【正文】 緒論 ................................................................................................................ 1 課 題背景 ........................................................................................................... 1 課題功能 ........................................................................................................... 1 第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 ...................................................................................... 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................................... 2 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 ................................................................................ 2 單片機的選擇及其簡介 ......................................................................... 2 其他芯片簡介 ........................................................................................ 6 PWM 信號發(fā)生電路設(shè)計 ............................................................................. 18 PWM 的基本原理 .................................................................................... 18 PWM 信號發(fā)生電路設(shè)計 ................................................................. 20 H橋芯片的工作原理 ................................................................. 21 主電路設(shè)計 ..................................................................................................... 24 轉(zhuǎn)速和電流的測量 ........................................................................................ 24 AD 轉(zhuǎn)換 ....................................................................................................... 26 顯示與鍵盤電路 ............................................................................................. 26 第三章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計 .................................................................................... 27 PID 控制算法原理及流程圖 ........................................................................ 27 系統(tǒng)部分程序的設(shè)計 …………………………………………………… ....29 單片機資源分配 …………………………………………………… ...29 程序流程圖 .......................................................................................... 30 結(jié)論 ....................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 34 附錄 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，可靠性高。 直流電動機具有優(yōu)良的起、制動性能，宜 于 在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。 致謝 .............................................................................................................................. 33 1 第一章 緒論 課題背景 隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電機調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調(diào)速的研究有著積極的意義 .長期以來，直流電機被廣泛應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中，而且一直在調(diào)速領(lǐng)域占居主導(dǎo)地位，這主要是因為直流電機不僅調(diào)速方便，而且在磁場一定的條件下，轉(zhuǎn)速和電樞電壓成正比，轉(zhuǎn)矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經(jīng)濟地調(diào)節(jié)速度。 本設(shè)計是基于單片機控制的 PWM 直流電機調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以 AT89C52 單片機為核心，以 2A、 1000r/min 小 直流電機為控制對象， L298N 為 H 橋驅(qū)動芯片實現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)?！?1】 根據(jù)設(shè)計任務(wù)，提出如圖 所示的硬件電路組成框圖。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻某個 引腳 被外部信號拉低時會輸出一個電流。 P3口輸出緩沖級可驅(qū)動 (吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端） , CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 由于 AT89C52 具有 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM。 圖 8255 引腳圖 ② CS:芯片選擇信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時 ,即 /CS=0 時 ,表示芯片被選中，允許 8255 與 CPU進(jìn)行通訊 。 8255 有 4 個內(nèi)部緩存器，分別是 A 端口緩存器、 B 端口緩存器、 C 端口緩存器及控制緩存器。當(dāng) LE 為低電平時， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 1腳和 15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 下圖是其引腳圖： 圖 12 圖 圖 路的專用芯片 L298所組成的電機驅(qū)動電路。 AD574 可以通過簡單的三態(tài)門 、鎖存器接口與微機的系統(tǒng)總線相連接，也可以通過編程接口與系統(tǒng)總線相連接。 [1]. Pin1(+V)—— +5V 電源輸入端。 [7]. Pin7(V+)—— 正電源輸入端，輸入 +15V 電源。 [15]. Pin15(DGND)—— 數(shù)字地端。輸入偏置電壓的調(diào)整只需在偏置端 (2 腳 )調(diào)整即可 ,并且在不降低偏置電流的情況下 ,帶寬允許 1MHz,其主要技術(shù)指標(biāo)有 : 工作電壓： +5+18V 采樣時間： 10us 可與 TTL、 PMOS、 CMOS 兼容 當(dāng)保持電容為 時，典型保持步長為 低輸入漂移，保持狀態(tài)下輸入特性不變 在采樣或保持狀態(tài)時高電源抑制 下圖為 集成采樣 /保持器 LF398 引腳圖 。 結(jié)構(gòu)參數(shù)（ mm） ： 17 圖 引腳說明： 1： + 15V 2： 0V(電源地 ) 3： Vout 4： 15V 表 結(jié)構(gòu)參數(shù) 型號 CS010G CS020G CS030G CS040G IPN 原邊額定輸入電流 10 20 30 40 A IP 原邊電流測量范圍 0～ 177。5%） V 18 IC 電流消耗 VC=177。而 MCS51 系列單片機作為應(yīng)用最廣泛的單片機之一，卻沒有 PWM 輸出功能，本文采用定時器配合軟件的方法實現(xiàn)了 MCS51單片機的PWM輸出調(diào)速功能 ,這對精度要求不高的場合是非常實用的。脈沖越窄，各 i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。用單片機控制 H橋芯片 使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。如果三極管 Q1 和 Q2 同時導(dǎo)通，那么電流就會從正極穿過兩個三極管直接回到負(fù)極。如果 DIR－ L信號為 0， DIR－ R 信號為 1，并且使能信號是 1，那么三極管 Q1 和 Q4 導(dǎo)通，電流從左至右流經(jīng)電機（如圖 所示）；如果 DIR－ L信號變?yōu)?1，而 DIR－ R信號變?yōu)?0，那么 Q2 和 Q3 將 導(dǎo)通，電流則反向流過電機。 電源部分如圖 。而電流隨著電機轉(zhuǎn)動方向的不同會有正負(fù)之分，因此 AD574 采用雙極性接法。 8255A 口的 PA3 到 PA0分別控制 4 位 LED 的選通，ＰＢ口則進(jìn)行８位筆段代碼的傳輸。 物理模型 : 圖 PID增量式控制算法原理圖 29 圖 在實際編程時 α0 、 α1 、 α2 可預(yù)先算出，存入預(yù)先固定的單元，設(shè)初值 e（ k1）、 e（ k2）為 0。 中斷程序流程如圖 31 圖 主程序流程圖