【正文】 PID運(yùn)算的輸出用來調(diào)節(jié)PWM 占空比。第 一次接觸這樣的課程，十分高興。更重要的是，通過課程設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自身存在的更多不足之處和實(shí)際應(yīng)用能力方面的欠缺，這些不足之處在今后的學(xué)習(xí)之中要有意識的彌補(bǔ)和改變。 我用了 Protel 99 se 來繪制系統(tǒng)硬件電路圖。 30 系統(tǒng)中部分程序的設(shè)計 單片機(jī)資源分配 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)存分配表： 地址 功能 地址 功能 E0H~FFH 堆棧 42H 電流給定首地址 39H~3CH 顯示緩沖區(qū) 53H 電流采樣首地址 3DH 置轉(zhuǎn)速比例值 57H 轉(zhuǎn)速采樣首地址 3EＨ 置轉(zhuǎn)速積分值 5BH 中值濾波數(shù)據(jù)首地址 3FH 置電流比例值 5EH 標(biāo)度變換數(shù)據(jù)地址 40H 置電流積分值 45H 轉(zhuǎn)速 PID 輸出首地址 41H 置轉(zhuǎn)速給定首 地址 47H 電流 PID 輸出首地址 程序流程圖 主程序包括如下三個環(huán)節(jié)： 實(shí)現(xiàn)各種初始化，包括設(shè)置堆棧指針、 8255 初始化、定時器 /計數(shù)器初始化、以及開中斷、定時器 /計數(shù)器啟動等。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點(diǎn)亮一次。 24 圖 具有使能控 制和方向邏輯的 H 橋電路 圖 使能信號與方向信號的使用 主電路設(shè)計 本設(shè)計中電機(jī)兩端電樞電壓由 L298 提供，通過調(diào)節(jié) PWM 占空比來調(diào)節(jié) L298輸出電壓即電機(jī)兩端電樞電壓。按圖中電流箭頭所示，該流向的電流將驅(qū)動電機(jī)順時針轉(zhuǎn)動。 20 圖 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形 用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波 N等分，看成 N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點(diǎn)重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。20 mV VOT 失調(diào)電壓溫漂 IPN=0 TA=–25～ +85℃ 177。 使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機(jī)械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在轉(zhuǎn)軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關(guān)靠近磁鋼，就有信號輸出，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時 ，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。 [10]. Pin10(REF IN)—— 基準(zhǔn)電源電壓輸入端。 1/2LBS 或177。 EnA， EnB接 PWM 端，控制電機(jī)的 速度 。 表 A1 A0 RD WR CS 操作情形 0 0 0 1 0 A 端口數(shù)據(jù)送到總線 0 1 0 1 0 B 端口數(shù)據(jù)送到總線 1 0 0 1 0 C 端口數(shù)據(jù)送到總線 0 0 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 A 端口 0 1 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 B 端口 1 0 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入 C 端口 1 1 1 0 0 總線數(shù)據(jù)存入控制緩存器 1 總線呈高阻抗 1 1 0 1 0 錯誤操作 9 1 0 總線呈高阻抗 74HC373 簡介 【 4】 373 為三態(tài)輸出的八 D 透明鎖存器 ,共有 54/74S373 和 54/74LS373 兩種線路結(jié)構(gòu)型式 。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的Ｐ 0口是數(shù)據(jù)總線和低八位地址線共用的，所以需要使用地址鎖存器 74ＨＣ 373。該位置位后，只有一條 MOVX和 MOVC 指令才能將 ALE 激活 ,此外，該 引腳 會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。對端口 P2寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸 入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?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。 at89c52 單片機(jī)是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容。在軋鋼機(jī)、礦井卷機(jī)、挖掘機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、高層電梯等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。 I 基于單片機(jī)的 PWM 直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機(jī)調(diào)速的研究有著積極的意義 .長期以來，直流電機(jī)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 。近年來交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，然而直流控制系統(tǒng)畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環(huán)控制的角度來看，它又是交流系統(tǒng)的基礎(chǔ)，長期以來，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)優(yōu)于交流調(diào)速系統(tǒng)。功能強(qiáng)大的 at89c52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜 的 控制應(yīng)用場合。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOvxDPTR 指令）時， P2 送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 ⑨ PSEN：程序儲存允許 PSEN 輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。由此將Ｐ 0 口地址送于 74ＨＣ 373 鎖存，以便下一時刻，Ｐ０口傳送數(shù)據(jù)。 74HC373 其主要電器特性的典型值如下 (不同廠家具體值有差別 ): 型號 tPd PD 54S373/74S373 7ns 525mW 54LS373/74LS373 17ns 120mW 373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。表 2.3是 L298N 功能邏輯圖。 1LBS ③ 轉(zhuǎn)換速率： 25us ④ 模擬電壓輸入范圍： 0— 10V和 0— 20V， 0— 177。 [11]. Pin(V)—— 負(fù)電源輸入端，輸入 15V 電源。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可以 實(shí)現(xiàn) 旋轉(zhuǎn)一周，獲得多個脈沖輸出。1 mV/℃ Tr 響應(yīng)時間 ≤3 μs f 頻帶寬度（ 3dB） DC～ 20 kHz TA 工 作 環(huán) 境 溫度 –25～ +85 ℃ TS 貯存環(huán)境溫度 –40～ +100 ℃ RL 負(fù)載電阻 TA=25℃ ≥10K Ω 使用說明 ，當(dāng)待測電流從傳感器穿芯孔中穿入，即可從輸出端測得與被測電流一一對應(yīng)的電壓值。 SPWM 波形 —— 脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的 PWM 波形。 當(dāng)三極管 Q1和 Q4 導(dǎo)通時，電流將從左至右流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)按特定方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭指 示為順時針方向）。主電路設(shè)有 H 橋型二級管電路作為保護(hù)電路。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。 實(shí)現(xiàn)顯示（按照人機(jī)對話功能顯示各種不同參數(shù)） 不斷地進(jìn)行鍵掃描，判斷是否有鍵按下。用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的資源編譯了我的程序，并且通過了編譯。 感謝在課程設(shè)計過程中一直耐心、認(rèn)真、負(fù)責(zé)的指導(dǎo)我的賈玉瑛老師，以及給與我?guī)椭乃型瑢W(xué) 。在過去四年多的大學(xué)學(xué)習(xí)中，大部分時間是在跟著老師學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過去的一些基本理論、一些基本的思想，感覺上好像學(xué)習(xí)就應(yīng)是這個樣子，就應(yīng)該是老師讓我們干什么我們就干什么，沒有自己真正實(shí)踐過。 主程序流程圖如圖 系統(tǒng)每隔 10ms 對轉(zhuǎn)速、電流采樣一次，每采樣三次，進(jìn)行一次數(shù)據(jù)處理。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則顯示器的公共端只需一個 8 位 I/O 口進(jìn)行動態(tài)掃描（稱為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個 8 位口（稱為段碼輸出 ）。穩(wěn)壓器 7807905 分別提供 +5V、 5V 電壓， 781 7915 分別提供 +15V、 15V 電壓。當(dāng)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通時，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動電機(jī)沿另 一方向轉(zhuǎn)動（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時針方向）。 PWM 電流波： 電流型逆變電路進(jìn)行 PWM 控制，得到的就是 PWM 電流波。 。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。 [13]. Pin13(10V IN)—— 10V 量程模擬電壓輸入端。 10V兩檔四種 ⑤ 電源電壓：177。由表 可知 EnA 為低電平時， 電機(jī)停止運(yùn)行 ，當(dāng) EnA 為 PWM 時 ，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。當(dāng) OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。B 組只能設(shè)置為基本 I/O 或閃控式 I/O 兩種模式 ,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定 。 6 ⑩ EA/VPP：外部訪問允許。 FLASH 編程或校驗(yàn)時， P2亦接收高位地址和一些控制信號。 ② 8 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲器 ③ 1000 次擦寫周期 ④ 全靜態(tài)操作： 0HZ24MHZ ⑤ 三級加密程序存儲器 ⑥ 256X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM ⑦ 32 個可編程 I/0 口線 ⑧ 3 個 16 位定時／計數(shù)器 ⑨ 8 個中斷源 ⑩ 可編程串行 UART 通道 、 低功耗空閑和掉電模式 （ 2） At89C52 功能特性 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字 節(jié) 內(nèi)部 RAM , 32個 I/O 口線， 3 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 課題功能 本論文介紹了基于 AT89C52 單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)最優(yōu) PID控制的直流脈沖（ PWM）調(diào)速系統(tǒng)，并且詳細(xì)論述了該系統(tǒng)的控制方 法、結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計、程序設(shè)計等方面的問題。其控制軟件能夠進(jìn)行邏輯判斷和復(fù)雜運(yùn)算。因此采用直流電機(jī)調(diào)速可以得到良好的動態(tài)特性。 圖 單片 機(jī) 的選擇及其簡介 本設(shè)計選用了 AT89C52 單片機(jī) 【 2】 ，下面對它進(jìn)行介紹。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和 外部觸發(fā) 輸入（ ) , FLASH 編程和程序校驗(yàn)期間， Pl接收低