【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，輸出電流最大；數(shù)據(jù)全為0 時(shí)，輸出電流最小。Iout2：電流輸出2 端。DAC0832 具有：Iout1+Iout2=常數(shù)的特性。 Rfb：反饋電阻端。Vref：基準(zhǔn)電壓端，是外加的高精度電壓源，它與芯片內(nèi)的電阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓范圍為：10V～+10V。DAC0832 內(nèi)部有兩個(gè)寄存器，而這兩個(gè)寄存器的控制信號(hào)有五個(gè)，輸入寄存器由ILE、CS、WR1 控制，DAC 寄存器由WRXref 控制，用軟件指令控制這五個(gè)控制端可實(shí)現(xiàn)三種工作方式：直通方式、單緩沖方式、雙緩沖方式。直通方式是將兩個(gè)寄存器的五個(gè)控制端預(yù)先置為有效，兩個(gè)寄存器都開(kāi)通只要有數(shù)字信號(hào)輸入就立即進(jìn)入D/A 轉(zhuǎn)換。單緩沖方式使DAC0832 的兩個(gè)輸入寄存器中有一個(gè)處于直通方式，另一個(gè)處于受控方式，可以將WR2 和Xfer 相連在接到地上，并把WR1 接到51 的WR 上，ILE 接高電平，CS 接高位地址或地址譯碼的輸出端上。雙緩沖方式把DAC0832 的輸入寄存器和DAC 寄存器都接成受控方式，這種方式可用于多路模擬量要求同時(shí)輸出的情況下。三種工作方式區(qū)別是：直通方式不需要選通，直接D/A 轉(zhuǎn)換；單緩沖方式一次選通；雙緩沖方式二次選通。圖211DAC0832引腳3 各硬件部分的連接與接口 單片機(jī)與直流電機(jī)接口部分電機(jī)控制系統(tǒng)組成框圖見(jiàn)圖31圖31電機(jī)控制系統(tǒng)組成原理圖由于本系統(tǒng)主要由主控開(kāi)關(guān),電機(jī)勵(lì)磁電路、調(diào)速電路、測(cè)速電路、整流濾波電路、平波電抗器、制動(dòng)電路組成,系統(tǒng)采用閉環(huán)PI 調(diào)節(jié)器控制。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后,交流電經(jīng)晶閘管調(diào)速電路控制后,又經(jīng)過(guò)橋式整流、濾波、平波電抗器后,獲得脈沖小、連續(xù)的直流電提供給電機(jī),同時(shí),交流電通過(guò)勵(lì)磁電路使電機(jī)獲得勵(lì)磁,開(kāi)始工作。調(diào)節(jié)速度經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)變阻器進(jìn)行,當(dāng)變阻器阻值變化時(shí),單片機(jī)輸出的控制角也相應(yīng)變化,晶閘管導(dǎo)通角隨之變化,進(jìn)而由主電路輸出電壓調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,同時(shí)測(cè)速電路輸出電壓也相應(yīng)變化,經(jīng)PI 調(diào)節(jié)器作用后,電機(jī)在設(shè)定的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。其主控電路與觸發(fā)電路具體結(jié)構(gòu)如下：由于其主控電路示意圖見(jiàn)圖32。按下啟動(dòng)按鈕后,接觸器KM線(xiàn)圈通電, KM 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,常閉觸點(diǎn)打開(kāi),啟動(dòng)按鈕自鎖,主電路導(dǎo)通, 晶閘管調(diào)速電路通過(guò)改變雙向晶閘管控制角的大小來(lái)控制交流電輸出,再經(jīng)橋式整流,濾波后,得到直流, 同時(shí),電機(jī)通過(guò)激磁電路整流后,獲得勵(lì)磁,開(kāi)始工作[。為了限制直流電流脈沖,電路中接入平波電抗器,其并聯(lián)電阻在主電路突然斷電時(shí),為平波電抗器提供放電回路。電動(dòng)機(jī)激磁由單獨(dú)整流電路供電。觸發(fā)電路部分，觸發(fā)電路示意圖見(jiàn)圖33。電壓經(jīng)變壓器變壓后,得到的電壓經(jīng)過(guò)橋式整流電路的整流,由R1 和R2 分壓后,經(jīng)過(guò)三極管得到過(guò)零點(diǎn)的跳變電壓。此跳變電壓經(jīng)過(guò)51 單片機(jī)的P1. 2引腳輸入單片機(jī)。51 單片機(jī)通過(guò)檢測(cè)跳變電壓計(jì)算出跳變周期,作為直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的預(yù)設(shè)值。單片機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)值發(fā)出脈沖信號(hào),經(jīng)過(guò)51 單片機(jī)的P1. 1口輸出,控制晶閘管的關(guān)斷。圖中單片機(jī)P1. 0接受由測(cè)速電機(jī)回饋的電壓脈沖信號(hào),經(jīng)計(jì)算后與預(yù)設(shè)值比較,再經(jīng)PI 算法后,把結(jié)果經(jīng)P1. 1輸出,控制晶閘管。圖32主控電路原理圖33觸發(fā)電路原理根據(jù)以上電機(jī)的各部分電路的構(gòu)造原理，我們接下來(lái)再考慮電機(jī)與單片機(jī)接口的通信連接。在構(gòu)思設(shè)計(jì)的同時(shí)也要考慮硬件的最大利用率，本次課設(shè)可以先在電腦上進(jìn)行模擬仿真這樣就能提高設(shè)計(jì)的效率以及電路的可行性。而且在仿真的過(guò)程中非常方便進(jìn)行電路修改又可以達(dá)到很好的效果。因此通過(guò)使用Protues對(duì)硬件電路精心設(shè)計(jì)并對(duì)該電路進(jìn)行仿真調(diào)試，用脈沖形式代替光電耦合管測(cè)取轉(zhuǎn)速，再與單片機(jī)進(jìn)行通信連接，可如下圖34所示。圖34光電耦合器與電機(jī)連接本次課程設(shè)計(jì)只用到了串行方式進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。但是在與單片機(jī)相連接線(xiàn)的時(shí)候依然把其他的數(shù)據(jù)引腳連接在單片機(jī)的P1端口。仿真的接線(xiàn)法在仿真軟件中能夠很好的模擬出來(lái)，而課設(shè)所用的實(shí)驗(yàn)箱卻是天皇教儀內(nèi)部已經(jīng)有固定的焊接點(diǎn)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)只有接P1口就行具體接法為引腳CS連接 、引腳STD連接單片機(jī)的P 、引腳RES 。圖35顯示器引腳與單片機(jī)連接各部分硬件連接按照以下原理圖36圖36硬件連接原理圖其實(shí)際的連接接口圖如下圖37 圖37各部分硬件結(jié)合電路圖4 軟件程序設(shè)計(jì)軟件部分可由1個(gè)主程序、3個(gè)中斷子程序和1個(gè)P ID算法子程序組成。主程序是一個(gè)循環(huán)程序,其主要思路是,先設(shè)定好速度初始值,這個(gè)初始值與測(cè)速電路送來(lái)的值相比較得到一個(gè)誤差值,然后用P ID 算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比,進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其程序流程圖如圖41所示。系統(tǒng)的軟件控制算法主要采用了PI 控制算法。其增量式控制算法為:Td ( k) = Td ( k 1) + a0 e ( k) a1 e ( k 1) = Td ( k 1) + 0. 84 e ( k) 0. 63 e ( k 1)　　a0= Kp (1 +TI / Ti)其中a1 = Kp , Kp 為控制器比例系數(shù), TI 為積分時(shí)間常數(shù), Ti 為采樣周期。程序流程圖見(jiàn)圖42?！I算系法統(tǒng)的控制算法主要采用了PI控制算法。其控制算法為:u ( t) = Kp [ e ( t) +1/Ti t0∫e( t) dt ]其中: Kp 為比例系數(shù), Ti 為積分系數(shù)。若單片機(jī)的采樣周期為T(mén),則上式可近似為:　u ( k) = Kp [ e ( k) +T/Tie ( j) ] = Kp e( k) + Kie(j)T上式即為位置式P I控制算法。這里我們采用其增量式控制算法,根據(jù)遞推原理可得:u ( k 1) = Kp e ( k 1) + Ki e ( j) T則增量式控制算法為:Δu ( k) = u ( k) u ( k 1) = Kp [ e ( k) e ( k 1) ] + Ki e ( k)其中: Kp 為控制器比例系數(shù), Ki 為積分時(shí)間常數(shù)。由于系統(tǒng)采用了比例積分調(diào)節(jié)器(簡(jiǎn)稱(chēng)PI調(diào)節(jié)器) ,使系統(tǒng)在擾動(dòng)的作用下, 通過(guò)P I調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)作用使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到靜態(tài)無(wú)差,從而實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)無(wú)差。無(wú)靜差調(diào)速系統(tǒng)中,比例積分調(diào)節(jié)器的比例部分使動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快(無(wú)滯后) ,積分部分使系統(tǒng)消除靜差?！NT0服務(wù)子程序該程序首先清軟件計(jì)數(shù)器,然后判斷T0 是否進(jìn)入定時(shí)狀態(tài),如果是則對(duì)光電編碼盤(pán)發(fā)出有脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),否則起動(dòng)T0 后再對(duì)PLG進(jìn)行計(jì)數(shù)。如圖43所示。T0 中斷服務(wù)程序在外部中斷服務(wù)程序中,當(dāng)T0 定時(shí)時(shí)間到了以后,就進(jìn)入此程序。具體流程如圖44所示。INT1服務(wù)程序在T0 服務(wù)程序中,當(dāng)INT1端子接受下降沿時(shí)就進(jìn)入此程序。關(guān)掉外部中斷1,并且使定時(shí)器1停止計(jì)數(shù),保存計(jì)數(shù)值。如圖45所示。在單片機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有知道現(xiàn)有的硬件連接才能進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試。沒(méi)有硬件的程序是毫無(wú)意義的。因此為了達(dá)到課程設(shè)計(jì)所需的要求，又根據(jù)硬件的條件及接線(xiàn)法進(jìn)行了如圖46所示的編寫(xiě)程序步驟。圖41主程序流程 圖42中斷程序圖43中斷程序 圖44PI算法調(diào)用程序圖 45中斷程序初始化用電位器控制轉(zhuǎn)速光電耦合測(cè)取速度LCD顯示速度設(shè)定時(shí)間是否到NYBCD碼轉(zhuǎn)換速度換算 軟件總體設(shè)計(jì)流程圖PWM軟件實(shí)現(xiàn)方式：方案一：采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個(gè)us。方案二：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。但是基于不占用定時(shí)器資源，且對(duì)于直流電機(jī)，采用軟件延時(shí)所產(chǎn)生的定時(shí)誤差在允許范圍，故采用方案二。鍵盤(pán)向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，另一口輸出低電平，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、光耦傳遞，驅(qū)動(dòng)H型橋式電動(dòng)機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)LED顯示出來(lái)。電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)以速度檔級(jí)數(shù)顯示。正轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)字向右移動(dòng)，反轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)字向左移動(dòng)。移動(dòng)速度分7檔，快慢與電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)快慢一一對(duì)應(yīng)。每次電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后開(kāi)始計(jì)時(shí)，停止時(shí)LED顯示出本次運(yùn)轉(zhuǎn)所用時(shí)間。在本次課設(shè)所用程序中需要使用到速度測(cè)取和計(jì)算問(wèn)題。因此為了能更加準(zhǔn)確測(cè)得直流電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，特意運(yùn)用了我們所了解數(shù)字測(cè)速法來(lái)?yè)Q算速度。在此對(duì)在這幾種測(cè)速方法進(jìn)行比較。這樣就可以得到此次課程設(shè)計(jì)所要選擇的最佳方案。本系統(tǒng)編程部分工作采用匯編語(yǔ)言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，與各子程序做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過(guò)程的入口，完成鍵盤(pán)輸入、按鍵識(shí)別和功能、PWM脈寬控制和LCD顯示等部分的設(shè)計(jì)。①PWM脈寬控制：本設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)方式對(duì)脈沖寬度進(jìn)行控制，延時(shí)程序函數(shù)如下：void delay(unsigned char dlylevel){ int i=50*dlylevel。 while(i)。}此函數(shù)為帶參數(shù)DLYLEVEL，約產(chǎn)生DLYLEVEL*400us的延時(shí)，因此一個(gè)脈沖周期可以由高電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)hlt和低電平持續(xù)時(shí)間系數(shù)llt組成，本設(shè)計(jì)中采用的脈沖頻率為25Hz，可得hlt+llt=100，占空比為hlt/(hlt+llt)，因此要實(shí)現(xiàn)定頻調(diào)寬的調(diào)速方式，只需通過(guò)程序改變?nèi)肿兞縣lt，llt的值，該子程序流程圖如圖四。②中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，響應(yīng)該中斷處理程序，完成延時(shí)去抖動(dòng)、鍵碼識(shí)別、按鍵功能執(zhí)行。調(diào)速檔、持續(xù)加/減速：調(diào)速檔通過(guò)（06）共七檔固定占空比，即相應(yīng)檔位相應(yīng)改變hlt，llt的值，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速檔位的實(shí)現(xiàn)。而要實(shí)現(xiàn)按住加/減速鍵不放時(shí)恒加或恒減速直到放開(kāi)停止，就需在判斷是否松開(kāi)該按鍵時(shí)，每進(jìn)行一次增加/減少1%占空比（即hlt++/。llt/++）,其程序流程圖如圖五。③顯示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各個(gè)LED管要顯示的值。顯示子程序?yàn)橐粠⒆映绦颍瑓?shù)為顯示緩存的數(shù)組名，通過(guò)for(i=0。i8。i++)方式對(duì)每位加上位選碼，送到P0口并進(jìn)行一兩毫秒延時(shí)。該顯示子程序只對(duì)各個(gè)LED管分別點(diǎn)亮一次，因此在運(yùn)行過(guò)程中，每秒執(zhí)行的次數(shù)不應(yīng)低于每秒24次。④定時(shí)中斷處理程序：采用定時(shí)方式1，因?yàn)閱纹瑱C(jī)使用12M晶振。對(duì)定時(shí)器置初值3CB0H可定時(shí)50ms。當(dāng)50ms定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器溢出則響應(yīng)該定時(shí)中斷處理程序，完成對(duì)定時(shí)器的再次賦值，并對(duì)全局變量time加1，這樣，通過(guò)變量time可計(jì)算出系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。 對(duì)于一個(gè)數(shù)的顯示，先應(yīng)轉(zhuǎn)成BCD碼，即取出每一個(gè)位，分別送入顯示緩存區(qū)，對(duì)于轉(zhuǎn)BCD的算法，應(yīng)對(duì)一個(gè)數(shù)循環(huán)除10取模，直至為0，程序如下：do{dispbuff[bcd_p]=bechange%10。 //dispbuff為顯示緩沖區(qū)數(shù)組 bcd_p++。}while(bechange/=10) //disp_p為數(shù)組指針軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn): 對(duì)于電機(jī)的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開(kāi)啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護(hù)電機(jī)，如電機(jī)運(yùn)用于小車(chē)上，在啟動(dòng)上采用此方式也可加大啟動(dòng)速度，防止打滑。 對(duì)于運(yùn)行時(shí)間的計(jì)算、顯示。配合傳感器技術(shù)可用于計(jì)算距離，速度等重要的運(yùn)行數(shù)據(jù)。采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤(pán)反復(fù)掃描，提高了程序的效率。5 系統(tǒng)的調(diào)試與現(xiàn)象分析1）系統(tǒng)各跳線(xiàn)器處在初始設(shè)置狀態(tài)。用導(dǎo)線(xiàn)連接直流電