【正文】 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，因此需要輸入設(shè)備，由于調(diào)節(jié)參數(shù)較少，可以使用符合按鍵，我選擇獨(dú)立按鍵，足以滿足系統(tǒng)要求 獨(dú)立式鍵盤(pán)就是各鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根輸入線的電平狀態(tài)可以很容易的判斷哪 個(gè)按鍵被按下。 在按鍵數(shù)目較多時(shí)，獨(dú)立式鍵盤(pán)電路需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤(pán)適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 各種獨(dú)立式鍵盤(pán)中，各按鍵均采用了上拉電阻，這是為了保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各 I/O 口有確定的低電平 。 圖 39按鍵電路 源電路的設(shè)計(jì) 電源電路 是指提供給用電設(shè)備電力供應(yīng)的電源部分的電路設(shè)計(jì)，使用的電路形式和特點(diǎn) 【 28】 。電源有交流電源也有直流電源 ，本系統(tǒng)的電源電路如下所示： 圖 310 電源電路 Vin VoutGND7805T2Trans IdealD37Bridge1C6C7Cap220VD38Bridge15V2200pFC1C1Vin VoutGND7824C6C7Cap24V2200pFC1C1++ 22 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的工作過(guò)程 高精度位置伺服系統(tǒng)采用位置調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 電流三 閉環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié) 組成，位置環(huán)檢測(cè)電機(jī)當(dāng)前所處的位置，轉(zhuǎn)速環(huán)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用光電編碼器可以檢測(cè)并計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前的速度計(jì)運(yùn)動(dòng)方向以及電動(dòng)機(jī)的當(dāng)前的位置，若電動(dòng)機(jī)的位置不在指定位置，并且在轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)范圍之內(nèi) ，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)未知的目的；若電動(dòng)機(jī)的位置不在指定位置，并且已經(jīng)超出了轉(zhuǎn)速環(huán)的調(diào)節(jié)范圍，位置調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的位置。 程序設(shè)計(jì)方法選擇 通常應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的方法有：模塊化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 。 模塊化設(shè)計(jì) ， 簡(jiǎn)單地說(shuō)就是程序的編寫(xiě)不是開(kāi)始就逐條錄入計(jì)算機(jī)語(yǔ)句和指令，而是首先用主程序、子程序、子過(guò)程等框架把軟件的主要結(jié)構(gòu)和流程描述出來(lái)，并定義和調(diào)試好各個(gè)框架之間的輸入、輸出鏈接關(guān)系。逐步求精的結(jié)果是得到一系列以功能塊為單位的算法描述。以功能塊為單位進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其求解算法的方法稱為模塊化。模塊化的目的是為了降低程序復(fù)雜度，使程序設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡(jiǎn)單化 。 結(jié)構(gòu)化分析方法 (Structured Method， 結(jié)構(gòu)化方法 )是強(qiáng)調(diào)開(kāi)發(fā)方法的結(jié)構(gòu)合理性以及所開(kāi)發(fā)軟件的結(jié)構(gòu)合理性的軟件開(kāi)發(fā)方法。結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)組成要素之間的相互聯(lián)系、相互作用的框架。結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)方法提出了一組提高軟件結(jié)構(gòu)合理性的準(zhǔn)則，如分解與抽象、模塊獨(dú)立性、 信息隱蔽等。針對(duì)軟件生存周期各個(gè)不同的階段，它有結(jié)構(gòu)化分析 (SA)、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) (SD)和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) (SP)等方法 。 根據(jù)系統(tǒng)的工作過(guò)程，本設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，主要包括：主程序模塊、數(shù)據(jù)采集及處理子程序模塊、控制算法子程序模塊以及鍵盤(pán)顯示程序模塊。 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇 常用的編程語(yǔ)言有：機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。 機(jī)器語(yǔ)言 是一組有意義的 二進(jìn)制代碼 ，指 令的基本格式如： 操作碼字段地址碼字段其中操作碼指明了指令的操作性質(zhì)及功能，地址碼則給出了操作數(shù)或操作數(shù)的地址 。 匯編語(yǔ)言是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，也是利用 計(jì)算機(jī) 所有 硬件 特性并能直接控制硬件的語(yǔ)言。匯編語(yǔ) 言，作為一門(mén)語(yǔ)言，對(duì)應(yīng)高級(jí)語(yǔ)言的編譯器，需要 一個(gè)“匯編器”來(lái)把匯編語(yǔ)言源文件會(huì)變成機(jī)器語(yǔ)言課執(zhí)行的代 23 碼。 高級(jí)的匯編器如 MASM， TASM 等等為我們寫(xiě)匯編 程序 提供了很多類似于高級(jí)語(yǔ)言的特征，比如結(jié)構(gòu)化、抽象等。在這樣的環(huán)境中編寫(xiě)的匯編程序，有很大一部分是面向匯編器的 偽指令 ，已經(jīng)類同于高級(jí)語(yǔ)言?，F(xiàn)在的匯編環(huán)境已經(jīng)如此高級(jí)，即使全部用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě) windows 的 應(yīng)用程序 也是可行的，但這不是匯編語(yǔ)言的長(zhǎng) 處。匯編語(yǔ)言的長(zhǎng)處在于編寫(xiě)高效且需要對(duì)機(jī)器硬件精確控制的程序 。 由于匯編語(yǔ)言依賴于 硬件 體系，且助記符量大難記，于是人們又發(fā)明了更加易用的所謂高級(jí)語(yǔ)言。在這種語(yǔ)言下，其語(yǔ)法和結(jié)構(gòu)更類似普通英文，且由于遠(yuǎn)離對(duì)硬件的直接操作，使得一般人經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)之后都可以編程。高級(jí)語(yǔ)言通常按其基本類型、代系、實(shí)現(xiàn)方式、應(yīng)用范圍等分類 。 本系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序。 24 主程序設(shè)計(jì) 本系 統(tǒng)的主程序主要是完成對(duì)存儲(chǔ)單元、堆棧指針等的初始化；對(duì)電流、轉(zhuǎn)速檢測(cè)子程序、 PI 計(jì)算子程序、鍵盤(pán)、顯示子程序的調(diào)用，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制。程序流程圖如圖 41 所示 圖 41主程序流程開(kāi)始初始化送控制系數(shù)調(diào)電流檢測(cè)子程序開(kāi)外部中斷調(diào)顯示子程序調(diào)電流 PI 算法子程序調(diào)轉(zhuǎn)速 PI 算法子程序調(diào)鍵盤(pán)子程序關(guān)外部中斷 25 （轉(zhuǎn)速檢測(cè)）子程序的設(shè)計(jì) 本程序由 2 個(gè)外部中斷、 1 個(gè)定時(shí)中斷組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。 外部中斷 0 服務(wù)程序 程序首先清軟件計(jì)數(shù)器，然后判斷定時(shí)器 0 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)出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，否則，啟動(dòng)定時(shí)器 0 后再對(duì) PLG 進(jìn)行計(jì)數(shù)。外部中斷 0 服務(wù)程序流程圖如圖 42 所示。 圖 42 中斷程序流程圖 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序 在外部中斷 0 服務(wù)程序中，當(dāng)定時(shí)器定時(shí)到了以后，就進(jìn)入此程序。首先關(guān)掉外部中斷 0，保存計(jì)數(shù)值 m2，并且清定時(shí)器 TH0、 TL0 留作下次用，然后啟動(dòng)定時(shí)器 1 定時(shí)，打開(kāi)外部中斷 1。定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序流程圖如圖 43 所示。 中斷 0 入口清計(jì)數(shù)器啟動(dòng) T 0 定時(shí)對(duì) P LG 計(jì)數(shù)T 0 是否定時(shí)返回YN 26 圖 43 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序流程圖 外部中斷 1 服務(wù)程序 在定時(shí)器 0 服務(wù)程序中，當(dāng) INT0 端子接受上 升沿時(shí)，就進(jìn)入此程序。關(guān)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 m3。外部中斷 1 服務(wù)程序流程圖如圖 44 所示 。 中 斷 1入 口關(guān) 外 部 中 斷返 回存 m 3T1停 止 計(jì) 數(shù) 圖 44 外部中斷 1 服務(wù)程序流程圖 PI 算 法子程序設(shè)計(jì) 取給定與反饋值進(jìn)行比較，求偏差，求控制增量，進(jìn)而求控制量，判斷控制T0中斷入口關(guān)外部中斷返回存 m2清定時(shí)器 T0開(kāi)外部中斷啟動(dòng) T1定時(shí) 27 量是否超過(guò)上限：是 —— 輸出上限，返回；否 —— 輸出控制量，返回。程序流程圖如圖 45 所示 . 圖 45 PI算 法 子程序流程圖 開(kāi)始計(jì)算偏差 e ( k )計(jì)算比例項(xiàng)? ?M A XUKU ?? 1? ?M A XUKU ?? 1積分分離項(xiàng)積分控制量 U ( k )退出? ? ??ke ? ? ??keYNNN NYY Y 28 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)了一學(xué)期的 努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了， 現(xiàn)在回想起來(lái)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，我覺(jué)得受益匪淺。 在這段時(shí)間里，我們不懈地努力、全身心的投入，通過(guò)請(qǐng)教老師和查閱資料以及自己的學(xué)習(xí)，鞏固了很多以前過(guò)的知識(shí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié) ,它是將理論知識(shí)加以應(yīng)用的具體體現(xiàn)，是對(duì)學(xué)生各方面能力的一種提高 ，也是對(duì)我們的一種鍛煉，我們馬上要走向工作崗位，在接到工作任務(wù)時(shí)，我們就可以像現(xiàn)在這樣有條不紊的做個(gè)計(jì)劃，分清主次，很好的完成任務(wù)。 這次的設(shè)計(jì)報(bào)告整體分 五章，第一章對(duì)設(shè)計(jì)的目的、意義以伺服控制系統(tǒng) 的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了而一 個(gè)概述，第二章對(duì)系統(tǒng)方 案進(jìn)行了論證，第三章介紹了設(shè)計(jì)的硬件部分， 第 四 章介紹了軟件流程部分，第 五 章 是 對(duì)設(shè)計(jì)的總結(jié)。 作為 高精度位置伺服微機(jī)控制系統(tǒng) ，其主要任務(wù)是保證 電機(jī) 的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用微計(jì)算機(jī)控制，能對(duì) 電機(jī) 進(jìn)行過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等多項(xiàng)功能 。 通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我不僅熟悉了 高精度位置伺服微機(jī)控制系統(tǒng) 的相關(guān) 指標(biāo)及要求 ，更大的收獲就是我熟悉了如何 運(yùn) 用 PID 控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī) 的控制。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，不斷地給自己 “ 充電 ” ,努力提高 自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 29 致 謝 經(jīng)過(guò)了一學(xué)期的學(xué)習(xí)和努力， 我們學(xué)到了很多知識(shí)， 在這段時(shí)間里，我們不懈地努力、全身心的投入， 一路走過(guò)來(lái)，從只知道些課本的理論知識(shí)之外一無(wú)所知的菜鳥(niǎo)開(kāi)始，請(qǐng)教老師 和同學(xué) ， 差閱 資料 和書(shū)籍 ，自己動(dòng)手實(shí)踐、摸索 ， 這是一個(gè)美妙的過(guò)程 ， 收獲的結(jié)果并不重要，收獲的整個(gè)過(guò)程才是有價(jià)值的，我們從這個(gè)過(guò)程鍛煉了很多能力，有的極其深遠(yuǎn)的意義。這個(gè)過(guò)程使我 們 對(duì)將來(lái)有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)一個(gè)新的定位，也為我 們 指明了方向。 基于 我 們 對(duì)這方面感興趣，我們會(huì) 繼續(xù) 努力 ，有斗志躋身于 自動(dòng)化 這個(gè)行業(yè)。 最后感謝 于微波 老師 ， 感謝老師給我的 指導(dǎo)和鼓勵(lì) ，我很珍惜，在這里祝愿 老師身體 健康 ， 工作順利！ 雖然設(shè)計(jì)每位同學(xué)的課題都不盡相同，但是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中一些相似的地方，我與同學(xué)都積極地溝通交流，互相介紹一下自己的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)以達(dá)到共同提高的目的。這樣的溝通也使我們少走了很多彎路，也節(jié)省了不少時(shí)間，大大提高了效率。在本次設(shè)計(jì)中，在與他們的溝通交流中，我學(xué)到了很多知識(shí)，也吸取了他們的經(jīng)驗(yàn)，使得我少走了很多彎路，同時(shí)他們也對(duì)我的設(shè)計(jì)方案提出了很多寶貴的意見(jiàn)，在此也向他們道一聲感謝！ 由于個(gè)人能力有限，所作設(shè)計(jì)一定會(huì)有一些錯(cuò)誤和疏漏之處，敬請(qǐng)各位 老師批評(píng)指導(dǎo) 。 30 參考文獻(xiàn) 1 陳伯時(shí) .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1997 2 王森 .儀表使用數(shù)據(jù)手冊(cè) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 3 張琳娜，劉武發(fā) .傳感器檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社 , 4劉金琨 .先進(jìn) PID控制及其 MATLAB仿真 [M].北京：電子工業(yè)出版社， 5 陳汝全，林水生，夏利 .實(shí)用微機(jī)與單片機(jī)控制技術(shù) [M].成都：電子科技大學(xué)出版社 , 6 徐強(qiáng)等編著 .脈寬調(diào)速系統(tǒng) [M].上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社， 1984 7 呂俊方 .傳感器接口與檢測(cè)儀器電路 [M].北京：航空航天大學(xué)出版社 ,。 8 姚俊，馬松輝 .Simulink 建模與仿真 [M].西安電子科技大學(xué)出版社， 2021 年 9 薛定宇，陳陽(yáng)泉?；?MATLAB/Simulink 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 10 章兼源 .微機(jī)控制技術(shù) [M].電子工業(yè)出版社， 2021， 7 11 劉原 .直流伺服電機(jī)的微機(jī)控制調(diào)速裝置 [J].西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào) .1996，10(4):403~406 12 王禮建，劉文波，段智敏 .直流位置伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].沈 陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) .2021， 21(l):4648 13 徐香平，黃耀志 .單片機(jī)控制的角度伺服系統(tǒng)在精編機(jī)中的應(yīng)用 [J].福建電腦 .2021， 11:5051 14 郭慶鼎，周悅，郭威，高精度永磁直線同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)魯棒位置控制器的設(shè)計(jì) [J].電機(jī)與控制學(xué)報(bào) .1998， 2(4):208212 15 李保田 .伺服系統(tǒng)的原理與設(shè)計(jì) [J].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1999， 3546 16 王正元 .自動(dòng)化、電力電子和電動(dòng)機(jī)的發(fā)展 [J].自動(dòng)化博覽， (6):14 17 邊文綱 .電動(dòng)伺服技術(shù)的原理和應(yīng)用及設(shè)計(jì) [J].上海 :電機(jī)技術(shù)編輯部，1993， 446 18 劉國(guó)榮 .單片微型機(jī)算計(jì)技術(shù) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1997， 188209 19 于航 .基于計(jì)算機(jī)控制的直流伺服系統(tǒng)算法研究及仿真 [D].大連交通大學(xué) .2021,12 20 李曉秀 .微機(jī)直流伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 [D].湖南大學(xué) .2021,09 21 劉鵬 .基于重復(fù)控制方法的高精度轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [D].中國(guó)科學(xué)院 .2021,3 22 張剛 .淺談?dòng)来磐诫姍C(jī)伺服系統(tǒng)及現(xiàn)狀 [J].江蘇省特檢院常熟分 31 院 .2021528 23陳福龍 .基于 DSP的永磁同步電 動(dòng)機(jī)伺服控制系統(tǒng)研究 [D]. 華中科技大學(xué) . 20210705 24劉凌云 .基于 DSP的永磁同步直線電機(jī)伺服控制系統(tǒng)的研究 [D]. 華中科技大學(xué) . 20210425 25 朱得亞 .基于嵌入式技術(shù)的位置伺服控制系統(tǒng)研究 [D]. 南京理工大學(xué) . 20210526 26 李燁 ,嚴(yán)欣平 .永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 [J]. 微電