【正文】 電壓為 V，那么電樞電壓的平均值為：Vout= [ t1 ( T t1 ) ] V / T = ( 2 t1 – T ) V / T = ( 2D – 1 )V定義負(fù)載電壓系數(shù)為 λ，λ= Vout / V, 那么 λ= 2D – 1 ；當(dāng) T 為常數(shù)時(shí)，改變 HIN為高電平的時(shí)間 t1，也就改變了占空比 D，從而達(dá)到了改變 Vout 的目的。D 在 0—1 之間變化，因此 λ 在177。1 之間變化。如果我們聯(lián)系改變 λ，那么便可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正向的無級(jí)調(diào)速。當(dāng) λ= 時(shí)，Vout=0,此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 0；當(dāng) λ1 時(shí)，Vout 為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) λ=1 時(shí)，Vout=V,電機(jī)正轉(zhuǎn)全速運(yùn)行。五、單片機(jī)小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鍵盤、顯示接口選用 8279 可編程鍵盤/顯示器接口芯片。它能接收和識(shí)別來自鍵盤陣列的輸入數(shù)據(jù)并完成雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)13預(yù)處理，還能顯示數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)碼顯示器件進(jìn)行自動(dòng)掃描控制。是實(shí)現(xiàn) CPU 與鍵盤、LED 數(shù)碼顯示器之間進(jìn)行信息交換的一種專用芯片。8279 與 MCS－51 單片機(jī)的接口非常簡(jiǎn)單，因而在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 8279 芯片有 40 條引腳，由單一＋5V 供電。主要由以下幾個(gè)部分組成（1）I/O 控制和數(shù)據(jù)緩沖器；（2）控制和定時(shí)寄存器及定時(shí)控制部分；（3）掃描計(jì)數(shù)器；（4）回送緩沖器與鍵盤去抖動(dòng)控制電路；（5）FIFO(先進(jìn)先出)寄存器和狀態(tài)電路；（6）顯示器地址寄存器和顯示 RAM. A\D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 是 8 位逐次逼近性 A/D 轉(zhuǎn)換器。帶 8 個(gè)模擬量輸入通道，有通道地址譯碼鎖存器，輸出帶三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器。啟動(dòng)信號(hào)為脈沖啟動(dòng)形式。ADC0809 內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘電路，故 CLK 時(shí)鐘需外部輸入，允許范圍 500KHz～1MHz,典型值為 換需 66～73 個(gè)脈沖，大約 100～110 μs。 光電編碼盤光電編碼盤是將測(cè)得的角位移轉(zhuǎn)換成為相應(yīng)的電脈沖信號(hào)輸出的數(shù)字傳感器，本設(shè)計(jì)采用增量式光電編碼器來采樣轉(zhuǎn)速信號(hào)。增量式編碼器是專門了用來測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角位移的累計(jì)量。這里以三相編碼器為例來介紹增量式編碼器的工作原理及其結(jié)構(gòu)。增量式光電編碼器在圓盤上有規(guī)則地刻有透光和不透光的線條，在圓盤兩側(cè)安放發(fā)光元件和光敏元件。當(dāng)圓盤隨電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏元件接受的光增量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過整形后變成脈沖。碼盤上有向標(biāo)志，每轉(zhuǎn)一圈 z 相輸出一個(gè)脈沖。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤還提供相位相差 90176。的兩路脈沖信號(hào)。將 A、B 兩相脈沖中任何一相輸入計(jì)數(shù)器中，均可使計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。編碼盤輸出的 z 相脈沖用于復(fù)位計(jì)數(shù)器，每轉(zhuǎn)一圈復(fù)位一次計(jì)數(shù)器。編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向可以通過 D 觸發(fā)器的輸出信號(hào) Q 來判斷。整形后的 A、B 兩相輸出信號(hào)分別接到 D 觸發(fā)器的時(shí)鐘端和 D 輸入端，D 觸發(fā)器的 CLK 端在 A 相脈沖的上升沿觸發(fā)。由于A、B 兩相的脈沖相位相差 90176。，當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，B 相脈沖超前 A 相脈沖 90176。，觸發(fā)器總是在 B 脈沖為高電平時(shí)觸發(fā)，這時(shí) D 觸發(fā)器的輸出端 Q 輸出為高電平。當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，A 相雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)14脈沖超前 B 相脈沖 90176。，則 D 觸發(fā)器總是在 B 脈沖為低電平時(shí)觸發(fā)，這時(shí) Q 輸出端輸出為低電平，由此確定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)的精度和快速性對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能影響極大。為了在較寬的速度范圍內(nèi)獲得高精度和快速的數(shù)字測(cè)速，本設(shè)計(jì)使用每轉(zhuǎn) 1024 線的光電編碼器作為轉(zhuǎn)速傳感器，它產(chǎn)生的測(cè)速脈沖頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速有固定的比列關(guān)系，微機(jī)對(duì)該頻率信號(hào)采用 M/T 法測(cè)速處理。六、調(diào)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6．1 調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)模塊為了使微機(jī)控制系統(tǒng)各種硬件設(shè)備能夠正常運(yùn)行，有效實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)控制和管理，除了要設(shè)計(jì)合理的硬件電路，還必須要有高質(zhì)量的軟件支持。因此，用匯編或其他高級(jí)語(yǔ)言編寫電機(jī)微機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序，是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分重要的內(nèi)容。本系統(tǒng)采用 8051 單片機(jī)生成 PWM 信號(hào)，同時(shí)用 8051 代替了直流電動(dòng)機(jī)雙環(huán)調(diào)速裝置中的電流和轉(zhuǎn)速控制器。整個(gè)控制程序由主程序、外中斷服務(wù)程序、PI 運(yùn)算程序及各種輔助程序組成，程序總長(zhǎng)小于 4K 字節(jié)，運(yùn)行一遍的時(shí)間小于 。雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)15直流電機(jī)數(shù)字式雙閉環(huán)總體流程圖 主程序、中斷子程序和定時(shí)模塊主程序——完成實(shí)時(shí)性要求不高的功能，完成系統(tǒng)初始化后，實(shí)現(xiàn)鍵盤處理、刷新顯示、雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)16與上位計(jì)算機(jī)和其他外設(shè)通信等功能。初始化子程序——完成硬件器件工作方式的設(shè)定、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和變量的初始化等。主程序流程圖 初始化子程序啟動(dòng)定時(shí)子程序完成向 8253 送時(shí)間常數(shù)，啟動(dòng) 8253 定時(shí)的功能。其流程圖如下圖：?jiǎn)?dòng)定時(shí)子程序主 程 序系 統(tǒng) 初 始 化鍵 處 理刷 新 顯 示系 統(tǒng) 初 始 化設(shè) 定 定 時(shí) 器 、 PWM、數(shù) 字 測(cè) 速 工 作 方 式參 數(shù) 及 變 量初 始 化設(shè) 定 I/O、 通 信 接 口 及顯 示 、 鍵 盤 工 作 方 式返 回?cái)?shù) 據(jù) 通 信有 鍵 按 下 嗎 ？ YN雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)17中斷服務(wù)子程序完成實(shí)時(shí)性強(qiáng)的功能，如故障保護(hù)、PWM 生成、狀態(tài)檢測(cè)和數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)等,中斷服務(wù)子程序由相應(yīng)的中斷源提出申請(qǐng)，CPU 實(shí)時(shí)響應(yīng)。當(dāng)故障保護(hù)引腳的電平發(fā)生跳變時(shí)申請(qǐng)故障保護(hù)中斷，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)均采用定時(shí)中斷。三種中斷服務(wù)中，故障保護(hù)中斷優(yōu)先級(jí)別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級(jí)別最低。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷 電流調(diào)節(jié)中斷 故障保護(hù)中斷服務(wù)子程序框圖 服務(wù)子程序框圖 服務(wù)子程序框圖 當(dāng)故障保護(hù)引腳的電平發(fā)生跳變時(shí)申請(qǐng)故障保護(hù)中斷，而轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和電流調(diào)節(jié)均采用定時(shí)中斷。三種中斷服務(wù)中，故障保護(hù)中斷優(yōu)先級(jí)別最高，電流調(diào)節(jié)中斷次之，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中斷級(jí)別最低。保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)讀 入 轉(zhuǎn) 速 給 定計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn) 速 調(diào) 節(jié)允 許 測(cè) 速中 斷 返 回恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)保 護(hù) 現(xiàn) 場(chǎng)讀 入 電 流 反 饋電 流 調(diào) 節(jié)PWM生 成啟 動(dòng) A/D轉(zhuǎn) 換中 斷 返 回恢 復(fù) 現(xiàn) 場(chǎng)封 鎖 PWM輸 出分 析 、 判 斷故 障 原 因顯 示 故 障原 因故 障 報(bào) 警等 待 系 統(tǒng)復(fù) 位雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)18七、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過本次實(shí)訓(xùn)，讓我真正了解了雙閉環(huán)直流電動(dòng)機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。這是一個(gè)具有極好的運(yùn)行和控制性能,在工業(yè)生產(chǎn)中占有相當(dāng)?shù)谋壤目刂葡到y(tǒng)。我覺得這次不僅僅是完成一次老師布置的任務(wù)，也是我大學(xué)生涯中的一次突破。把理論用于實(shí)踐，鍛煉了自己的動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。這次實(shí)訓(xùn)用到了我們?nèi)晁鶎W(xué)的知識(shí)，將電機(jī)自動(dòng)控制與單片機(jī)相結(jié)合，通過編寫程序來達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)行的目的。不僅考核了我們電機(jī)知識(shí)還考核了我們的編程能力。在蘇老師和凌老師的細(xì)心講解與分析下，再加上翻閱大量資料，我終于完成了這次實(shí)訓(xùn)。雖然論文中仍有不足，但我相信，在以后的學(xué)習(xí)中，我能努力做到完善。本次實(shí)訓(xùn)不僅是對(duì)自己的一次鍛煉，也是對(duì)自己的一次挑戰(zhàn)。對(duì)自己各方面的能力都有所提高。通過這次實(shí)訓(xùn)，我找到了我的人生坐標(biāo)，我將繼續(xù)努力向這個(gè)方向前行。參考文獻(xiàn). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，機(jī)械工業(yè)出版社， 第 3 版. 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，中國(guó)電力出版社，2022. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)，人民郵電出版社，2022. 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，機(jī)械工業(yè)出版社，1