【正文】 16 N_RK； //第K次速度積分累計(jì)int16 N_U； //速度調(diào)節(jié)輸出Uint16 N_ELPI = 0； //速度極限偏差int16 I_MIN = 9990；int16 I_MAX = 9990；Uint32 EvaTimer1InterruptCount。 DAC0832=0xffff。如果你想讓它輸出高電平的話，必須要通過上拉電阻接VCC。電容類型選擇的時(shí)候，應(yīng)選擇那些高頻特性好的陶瓷電容，而且盡可能的靠近6N137光耦合器的VCC管腳。 圖37 波形整形及放大電路設(shè)計(jì) 功率放大和驅(qū)動(dòng)模塊直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制組成如圖38所示：由圖可以看出，電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要控制信號(hào)有電機(jī)轉(zhuǎn)向控制信號(hào)DIR，電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)PWM，E1為驅(qū)動(dòng)邏輯電路部分提供電源，E2為電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源；M+，M為直流電機(jī)接口。圖34 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 PWM信號(hào)接口電路對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，通常是調(diào)節(jié)電壓來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的，我們用PWM辦法來控制，它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域，我們通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比來控制加在電機(jī)兩端的電壓，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)速，為了滿足設(shè)計(jì)要求，要求改信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生占空比可調(diào)，高精度，大功率的脈寬調(diào)制信號(hào)。橋式整流電路由四個(gè)型號(hào)相同的二極管組成，VD1和VD3兩個(gè)二極管組成一對(duì)橋臂；VD2和VD4兩個(gè)兩個(gè)二極管組成一對(duì)橋臂。 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 時(shí)間常數(shù)的確定（1）三相整流裝置的滯后時(shí)間常數(shù)，即平均時(shí)空時(shí)間 Ts=。但是在調(diào)速系統(tǒng)中有兩類情況對(duì)電流的控制提出了新的指標(biāo)：一是啟制動(dòng)對(duì)時(shí)間的控制問題，二是由于載擾動(dòng)對(duì)電流控制問題。 直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制控制技術(shù)直流調(diào)速系統(tǒng)中有三種調(diào)速方法：調(diào)節(jié)電樞兩端的供電電壓、減弱勵(lì)磁磁通和改變電樞回路中的電阻。就是在輸出波形的半周期內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使每個(gè)脈沖的電壓等值為正弦波，這樣得到的波形輸出平滑且低次諧波減少。隨著邏輯電路電壓的發(fā)展，讓這類芯片能夠在低電壓程序邏輯中使用，比如5V的直流電動(dòng)機(jī)速度控制裝置在很多大型機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用，很多半導(dǎo)體制造商都推出了能夠提升工作電壓的專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，如IR公司的IR211IR2105等。 本設(shè)計(jì)是以數(shù)字PI為基本控制算法，以單片機(jī)（AT89C51）為核心，產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波，通過功率放大和驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)速度的控制。 DC motor control目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒 論 1 研究背景及意義 1 國(guó)內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 2第2章 理論分析計(jì)算 3 PWM脈寬調(diào)制技術(shù) 3 直流電動(dòng)機(jī)的脈寬調(diào)制控制技術(shù) 4 測(cè)速方法的確定和實(shí)現(xiàn) 5 控制系統(tǒng)方案的選擇 6 單閉環(huán)系統(tǒng)的組成和分析 6 雙閉環(huán)系統(tǒng)的組成和分析 7 雙閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 9 電流調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 9 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì) 10第3章 硬件電路的設(shè)計(jì) 12 主電路的設(shè)計(jì) 12 電源電路的設(shè)計(jì) 13 AT89C51主控芯片的最小系統(tǒng) 13 PWM信號(hào)接口電路 14 單片機(jī)控制D/A芯片接口電路的設(shè)計(jì) 15 波形整形及放大電路的設(shè)計(jì) 16 功率放大和驅(qū)動(dòng)模塊 16 電機(jī)驅(qū)動(dòng)邏輯電路的設(shè)計(jì) 17 光電隔離和驅(qū)動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì) 17 速度檢測(cè)模塊 18 電流檢測(cè)電路 20 按鍵和顯示模塊 20 顯示電路 20 按鍵電路 21第4章 軟件程序的設(shè)計(jì) 22 PWM信號(hào)發(fā)生器軟件的設(shè)計(jì) 22 顯示電路軟件設(shè)計(jì) 25 字符的顯示 25 漢字的顯示 25 LCD1602 的引腳說明 25 LCD1602指令說明及時(shí)序 26 雙閉環(huán)PI控制軟件的設(shè)計(jì) 28結(jié)論 31參考文獻(xiàn) 32附錄 程序清單 33致謝 40齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒 論 研究背景及意義在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎所有的地方都是用電機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為的其他形式的機(jī)械能。近年來隨著現(xiàn)代控制理論的迅速發(fā)展，模糊控制，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)等智能化的控制方法也大量的涌現(xiàn)出來。這些寬度相等,幅值不等且脈沖頂部不是水平線的脈沖，都等于，這些脈沖的幅值都按正弦規(guī)律變化。那么如果在短時(shí)間（T）內(nèi)脈沖寬度為,幅值是U，由圖23可求得在這段時(shí)間內(nèi)脈沖的等效直流的電壓為：圖21 PWM脈沖，如果令，則上式可簡(jiǎn)化為： （21）式中 U——脈沖的幅值 ——占空比如果PWM脈沖為如圖22所示的周期性矩形脈沖時(shí)，那么與此脈沖等效的直流電壓的計(jì)算方法與上述相同，即： （22）由公式22可知，想要改變等效直流電壓的大小，就可以通過改變脈沖幅值U和占空比來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中脈沖幅值一般是恒定的，因此常常通過控制占空比的大小實(shí)現(xiàn)等效直流電壓在0～U之間任意調(diào)節(jié)，從而達(dá)到了利用PWM控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目的。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是建立在單閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)上的，實(shí)際的調(diào)速系統(tǒng)除要求對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整外, 很多生產(chǎn)機(jī)械還提出了加快啟動(dòng)和制動(dòng)過程的要求,尤其是在機(jī)床控制方面，這就需要一個(gè)電流截止負(fù)反饋系統(tǒng)。4. 近似條件的校驗(yàn)有上面的計(jì)算可知：電流環(huán)截止頻率（1） 晶閘管整流裝置的傳遞函數(shù)近似為： （212） （2） 反電動(dòng)勢(shì)的改變對(duì)電流環(huán)的影像忽略不計(jì)近似條件： （213）（3） 處理電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)的近似條件： （214）其中式（212）、式（213）和式（214）均滿足近似條件 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)1. 時(shí)間常數(shù)的確定 （1） 電流環(huán)時(shí)間常數(shù)等效為1/KI,由前述已知，則： （215） （2） 轉(zhuǎn)速濾波的時(shí)間常數(shù)，取。其中在P0口作為輸出口時(shí)，外部必須接上拉電阻?！?圖36 AT89C51與DAC0832的接口電路圖　　它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換。圖310 光電隔離和驅(qū)動(dòng)放大電路 速度檢測(cè)模塊本設(shè)計(jì)的速度檢測(cè)模塊式基于光電編碼器進(jìn)行設(shè)計(jì)的，光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的幾何位置轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵板和光電檢測(cè)電路組成。由于片內(nèi)具有電阻和一個(gè)緩沖放大器，在這里我們通過在6腳外接一個(gè)電容構(gòu)成一個(gè)低通濾波器。圖314 按鍵電路 第4章 軟件程序的設(shè)計(jì) PWM信號(hào)發(fā)生器軟件的設(shè)計(jì)PWM信號(hào)發(fā)生器程序框圖如圖41和42所示，單片機(jī)對(duì)PWM波的頻率、占空比、輸出口以及DAC0832的控制端進(jìn)行初始化，啟動(dòng)DAC0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，這時(shí)候程序開始對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，判斷是否有鍵按下，當(dāng)確定沒有鍵按下時(shí)，直接調(diào)用PWM子程序，根據(jù)程序設(shè)定好的占空比計(jì)算各段波形持續(xù)的時(shí)間，再計(jì)算定時(shí)器所需的常數(shù)，輸出相應(yīng)的PWM波形；當(dāng)確定有按鍵按下時(shí)，延時(shí)20ms，再進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)用PWM子程序，同理輸出相應(yīng)的PWM波形。 /* 產(chǎn)生方波 */ }} 顯示電路軟件設(shè)計(jì) 字符的顯示用LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，首先找到顯示屏上某個(gè)位置所對(duì)應(yīng)的RAM區(qū)的8個(gè)字節(jié)，在有程序分別對(duì)這個(gè)8個(gè)字節(jié)置“1”或置“0”，“1”表示點(diǎn)亮，“0”表示不亮，這樣組合起來就能把一個(gè)字符點(diǎn)亮。 else = I_U。}}}結(jié)論本設(shè)計(jì)所述的大功率直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置是以AT89C51單片機(jī)為核心，由單片機(jī)控制ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生PWM波，并經(jīng)過波形整形和電流放大后輸出，這種方法產(chǎn)生的PWM波具有高頻率，工作穩(wěn)定，容易調(diào)試，比專用的PWM芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，而且單片機(jī)的到了充分的利用；有單片機(jī)I/O口產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)DIR和PWM接口電路輸出的PWM波經(jīng)過驅(qū)動(dòng)邏輯電路后產(chǎn)生DIRPWM1和DIRPWM2兩組控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可逆控制。 for(i=0。}/*****************************************************函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊入口參數(shù)：dictate***************************************************/void Lcd_WriteCom (unsigned char dictate){ while(Lcd_BusyTest()==1)。 //空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0。 //空操作四個(gè)機(jī)器周期，給硬件反應(yīng)時(shí)間 E=0。 Lcd_WriteCom(0x38)。 }void hanying_show(void){ unsigned char Lcd_i。 if(s1==0) start=1。 if(speed==0) miao=0。 direction=adirection。 同時(shí)，感謝所有任課老師和所有同學(xué)在這四年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。 write_ds(1,speed)。 } } } if(s3num==0) { delay(1)。 Lcd_delay(4)。 Lcd_WriteCom(0x06)。 Lcd_WriteCom(0x38)。 //E置高電平 _nop_()。 //E置高電平 _nop_()。 _nop_()。i++) for(j=0。 else if(N_U=I_MAX) I_REF = I_MAX。0x1000){ if(DIRECTION){if(I_U=250) = j=i。顯示電路如圖313。轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路如圖311所示。圖39 邏輯電路圖 光電隔離和驅(qū)動(dòng)放大電路的設(shè)計(jì)為減少驅(qū)動(dòng)控制電路對(duì)其它電路的干擾和對(duì)其 它電路的保護(hù)，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與其它控制電路進(jìn)行電氣隔離，如下圖310所示?！? （3） CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效。經(jīng)穩(wěn)壓器LM7805穩(wěn)壓后，電源輸出基本不受外輸入變動(dòng)的干擾，而且有效的消除電磁干擾。（4）電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)。即在在過渡過程中始終保持轉(zhuǎn)矩應(yīng)為最大值，使直流電動(dòng)機(jī)以最大加速度，減速。其中，在調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)中，以PWM調(diào)速應(yīng)用最為廣泛。這里的沖量就是窄脈沖的面積，效果基本相同是指在本環(huán)節(jié)上輸出響應(yīng)的波形大體相同。雖然集成芯片的應(yīng)用使得電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)變簡(jiǎn)單了，但是專用的驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)芯片的輸出功率有限，無(wú)法滿足大型直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的控制要求，市場(chǎng)上少數(shù)幾種大功率集成驅(qū)動(dòng)芯片的價(jià)格又很高，例如一片SA01驅(qū)動(dòng)芯片的價(jià)格要3500元。在設(shè)計(jì)中采用LCD1602對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進(jìn)行顯示，通過按鍵對(duì)其進(jìn)行輸入控制。該直流調(diào)速系統(tǒng)具有可靠性高，便于控制等優(yōu)點(diǎn)。在應(yīng)用這些芯片驅(qū)動(dòng)大功率直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，因?yàn)槠骷牟粚?duì)稱，H橋的上下橋臂的特性不同，使得上橋臂燒毀和直通現(xiàn)象發(fā)生[1]。若把每個(gè)輸出的波形進(jìn)行分析變換，在低頻段它們的特性非常相似，高頻段上略有差異。直流PWM調(diào)速系統(tǒng)有下列優(yōu)點(diǎn)：由于PWM調(diào)速系統(tǒng)的開關(guān)頻率高，靠電樞電感的濾波作用就能獲得平穩(wěn)的直流電流，速度的穩(wěn)定性強(qiáng)，精度高、低速特性好、調(diào)速范圍寬；同樣，由于其開關(guān)頻率高,快速響應(yīng)性能好,增強(qiáng)了動(dòng)態(tài)抗干擾能力，還能獲得很寬的頻帶，由于開關(guān)器件只工作在開關(guān)狀態(tài)，因此主電路損耗小、提高了裝置效率，直流電源采用三相不可控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器要高，正因?yàn)橹绷鱌WM調(diào)速系統(tǒng)有如上所述的優(yōu)點(diǎn)，并且隨著電力電子器件開關(guān)性能的提高，直流脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。達(dá)到給定轉(zhuǎn)速時(shí)，立即讓電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。 （28）2. 電流調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)任務(wù)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)靜差，可按典型I型系統(tǒng)來設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。穩(wěn)壓器LM7805輸出端輸出穩(wěn)定的+5V直流電壓，12V電源同理，只是把220V的交流電壓