【正文】 ................................................. 4 直流電機(jī)調(diào)速 .................................................................................................................. 5 單片機(jī)原理 ...................................................................................................................... 6 MCS51 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) ..................................................................................... 6 MCS51 單片機(jī)引腳功能 ..................................................................................... 7 力矩檢測(cè)原理 .................................................................................................................. 8 控制系統(tǒng)總體方案的確定 ............................................................................................ 10 控制方式的選擇 ................................................................................................. 10 系統(tǒng)功能說 明 ..................................................................................................... 10 本章小結(jié) ............................................................................................................................... 10 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 11 單片機(jī)最小系統(tǒng) ............................................................................................................ 11 測(cè)速系統(tǒng) ........................................................................................................................ 12 光電編碼器介紹 ................................................................................................. 12 硬件連接 ............................................................................................................. 13 控制面板設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 13 按鍵接口 ............................................................................................................. 13 LED 顯示器 ......................................................................................................... 14 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 15 電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)模塊 ..................................................................................................... 16 PID 閉環(huán)控制 .................................................................................................................. 16 目錄 IV 硬件 PCB........................................................................................................................ 17 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 17 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 18 用 Keil 軟件進(jìn)行編譯、連接 ..................................................................................... 18 Proteus 簡(jiǎn)介 ................................................................................................................. 19 主程序 .......................................................................................................................... 21 轉(zhuǎn)速測(cè)量程序 ................................................................................................................ 21 PID 調(diào)節(jié)程序 .................................................................................................................. 22 本章總結(jié) ........................................................................................................................ 23 5 總結(jié) ........................................................................................................................................... 24 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 25 附 錄 ........................................................................................................................................... 26 致 謝 ........................................................................................................................................... 34 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)論文 1 1 緒論 帶傳動(dòng)及單片機(jī)的簡(jiǎn)介 在兩個(gè)或者幾個(gè)帶輪中采用傳送帶的傳動(dòng)方式去拖動(dòng)其它的不見是一種帶傳動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)方式。即使交流電機(jī)相比直流電機(jī)而言制造方便、價(jià)格便宜、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)容易，但是直流電機(jī)具有較好的起動(dòng)和制動(dòng)性能，方便在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑的調(diào)速，故直流調(diào)速系統(tǒng)到現(xiàn)在仍在自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)中占主要形式。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 對(duì)于 原試驗(yàn) 設(shè)備 的狀況落后，本 設(shè)計(jì) 對(duì)試驗(yàn)臺(tái)研制是基于應(yīng)用、推廣數(shù)字控制計(jì)算機(jī)技術(shù)， 增加 系統(tǒng)的自動(dòng)化 能力 ， 讓 試驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)具有先進(jìn)性。 同時(shí)伴隨 市場(chǎng)發(fā)展， 用戶 對(duì)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制要求更加嚴(yán)格，需要它功能更完善、算法復(fù)雜、噪聲低，而對(duì)于可靠性和穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來越高，并且還需要馬達(dá)勻速向變速改進(jìn)，同時(shí)還要滿足全球環(huán)保法規(guī)的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。試驗(yàn)臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品 生產(chǎn) 和質(zhì)量檢測(cè)也 帶 有較強(qiáng)的 實(shí)際 意義 。包括主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，主動(dòng)輪通過交流電機(jī)帶動(dòng)，而這個(gè)電機(jī)是轉(zhuǎn)動(dòng)的，圖上只畫了電機(jī)的外殼，在工作過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)子給定子一個(gè)反作用力，使得機(jī)殼出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這個(gè)機(jī)殼上有一個(gè)固定的測(cè)力裝置通過觸點(diǎn)傳到壓力傳感器，完成一定的操作后可以獲得力矩。 調(diào)節(jié) 磁通可以 使 無級(jí)平滑調(diào)速 得以 實(shí)現(xiàn)，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡(jiǎn)稱弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速， 這種 調(diào)速方法 保證 功率 不變 。其基本機(jī)構(gòu)如圖 22 所示 : （ 1）中央處理器為 8 位 單片機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)主要完成累加器 ACC、算數(shù)邏輯運(yùn)算 ALU、程序狀態(tài)寄存器 PSW、堆棧指針 SP、寄存器、數(shù)據(jù)指正 DPTR、指令存儲(chǔ)器、暫存器 TMP等， CPU 的運(yùn)算內(nèi)部又包括一個(gè)特殊的位數(shù)據(jù)處理布爾處理機(jī)，添加了面向控制的處理能力，可以完成獨(dú) 立的位尋址。 P0 口有三個(gè)功能 : ①如果使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，作為數(shù)據(jù)總線②使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，作為地址總線③做擴(kuò)展時(shí)，可當(dāng)做一般的I/O 使用，因?yàn)轵?qū)動(dòng)能力不夠，所以需要加上拉電阻。 XTAL1： 18 引腳，是晶體振蕩器的反相輸入端； XTAL2： 19 引腳，是外接晶體振蕩器的同向輸入端，與 18 引腳構(gòu)成一個(gè)完整的電路。 恒 流 源U0A CDBIR1R2R3R4 圖 24 直流電橋結(jié)構(gòu) 橋路補(bǔ)償法利用電橋的和、差原理來達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?，下面說明雙絲半橋式補(bǔ)償?shù)脑怼６M設(shè)備由于硬件復(fù)雜，修改困難，使用很少。 圖 31 硬件系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)框圖 采用 AT89S51 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，主要模塊是復(fù)位和晶體震蕩電路。這種鍵盤又有獨(dú)立式和矩陣式，矩陣式又叫做行列式，這個(gè)因?yàn)榘存I比較多，所以采用行列式方式，如圖 35 所示： 程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 14 圖 35 矩陣式鍵盤 LED 顯示器 LED 數(shù)碼顯示器這種顯示器件是由 LED 發(fā)光二極管組合而成的。因?yàn)槊總€(gè)時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，控制位只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)位置的控制。 該電源電路也有其優(yōu)點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，工作穩(wěn)定，便于檢修及調(diào)試；電路簡(jiǎn)單所以程川川： 帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研究 16 使得價(jià)格便宜，對(duì)于工業(yè)很適合；本電路中幾乎不涉及高頻成分，或者高頻 工作元件，這可以減少好多的干擾，也特別容易控制。 閉環(huán)控制就是將速度信號(hào)反饋給 PLC，再與給定量的比較，輸出給 PID 控制模塊，從而調(diào)節(jié)速度達(dá)到設(shè)定要求。 首先用 Keil 建立項(xiàng)目文件，在對(duì)匯編程序進(jìn)行編譯之前先將程序文件用 .asm 存盤。在某種程度上可以得到與物理演示實(shí)驗(yàn)相同的效果 ,后者物理演示實(shí)驗(yàn)的效果難以實(shí)現(xiàn)，其組件、連接等都受到傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)的硬件要求的限制