， 0 有效 。計(jì)算機(jī)輸出的邏輯信號(hào)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(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)，然后再在電話網(wǎng)中傳送。消耗電流 。溫度漂移 10PPm/℃ 。運(yùn)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(jī)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(jì)。下面對(duì)STC89C5 單片機(jī)作較詳細(xì)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(jī)輸出二進(jìn)制控制量，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換電路將對(duì)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(qiáng)了控制器對(duì)被控對(duì)象的適應(yīng)能力，使各種新的控制策略和控制方法得以實(shí)現(xiàn)； (4)使用計(jì)算機(jī)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(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(diǎn)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(jī)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(dòng)中占統(tǒng)治地位。 為了減少運(yùn)行損耗，節(jié)約電能也需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。和直流電機(jī)同軸的光電編碼器 E 輸出 A、 B 兩路方波信號(hào)送到伺服放大器和整形電路，通過整形電路送到單片機(jī)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(dòng)中占統(tǒng)治地位。硬件部分先作了整體設(shè)計(jì)，然后介紹了以 STC89C51單片機(jī)為核心的硬件構(gòu)成，對(duì)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(xì)闡述 。 北華大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 論文題目： 基于單片機(jī)直流電機(jī)多速控制器設(shè)計(jì) 班級(jí) 學(xué)號(hào)： _________________________ 姓 名： _________________________ 專 業(yè) 名 稱： _________________________ 2020 年 06 月 10 日 劉大輝 自動(dòng)化 自 04— 2 班 17 號(hào) 1 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)直流電機(jī)多速控制器設(shè)計(jì) 劉大輝 2 摘 要 當(dāng)今，自動(dòng)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(dòng)控制作為電氣傳動(dòng)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(jì)思想，編制了各個(gè)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(jī)組供電、晶閘管勵(lì)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(shí)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(jī) 調(diào)速系統(tǒng)由控制部分、功率部分和電動(dòng)機(jī)三大要素組成一個(gè)有機(jī)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(jìn)步。第二，三十年代末，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī) —電動(dòng)機(jī) (也稱為旋轉(zhuǎn)變流組 )，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、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(jī)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(shí)間大大長于分立元件電子電路； (5)精心設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)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(duì)應(yīng)的電壓來控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于實(shí)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(hào)的 D/A 轉(zhuǎn)換器芯片，本設(shè)計(jì)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(jì)（論文） 11 STC89C51性能及特點(diǎn) (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(chǔ)器（ Flash Memory）； (3)存儲(chǔ)器可循環(huán)寫入 /擦除 1000 次； (4)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)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(chǔ)器具有 3 級(jí)加密保護(hù)； (8)128﹡ 8 位內(nèi)部 RAM； (9)32 條可編程 I/O 線； (10)兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； (11)中斷結(jié)構(gòu)具有 5 個(gè)中斷源和 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)； (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(chǔ)內(nèi)容。根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時(shí)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(jī)基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)軸聯(lián)接 。15V。輸出電流 10mA。功耗 500MW。同樣 ，接收端也就是一個(gè)相反的過程。RI 第 9 引腳，振鈴指示，由 MODEM 到計(jì)算機(jī)， MODEM 若接到送來的振鈴呼叫信號(hào)，就發(fā)出該信號(hào)來通知計(jì)算機(jī) 。 實(shí)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(shí)間才會(huì)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計(jì) 位置測量元件是閉環(huán)控制系統(tǒng)中的重要部件之一，它