【正文】 ) JSΩ (s)=Te(s)一 Tl(s)一 KDSΩ (s) (公式 36) Ea(s)= KeΩ (s) (公式 37) Te(s)=KTIa(s) (公式 38) 上面的式子可以用下面的方框圖表示。 La電樞電感 。盡管如此，直流電機仍有一定的理論意義和實用價值。 內(nèi)部 EPROM 編程：編程的主要操作是將原始程序、數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)部 EPROM 中，為了對片內(nèi) EPROM 編程， MCS51 系列單片機的時鐘頻率應在 4～ 6MHz 的范圍內(nèi)，要用專門的單片機開發(fā)系統(tǒng)，編程時各引腳的用法如下所示： P1 口和 P2 口的 ～ EPROM 的 4K 地址輸入， P1 口為低 8位地址； P0 口為編程數(shù)據(jù)輸入； ～ 以及 PSEN 應為低電平， 和 RST 為高電平； 11 以上除 RST 的邏輯電平為 外，其余均為 TTL 電平。程序執(zhí)行方式有兩種：連續(xù)執(zhí)行和單步執(zhí)行。單片機工作方式的多少是衡量單片機性能的一項重要標準。 （ 5） 1個全雙工串行 I/O 接口 全雙工串行口具有 4 種 工作方式，用于單片機和 9 其他微機之間的串行通信，可構成對及系統(tǒng)。 8 圖 21 MCS51 單片機內(nèi)部結(jié)構框圖 該圖中可以看出其各個功能部件是由內(nèi)部總線緊密聯(lián)系在一起的。 （ 5）通信領域 單片機普遍具有通信接口，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機的智能控制，從手機、電話機、小型程控交換機再到日常生活中的集群移動通信、限線對講機等。 （ 3）控制功能強 單片機指令系統(tǒng)、硬件資源豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。隨著集成度的不斷提高，有可能把眾多的各種外圍功能器件集成在片內(nèi)。但在需要復雜控制的場合，該存儲容量是不夠的，必須進行外接擴充。 低功耗化 單片機的功耗已從 Ma 級，甚至 1uA 以下；使用電壓在 3~6V 之間，完全適應電池工作。 5 第二章 單片機的介紹 單片機的概述 單片機自 20 世紀 70 年代問世以來，作為微型計算機的一個重要分支，得到了快速的發(fā)展。 我國從 20 世紀 60 年代初試制成功第一只硅晶閘管以來，晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)也得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用。其中，脈寬調(diào)制（ PWM）方法，變頻技術在直流調(diào)速和交流調(diào)速系統(tǒng)中得到了廣泛應用。近年來，一些先進國家陸續(xù)推出并大量使用以微機為控制核心的直流電氣傳動裝置，如西門子公司的 SIMOREG K 6RA2 ABB 公司的 PAD/PSD 等等。由于它具有體積小、響應快、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，而且在技術性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。這種方法簡單易行設備制造方便，價格低廉。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。 1 第一章 緒論 前言 21世紀，科學技術日新月異，科技的進步帶動了控制技術的發(fā)展，現(xiàn)代控制設備的性能和結(jié)構發(fā)生了翻天覆地的變化。目前， PID控制及其控制器或智能 PID 控制器已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用。但缺點是效率低、機械特性軟、不能在較寬范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以目前極少采用。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 (放大倍數(shù) 1000)高 10 倍 。 隨著現(xiàn)代化步伐的加快，人們生活水平的不斷提高，對自 動化的需求也越來越高，直流電動機應用領域也不斷擴大。永磁材料技術的突破與微電子技術的結(jié)合又產(chǎn)生了一批新型的電動機，如永磁直流電動機， 交流伺服電動機，超聲波電動機等。目前，晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)在我國國民經(jīng)濟各部門得到廣泛的應用。它以體積小、功能全、價格低等特點，贏得了廣泛的應用，已經(jīng)滲透到了社會生活的各個領域。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。為了適應這種領域的要求，運用新的工藝，使片內(nèi)存儲器大容量化。除了一般必須具有的 CPU、 ROM、 RAM、定時器 /計數(shù)器等以外，片內(nèi)集成的 部件還有模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 DMA 控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時器、液晶顯示驅(qū)動器、彩色電視機和錄像機用的鎖相電路等。 （ 4）低電壓，低功耗。 （ 6）商業(yè)營銷 采用單片機構成專用系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應用在了電子稱、收款機、條形數(shù)碼閱讀器、倉儲安全監(jiān)控系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保鮮系統(tǒng)等生活當中的方方面面，極大的服務了人民。其基本機構如下所示 : （ 1） 1個 8 位中央處理器 單片機 CPU 的內(nèi)部結(jié)構主要有算術邏輯運算單元 ALU、累加器 ACC、程序狀態(tài)寄存器 PSW、堆棧指針 SP、寄存器 B、程序計數(shù)器（指令指針）PC、數(shù)據(jù)指針 DPTR、指令寄存器 IR、暫存器（ TMP）等部件構成。 （ 6）兩個 16 位的定時器 /計數(shù)器 片內(nèi)兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1，有 4種工作方式，用于精確定時（或延時）控制及其對外部事件進行計數(shù)。 （ 1）復位方式：復位是單片機進入狀態(tài)的初始化操作，是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。連續(xù)執(zhí)行方式是所有單片機都需要的一種基本工作方式，用戶編寫好的被執(zhí)行程序放在片內(nèi)或片外ROM 中；單步運行方式是用戶調(diào)試程序的一種工作方式，在單片機的開發(fā)系統(tǒng)上有一個 10 專用的單步執(zhí)行按鍵，每按下一次，單片機就順序執(zhí)行一條 指令（僅僅執(zhí)行一條），單片機的單步運行方式通常只在用戶調(diào)試程序時使用，用于觀察每條指令的執(zhí)行情況。應當注意的是 EA/ ppV 上編程電壓不能大于 ，因此要求該電壓非常穩(wěn)定。 直流電機的結(jié)構由 定子和轉(zhuǎn)子 兩大部分組成。 Ea電樞反電動勢 。 K TK aE a ( S )I a ( S )T e ( S )T l ( S )++1L a S + R a1J S + K D圖 32直流電動機數(shù)學模型 14 第四章 仿真軟件 PROTEUS 簡介 Proteus 軟件是由英國 Lab Center Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。另外重要的一點，只要看一下 編譯 后生成的匯編代碼， 就能體會到 Keil 的優(yōu)勢。 (1) 實驗資源豐富 Proteus 軟件所提供了 30 多個元件庫，數(shù)千種元件。 (3)硬件投入少 由于 Proteus 軟件實驗資源庫非常豐富，對于從模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路到單片機系統(tǒng)等領域都可以進行電路的設計，而且其虛擬元器件的參數(shù)都是由實際元器件廠家提供，然后生成 SPICE(Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis)模型，這樣就可以用 Proteus 軟件中的虛擬元器件代替實際元器件進行設計電路，而無需去購買實際的元器件。其中， Keil 是目前世界上最好的 51 單片機的 C 語言的開發(fā)工具。 第五步， Proteus 的設置。而單片機復位電路設計的好壞 ,直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。在圖 2 的復位電路中，當 Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。硬件去抖動方法很多，這不在我們的討論范圍。接著第 2排第 1行、第 3排第 1行 ?? 直到最后一排第 1行的 點亮。該三態(tài)輸出由輸出使能端 1OE 和 2OE 控制。 PROTEUS 軟件中的電機模塊提供了一個輸出脈沖，每當電機轉(zhuǎn)一圈時就會輸出一個脈沖，這也就注定了仿真出來的速度只能是按秒計數(shù)，亦決定了仿真的精度不會很高。因此，隨著電子技術的進步，發(fā)展了許多新的電樞電壓控制方法。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變 ? 的值，從而達到調(diào)壓的目的： （ 1）定寬調(diào)頻法： T1保持一定，使 T2在 0∞范圍內(nèi)變化； （ 2）調(diào)寬調(diào)頻法： T2保持一定，使 T1在 0∞范圍內(nèi)變化； （ 3）定頻調(diào)寬法： T1+ T2=T 保持一定，是 T1在 0T 內(nèi)變化。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用 微處理器 的數(shù)字信號對 模擬電路 進行控制的一種非常有效的技術。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù) Ti， Ti 越小，積分作用就越強。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器。當然，這是一種近似的方法，有時可能略嫌粗糙，但相當適用，可解決一般實際問題。通常，當控制度為 時，就可以認為 DDC 與模擬控制效果相當；當控制度為 時， DDC 比模擬控制效果差。 ④ 引入適當?shù)膶嶋H微分系數(shù) DK 和實際微分時間 DT ，此時可適當增大比例系數(shù) PK和積分系數(shù) IK 。如需要再次設定，應按清除按鈕，然后按數(shù)字鍵，即可再次設定。通過單片機的定時器掃描， 就是采用分時的方法，使各個數(shù)碼管逐個輪流受控顯示。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程，以及在常用編程設計思路技巧都能向前邁一大步，為日后成為合格的應用型人才打下良好基礎。 致謝 在本次設計論文完成之際，首先要向我的指導老師表示真誠的謝意。應用實例，北京科技出版社， 1993 【 22】 黃賢武，傳感器實際應用電路設計，成都電子科技大學出版社， 1997 【 23】 李廣軍，實用接口技術，電子科技大學出版社， 1998 【 24】 李華， MCS51 系列單片機實用接口技術，北京航空航天大學出版社， 1993 附錄 附錄一：程序 include define uint unsigned int define uchar unsigned char sbit p30=P3^0。 uint shu[6]={1,2,3,4,5,6}。x) for(y=110。 shu[4]=b%100/10。 bai=sv%100/10。 ge=num。 for(i=0。y)。 //定義計數(shù)值 uchar sec,tt,flag,flag1,flag2,flag3。 sbit p32=P3^2。在設計過程、論文寫作期間，正 是朱老師的指點和師兄的從旁協(xié)助才能順利完成。本文完成了基于單片機的直流電機控制系 統(tǒng)的設計與模擬。在掃描顯示方式中，所有數(shù)碼管的 8個筆劃段 ah 同名端連在一起 ，所有數(shù)碼管接收到相同的字形碼，但究竟是那個顯示器亮，取決于 COM 端。 PID 算法 本系統(tǒng)設計的核心算法為 PID 算法，它根據(jù)本次采樣的數(shù)據(jù)與設定值進行比較得出偏差 )(ne ，對偏差進行 P、 I、 D 運算最終利用運算結(jié)果控制 PWM 脈沖的占空比來實現(xiàn)對加在電機兩端電壓的調(diào)節(jié)，進而控制電機轉(zhuǎn)速。 30 PID 參數(shù)是根據(jù)控制對象的慣量來確定的。 表 擴充臨界比例度法整定參數(shù) 控制度 控制規(guī)律 T PK IT DT PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT 29 PI KT K? KT PID KT K? KT KT PI KT K? KT PID KT K? KT KT （ 2） 經(jīng)驗法 經(jīng)驗法是 靠 工作人員的 經(jīng)驗及 對 工藝的熟悉 程度 ，參考測量值跟蹤與設定值曲 線， 來 調(diào)整 P、 I、 D 三者參數(shù) 的大小 的，具體操作可按以下口訣進行： 參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查 ； 先是比例后積分，最后再把微分加 ； 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 ； 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 ； 曲線偏離回復慢，積分時間往下降 ； 曲線波動周期長，積分時間再加長 ； 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 ； 動差大來波動慢 ， 微分時間應加長 。 （ 1） 擴充臨界比例度法 這種方法適用于有自平衡特性的被控對象。一般來說，要求被控過程是穩(wěn)定的，能迅速和準確地跟蹤給定值的變化，超調(diào)量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應能保持在給定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)和環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時控制應保持穩(wěn)定。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。 在本設計中是通過 PID 數(shù)值計算后得出一個延時時間，可以調(diào)節(jié)高低電平作用的時間，進而起到調(diào)節(jié)直流電機的輸入電壓，從而達到電機的調(diào)速目的。當需要早正、反向兩個方向調(diào)速運轉(zhuǎn)，即可逆調(diào)速時，就要使用