【正文】 ...................................................................................................12 速 度采集模塊設(shè)計方案 .............................................................................................12 顯示電路設(shè)計 方案 .....................................................................................................13 輸 入電路設(shè)計方案 .....................................................................................................13 電源設(shè)計方案 …………………………………………… ............………… ....… .....13 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ....................................................................................................................15 系統(tǒng)基本組成 .............................................................................................................15 電源電路設(shè)計 .............................................................................................................15 電機(jī)驅(qū)動電路設(shè)計 .....................................................................................................16 轉(zhuǎn)速測量電路設(shè)計 .....................................................................................................17 AT89S52 的 簡介 ...........................................................................................................18 AT89S52 主要性能 ................................................................................................18 AT89S52 主要功能例舉 ……………………………………………………… ...18 AT89S52 各引腳功能介紹 ………………………………………………… .… ..19 LED 顯示電路設(shè)計 ......................................................………………… .....................19 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 LED 簡介 ...............................................................................................................19 LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) .......................................................................................20 鍵盤電路設(shè)計 ............................................................................................................20 整體硬件電路圖 …………………………………………………………………… 21 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ...................................................................................................................22 主程序流程圖 ........................................................................................................22 直流電機(jī)速度控制程序設(shè)計 ................................................................................22 鍵盤程序程序流程 ................................................................................................24 定時程序流程 ........................................................................................................25 6 系統(tǒng)調(diào) 試 …………… .......................................................................................................27 keilc51 軟件簡介 ……………………………………………………………… ..27 系統(tǒng) Proteus 仿真 …………………… ...................…………………………… ...27 仿真結(jié)果分析 ………………………………………………………………… .....30 總結(jié)與展望 ......................................................................................................................… ..34 致 謝 ....................................................................................................................................35 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................36 附 錄 ....................................................................................................................................37 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 1 頁 共 51 頁 1 緒論 課題背景 直流電動機(jī)電力拖動與交流電動機(jī)電力拖動在 19 世紀(jì)中葉先后誕生，直流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型簡單，轉(zhuǎn)矩易于控制。電源采用 78 系列芯片實(shí)現(xiàn) +5V、 +15V 對電機(jī)的調(diào)速采用 PWM 波方式， PWM 是脈沖寬度調(diào)制。本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，產(chǎn)生占空比受數(shù) 字 PID 算法控制的 PWM 脈沖實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。其換向器與電刷的位置保證了電樞電流與勵磁電流的解耦。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小但低 速時受到磁飽和的限制，高速時受到換向火花和換向器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應(yīng)較差。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用， PWM 控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種 PWM 控制技術(shù)。 研究方法 本文主要研究了利用 MCS51 系列單片機(jī)，以鍵盤作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的啟停、速度和方向，完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。在電樞鐵心上放置了由 A 和 B 兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 4 頁 共 43 頁 圖 22 直流電機(jī)原理圖 直流電機(jī)調(diào)速方法 根據(jù)勵磁方式不同，直流電機(jī)分為自勵和他 勵兩種類型 。改變磁通可以實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，但只能減弱磁通進(jìn)行調(diào)速（簡稱弱磁調(diào)速），從電機(jī)額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方法。用交流電動機(jī)和直流發(fā)電機(jī)組成機(jī)組，以獲得可調(diào)的直流電壓。且技術(shù)落后，因此擱置不用。 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 6 頁 共 43 頁 圖 24 為直流斬波器的原理電路和輸出電壓波型，圖中 VT 代表開關(guān)器件。 與 VM 系統(tǒng)相比， PWM 調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)： （ 1）由于 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得脈動很小的直流電流，電樞電流容易連續(xù)，系統(tǒng)的低速運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速范圍較寬，可達(dá) 1： 10000左右。 PWM 可以應(yīng)用在許多方面，如電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。嚴(yán)格來說，平均速度 aV 與占空比 D 并非嚴(yán)格的 線性關(guān)系，但是在一般的應(yīng)用中，我們可以將其近似的看成是線性關(guān)系。目前提出的控制算法有很多。因此 ,式（ 27）又稱為位置型 PID 算式。 （ 1）擴(kuò)充 臨界比例度法。 AT89S52 單片機(jī)是 AT89S51 的升級版，擁有更多功能，它的算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。 方案一：采用大功率晶體管組合電路構(gòu)成驅(qū)動電路，這種方法結(jié)構(gòu)簡單，成本低、易實(shí)現(xiàn)，但由于在驅(qū)動電路中采用了大量的晶體管相互連接，使得電路復(fù)雜、抗干擾能力差、可靠性下降，我們知道在實(shí) 際的生產(chǎn)實(shí)踐過程中可靠性是一個非常重要的方面。 方案二：采用對射式光電傳感器。 顯示電路設(shè)計方案 在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要對參數(shù)、工作方式以及電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的顯示，因湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 13 頁 共 43 頁 此在整個系統(tǒng)中必須設(shè)計一個顯示模塊，考慮有三種方案： 方案一：使用七段數(shù)碼管（ LED）顯示。 方案二：采用行列式鍵盤，這種鍵盤的特點(diǎn)是行線、列線分別接輸入線、輸出線。 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 15 頁 共 43 頁 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)基本組成 圖 41 系統(tǒng)組成框圖 鍵盤向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過 與 其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的 PWM 脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過信號放大，驅(qū)動電動機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。其中輸出腳（ SENSEA 和 SENSEB）用來連接電流檢測電阻， Vs 接邏輯控制的電源?；魻杺鞲衅鞣譃榫€性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。如果單片機(jī)在 1s 內(nèi)檢測到 N 個脈沖信號，就表明電動機(jī)轉(zhuǎn)過的周數(shù) n=N/24。 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz；三級加密程序存儲器； 32 個可編程 I/O 口線；三個 16 位定時器 /計數(shù)器；八個中斷源；全雙工 UART 串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。 LED 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu) 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的設(shè)計 第 20 頁 共 43 頁 圖 46(a)共陰極 圖 46(b)共陽 極 圖 46(c)管腳圖 其中：圖（ a）為共陰極結(jié)構(gòu)， 8 斷發(fā)光二極管的陰極端連接在一起，陽極端分開控制，使用時公共端接地，要使哪根發(fā)光二極管，則對應(yīng)的陽極端接高電平。因此，通過檢測 I/O 口線的電平狀態(tài)，即可判斷鍵盤上哪個鍵被按下。 湖北科技學(xué)院本科畢業(yè)論文：傳輸設(shè)備速度控制器的