【正文】 12 鍵盤的選擇 13 液晶顯示器的選擇 13 測速模塊的選擇 14 PWM 調(diào)寬模塊 14 PWM 調(diào)寬方式 14 PWM 調(diào)速工作方式 15 PWM 調(diào)速工作原理 15 閉環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 19 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 19 直流電機(jī)的簡介 20 各主要器件及元件介紹 21 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 21 獨(dú)立鍵盤模塊設(shè)計(jì) 21 L298N 芯片概述 21 LCD1602 簡介 22 霍爾元件介紹 22 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 主程序的設(shè)計(jì) 23 電機(jī)驅(qū)動程序的設(shè)計(jì) 24 PWM 波程序的設(shè)計(jì) 25 按鍵子程序的設(shè)計(jì) 26 LCD1602 的顯示程序 27 定時 /計(jì)數(shù)器 T1測速程序的設(shè)計(jì) 28 轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制程序的設(shè)計(jì) 30 第 6 章 系統(tǒng)的硬件和軟件調(diào)試 32 Proteus 調(diào)試軟件的介紹 32 Keil C51 軟件的簡介 32 Keil 與 Proteus 聯(lián)調(diào) 33 第 7 章 總結(jié)與展望 36 致 謝 錯誤 !未定義書簽。 論文題目： 基于 PWM 的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) （軟件） 專 業(yè)：自動化 本 科 生： （簽名） 指導(dǎo)教師： （簽名） 摘 要 直流電機(jī)具有良好的線性調(diào)速特性、 簡單的控制性能 、高的效率、 優(yōu)異的動態(tài)特性 ；到目前為止， 直流電機(jī) 仍然是大多數(shù)調(diào)速控制電動機(jī)的優(yōu)先選擇， 現(xiàn)已廣泛用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域 。 參考文獻(xiàn) 37 附 錄 一 38 附 錄 二 45 第 1 章 緒 論 本章主要介紹了直流電機(jī)調(diào)速目前在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，以及本課題的研究意義和主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容。研究并制造高性能、高可靠性的直流電機(jī)控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意 義，為此對直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，我們可以采用多種辦法，而有一種通過使用價格低廉、通用性很強(qiáng)單片機(jī)為控制芯片的方法，以 PI 調(diào)節(jié)控制算法為基礎(chǔ)，完成直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，達(dá)到了控制性能好、成本低的目的?；陔姍C(jī)的可逆原理，直流電動機(jī)也就應(yīng)運(yùn)而生，當(dāng)時直流電動機(jī)制造的指導(dǎo)思想是 電磁鐵之間的相互作用并需要用蓄電池供電，因此直流電源就是直流電動機(jī)所必須的。 有數(shù)據(jù)顯示，解放前我國的最高年產(chǎn)量發(fā)電機(jī)僅 2 萬千瓦，電動機(jī)為 萬千瓦。之后，出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)的制動特性較為平滑，損耗的能量少，可以提高系統(tǒng)的效率，但是主要缺點(diǎn)在于要增加兩臺 與調(diào)速電動機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵磁設(shè)備，體積龐大維修起來較為困難。 正是這些技術(shù)的 快速 發(fā)展使得電動機(jī)控制技術(shù)在近二十年內(nèi)發(fā)生了很大的變化。 1960 年以來，晶閘管整流器的應(yīng)用，使得直流拖動控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，對直流拖動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)也有了一套使用的工程設(shè)計(jì)方法 [3,4]。因此，依靠單片機(jī)來控制直流電機(jī)調(diào)速，已經(jīng)是一種趨勢，有著非常重要的意義。 第 2 章 控制系統(tǒng)及其控制方法 直流調(diào)速系統(tǒng)概述 直流電動機(jī)具有良好的啟動、制動性能，在比較寬的范圍內(nèi)能夠很好的調(diào)速，在調(diào)速和快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)自動控制原理，將系統(tǒng)的被調(diào)節(jié)量作為反饋量引入系統(tǒng)，與給定量進(jìn)行比較，用比較后的偏差值通過控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以有效地抑制甚至消除擾動造成的影響，而維持被調(diào)節(jié)量很少變化或不變，這就是反饋控制的基本作用。 控制系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖和動態(tài)結(jié)構(gòu)圖 為了能實(shí)現(xiàn)負(fù)載變化時穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，根據(jù)反饋控制原理，要穩(wěn)定哪一個參數(shù)，就引入相應(yīng)的參數(shù)的負(fù)反饋，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。盡管如此，由于上述系統(tǒng)是建立在輸入偏差 ΔUn 來維持的，一旦 ΔUn 為零，則電動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 （ 2） 比例積分控制（ PI） ： 比例積分控制是將比例與積分控制器糅合在一起的一種控制模式，因此其既擁有了比例控制控制及時的優(yōu)點(diǎn)，也擁有了積分控制消除余差的優(yōu)勢，從而能較好地消除偏差。如果既要穩(wěn)態(tài)精度高又要動態(tài)響應(yīng)快，只要把比例和積分兩種控制結(jié)合起來就行了，這便是比例（ PI）積分控制。其基本思想是利用 89C52 單片，通過單片機(jī)的定時中斷來產(chǎn)生并且調(diào)正 PWM 的占空比，控制電機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 STC89C52 是一種 有著 低功耗、高性能 等優(yōu)點(diǎn)的 CMOS 8 位 的 微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 的 Flash存儲器。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也可以提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 P3端口（ ～ ， 10～ 17引腳）： P3口也 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O端口， 。 表 3— 1 P3口第二功能 引腳號 第二功能 RXD（串行口輸入端） TXD（串行口輸出端） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（定時器 0計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ） T1（定時器 1計(jì)數(shù)脈沖輸出端） WR （片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端） RD （片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端） ALE/（ 30引腳）：地址鎖存控制信號。 XTAL2（ 18引腳）：接外部晶振的另一端，振蕩器反相放大器的輸出端。與上述兩種方法相比此方法有很多的優(yōu)越性。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，對于少數(shù)量的鍵盤來說比較適合。但是這種點(diǎn)陣式顯示器價格比較昂貴。 它 是通過測 量 出 的 轉(zhuǎn)速信號頻率或周期 來間接計(jì)算出直流 電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種無接觸測速 法 。 由于這次設(shè)計(jì)中使用的電機(jī)只是小電機(jī) ,且 霍爾元件在測電機(jī)轉(zhuǎn)速的應(yīng)用中非常廣泛，且比較簡單容易計(jì)算轉(zhuǎn)速，所以 該系統(tǒng) 選用霍爾器件來測量電機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，這種方法相對比較簡單，且實(shí)用，軟件設(shè)計(jì)過程中也易產(chǎn)生及控制 PWM 波。調(diào)節(jié)占空比，可以實(shí)現(xiàn)對輸出電壓的控制。這 里說的效 果 比較相似 ，指 的 是 該 環(huán) 節(jié) 上 的輸 出響應(yīng)波 形基本 上是一樣的 。 頻率 : PWM 輸出 頻率 是 （ T/ C 的時 基頻率 ） / 2n, n 是 脈 寬調(diào)制方 式的位 數(shù) ， 即 8或 16。可以通過控制定時器的初值 T0 和 T1，從而實(shí)現(xiàn)從 單片機(jī)的任意端口輸出不同占空比的脈沖波形。 （ 3） 反饋控制系統(tǒng)的規(guī)律是：一方面能有效的抑制負(fù)反饋環(huán)內(nèi)前向通道的擾動；另一方面則緊緊地跟隨著給定作用， 跟蹤 給定信號 。 直流電機(jī)的特點(diǎn) :直流電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩大，效率高，無勵 磁損耗，調(diào)速性能好。 調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)速：從公式可見，減少勵磁電流時，氣隙磁通量 ? 將減少，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。電機(jī)啟停、正反轉(zhuǎn)和加減速功能的實(shí)現(xiàn)，就需 要 6 個按鍵來控制。由于電動機(jī)的感性很強(qiáng)所以在電機(jī)改變運(yùn)行狀態(tài)或是在開機(jī)關(guān)機(jī)的瞬間會產(chǎn)生很大的反向感應(yīng)電壓，當(dāng)此感應(yīng)電壓過大時會燒壞電機(jī) 甚至 驅(qū)動芯片。 在規(guī)定的時間間隔 1s 內(nèi)，產(chǎn)生的脈沖數(shù)就是電機(jī) 1s 內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。定時器初始化，選擇了兩個定時計(jì)數(shù)器的工作方式和中斷標(biāo)志位的分別定義。b0。 軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn) : 對于電機(jī)的啟停，在 PWM 控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。 當(dāng) IN1=0， IN2=1 時 ， 電機(jī)正轉(zhuǎn)； 當(dāng) IN1=1， IN2=0 時 ， 電機(jī)反轉(zhuǎn)； 當(dāng) IN1=IN2 時， 則電機(jī)急停。 以下是 PWM 波控制程序： if(start) //開啟狀態(tài) 輸出 PWM { if(countjd) //判斷 1ms 次數(shù)