【正文】 /////////////////////////////////void main(void){ WDTCN=0XDE。//顯示void CHO_BIT()。//取位變量unsigned long int DIRECTION 。附錄1 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速器硬件設(shè)計(jì)電路圖 附錄2 直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)程序清單include include include unsigned int CHOBIT。而整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，不僅僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次回顧和串連，更多的是鍛煉了我解決一個(gè)實(shí)際課題、實(shí)踐的能力。 致謝 在這個(gè)學(xué)期以來(lái)的課題研究過(guò)程中，從課題的選擇、理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、硬件電路設(shè)計(jì)、調(diào)試工作以及論文的完成都是在胡曉東老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 （2）、通過(guò)PWM信號(hào)控制電樞繞組的平均電壓值，電動(dòng)機(jī)可以平滑調(diào)速。（3）、問(wèn)題：按下功能鍵，不能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 結(jié)果分析及討論由于缺少實(shí)驗(yàn)所用的直流電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)，無(wú)法建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，因此采用試湊法進(jìn)行參數(shù)的確定。該工具可實(shí)現(xiàn)單步、連續(xù)單步、硬件斷點(diǎn)、停止/運(yùn)行、支持貯存器和寄存器的修改與查看、下載程序到貯存器、加密等功能。主要性能： （1）、輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。另一方法是將小磁鋼粘在霍爾開關(guān)背面,一起靠近轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪,由于齒輪的凹與凸,使霍爾開關(guān)的磁感應(yīng)強(qiáng)度呈明顯變化,霍爾開關(guān)同樣輸出脈沖,這樣當(dāng)脈沖輸入頻率測(cè)量?jī)x,即可達(dá)到相應(yīng)的測(cè)量與控制目的。集成霍爾傳感器一般可分為三種:集成線性霍爾傳感器（也稱位置傳感器） 、集成霍爾開關(guān)和集成霍爾鎖存器 。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中按下升速、降速或反轉(zhuǎn)鍵則能進(jìn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)升、降速及反轉(zhuǎn)的控制。圖34 H型PWM變換電路（主電路） LED顯示電路LED顯示電路由一個(gè)共陽(yáng)極四位一體的LED實(shí)現(xiàn)，硬件電路如圖35所示。因此改變占空比是通過(guò)向PCA0CPHn寫入一個(gè)8位數(shù)來(lái)完成的。這是一個(gè)大的數(shù)字開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到P0、PP2和P3的端口I/O引腳，如圖21所示。PCA捕捉/比較模塊的I/O和外部時(shí)鐘輸入可以通過(guò)數(shù)字交叉開關(guān)連到MCU的端口I/O引腳。Silicon Labs的調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、堆棧指示器和單步執(zhí)行。以下為其主要特性： （1）、高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的CIP51內(nèi)核（可達(dá)25MIPS） （2）、全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） （3）、真正12位、100ksps的8通道ADC，帶PGA和模擬多路開關(guān) （4）、真正8位500ksps的ADC，帶PGA和8通道模擬多路開關(guān) （5）、兩個(gè)12位DAC,具有可編程的FLASH存儲(chǔ)器 （6）、64K字節(jié)可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲(chǔ)器 （7）、4352字節(jié)的片內(nèi)RAM （8）、可尋址64K字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口 （9）、硬件實(shí)現(xiàn)的SPI\SMBus、和兩個(gè)UART串行接口 （10）、5個(gè)通用的16位定時(shí)器 （11）、具有5個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列 （12）、片內(nèi)看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器 具有片內(nèi)VDD監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F020是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。+轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)PI晶閘管裝置直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反饋圖26 數(shù)字式轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 數(shù)字式PI調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)原理 PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：，其中，為積分時(shí)間常數(shù)，為比例系數(shù)。積分部分在調(diào)節(jié)過(guò)程的后期起主要作用，而且依靠它最后消除轉(zhuǎn)速偏差。對(duì)于有靜差調(diào)速系統(tǒng)，如果根據(jù)穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求計(jì)算出系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)，動(dòng)態(tài)性能可能較差，或根本達(dá)不到穩(wěn)態(tài)，也就談不上是否滿足穩(wěn)態(tài)要求。因此，工程中為改善轉(zhuǎn)速單閉環(huán)的動(dòng)、靜態(tài)性能而加入電流環(huán)，構(gòu)成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。此外，閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)于檢測(cè)裝置本身的誤差也是無(wú)法克服的。（2）、具有較強(qiáng)的抗干擾性能 反饋閉環(huán)系統(tǒng)具有很好的抗擾性能，對(duì)于作用在被負(fù)反饋所包圍的前向通道上的一切擾動(dòng)都能有效地抑制。調(diào)節(jié)器被控對(duì)象擾動(dòng)量檢測(cè)裝置輸出量反饋量偏差輸入量+ －圖23 閉環(huán)系統(tǒng)方框圖 對(duì)于調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，輸出量是轉(zhuǎn)速，通常引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。因此必須設(shè)法限制電樞動(dòng)態(tài)電流的幅值。這些芯片除了由PWM信號(hào)發(fā)生功能外，還有“死區(qū)”調(diào)節(jié)功能、保護(hù)功能等。（3）、定頻調(diào)寬法：保持周期（或頻率）不變，同時(shí)改變、。秒后，柵極輸入重新變?yōu)楦唠娖剑_關(guān)管的動(dòng)作重復(fù)前面的過(guò)程。在開關(guān)放大器中，常采用晶體管作為開關(guān)器件，晶體管如同開關(guān)一樣，總是處在接通和斷開的狀態(tài)。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為：以C8051F020為核心，由轉(zhuǎn)速環(huán)、顯示、按鍵控制等電路組成。由于它具有良好的線性調(diào)速特性，簡(jiǎn)單的控制性能，高效率，優(yōu)異的動(dòng)態(tài)特性，現(xiàn)在仍是大多數(shù)調(diào)速控制電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)選擇。如西門子公司生產(chǎn)的SIMOREGK 6RA24 系列整流裝置為三相交流電源直接供電的全數(shù)字控制裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，用于直流電機(jī)電樞和勵(lì)磁供電，完成調(diào)速任務(wù)。這種單神經(jīng)元自適應(yīng)智能控制系統(tǒng)不僅具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，而且還具有令人滿意的魯棒性與自適應(yīng)性。用于中、小功率的 ～200KW晶閘管直流調(diào)速裝置已作為標(biāo)準(zhǔn)化、系列化通用產(chǎn)品批量生產(chǎn)。相比之下，直流電動(dòng)機(jī)雖然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高、維修麻煩等缺點(diǎn)，但由于具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和良好的起、制動(dòng)性能以及易于在寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，因此直流調(diào)速系統(tǒng)至今仍是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，控制8位PWM信號(hào)輸出可平滑改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)升速、降速及反轉(zhuǎn)等功能。、電機(jī)轉(zhuǎn)速可以在3秒左右達(dá)到穩(wěn)定。其中電機(jī)的控制部分已經(jīng)由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制，形成數(shù)字與模擬的混合控制系統(tǒng)和純數(shù)字控制系統(tǒng)，并正向全數(shù)字控制方向快速發(fā)展。通常PWM配合橋式驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速，非常簡(jiǎn)單，且調(diào)速范圍大。所獲得的參數(shù)具有較高的精度，方法簡(jiǎn)便易行。模糊控制理論可以用于直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的限流起動(dòng)和恒速運(yùn)行控制，并能獲得理想的控制曲線。所有控制調(diào)節(jié)監(jiān)控及附加功能都由微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可選擇給定值和反饋值為數(shù)字量或模擬量。它對(duì)單片機(jī)的要求是：具有足夠快的速度；有PWM口，用于自動(dòng)產(chǎn)生PWM波；有捕捉功能，用于測(cè)頻；有A/D轉(zhuǎn)換器、用來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速、輸出電壓和電流的模擬量進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換；有各種同步串行接口、足夠的內(nèi)部ROM和RAM，以減小控制系統(tǒng)的無(wú)力尺寸；有看門狗、電源管理功能等。 （3）、以該系統(tǒng)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，使用PWM控制電機(jī)調(diào)速，并由實(shí)驗(yàn)得到合適的PI控制及相關(guān)參數(shù)。PWM脈沖寬度調(diào)制技術(shù)就是通過(guò)對(duì)一系列脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，來(lái)等效地獲得獲得所需要波形（含形狀和幅值）的技術(shù)。的變化范圍為0≤≤1。圖21 PWM調(diào)速控制原理ttT 圖22 輸入輸出電壓波形產(chǎn)生PWM控制信號(hào)的方法有4種，分別為：（1）、分立電子元件組成的PWM信號(hào)發(fā)生器這種方法是用分立的邏輯電子元件組成PWM信號(hào)電路。單片機(jī)通過(guò)初始化設(shè)置，使其能自動(dòng)地發(fā)出PWM脈沖波，只能在改變占空比時(shí)CPU才進(jìn)行干預(yù)。（3）、開環(huán)系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載擾動(dòng)是有靜差的。 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是一種基本的反饋控制系統(tǒng)，它具有以下基本特征，也是反饋控制的基本規(guī)律。而所有被反饋環(huán)所包圍的加在閉環(huán)系統(tǒng)前向通道各環(huán)節(jié)上的擾動(dòng)作用對(duì)輸出量的影響都會(huì)受到反饋控制的抑制。因此，閉環(huán)控制系統(tǒng)的精度還依賴于反饋檢測(cè)裝置的精度。（3）、使得系統(tǒng)抗電網(wǎng)電壓擾動(dòng)的能力更強(qiáng)，也使得電樞電流斷續(xù)引起的系統(tǒng)非線性不再會(huì)威脅閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用結(jié)構(gòu)圖的運(yùn)算法則，可以得到采用不同的調(diào)節(jié)器時(shí)，輸出量與擾動(dòng)量之間的關(guān)系如下。因此系統(tǒng)是轉(zhuǎn)速無(wú)靜差系統(tǒng)。得到式27的差分方程為： 式28為使計(jì)算簡(jiǎn)便，將式27轉(zhuǎn)換為遞推式，有： 式29即 式210其中常數(shù) 。 該單片機(jī)可在工業(yè)溫度范圍（45℃到+85℃）。當(dāng)MCU單步執(zhí)行或遇到斷點(diǎn)而停止運(yùn)行時(shí)，所有的外設(shè)（ADC和SMBus除外）都停止運(yùn)行，以保持與指令執(zhí)行同步。在F020/2中由4個(gè)附加的端口（6和7），因此共有64個(gè)通用端口I/O。這一特性允許用戶根據(jù)自己的特定應(yīng)用選擇通用端口I/O和所需數(shù)字資源的組合。該H型電路由2對(duì)功率晶體管芯片TIP31（NPN）/32(PNP) 、4個(gè)三極管BC184構(gòu)成。系統(tǒng)中使用這六個(gè)按鍵依次實(shí)現(xiàn)選位、置位、確定、升速、降速、反轉(zhuǎn)六個(gè)功能。 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展,集成霍爾傳感器被大量研制和生產(chǎn),其應(yīng)用也愈來(lái)愈廣泛。 反之,當(dāng)磁場(chǎng)減小到釋放點(diǎn) B 時(shí),門電路輸出端截止,則由低電平變?yōu)楦唠娖? 稱為“關(guān)”狀態(tài)。使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0作為16位定時(shí)器，定時(shí)/。 （4）、內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù)?？梢詫?duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行升速、降速及反轉(zhuǎn)控制。整個(gè)調(diào)試就是出現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題不斷重復(fù)的過(guò)程。 解決：沒(méi)有設(shè)置兩個(gè)PWM輸出口相應(yīng)的控制字，以至PWM信號(hào)沒(méi)有正常輸出，即表現(xiàn)為電樞電壓不受控制。實(shí)驗(yàn)表明：與開環(huán)系統(tǒng)相比，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾、自動(dòng)調(diào)節(jié)的能力。 這個(gè)課題的完成還得到了張建新等同學(xué)的熱心幫助，在此向他們表示衷心的感謝。而最后的調(diào)試階段則需要硬件與軟件相配合才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，這就需要同組同學(xué)具有良好的團(tuán)隊(duì)合作精神。//T0的全局變量unsigned int SPEEDREAD。//定時(shí)變量float Proportion_value=。//取值void MOT_RISE( )。//管腳分配 XBR1=0x1e。//PAC0為系統(tǒng)時(shí)鐘的12分頻 PCA0CN=0x40。//外中斷0與1為低電平觸發(fā) IT1=1。 PCA0CPH0=0X55。 } else { PCA0CPH1=PID。 } if(DIRECTION==1) { a=PCA0CPH0。 a1=d%10。 P5=LEDMAP1[a10]。 P6=0x02。 DELAY1MS(5)。 P5=0xc0。}/////////////////////////////////void FIT_BIT( )//置位函數(shù)及把置位數(shù)提取{ FITBIT++。 case 3:GET_BIT(FITBIT)。 case 7:GET_BIT(FITBIT)。}/////////////////////////////// void DELAY1MS(int k)//延時(shí)程序{ int i,j。 DELAY1MS(20)。 MKTIMER++。i++) DISPLAY(SPEEDREAD)。 switch(GETKEY2) { case 0x38:SPEEDSURE()。//電機(jī)正反轉(zhuǎn) }}///////////////////////////////void SPEEDSURE( ){ int i。}附錄3