【正文】 AD 轉(zhuǎn)換 MOV DPTR， 087FdH ；送端口地址 MOVX ﹫ DPTR， A ；啟動(dòng) AD574A LOOPa:JB ,LOOP a ；檢測 口 INC DPTR ；使 R/C 為 1 MOVX A,﹫ DPTR ；讀取 8 位數(shù)據(jù) MOV I1 A INC I1 。并在 4位 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。并在 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。經(jīng)過學(xué)習(xí) ，使我對 51 單片機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，對一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要如何入手有了更加深刻的體會(huì)。 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。而增量式只需計(jì)算增量，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對控制量計(jì)算的影響較小。 增量式 PID 控制算法與位置式 PID 算法（式 ）相比，計(jì)算量小的多，因內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 29 此在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 28 第 三 章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì) PID 控制算法 原理及 流程圖 所謂增量式 PID 是指 數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 Δku 。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(gè) 8 位 I/O 口進(jìn)行動(dòng)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(gè) 8 位口（稱為段碼輸出）。 動(dòng)態(tài)顯示方式：動(dòng)態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。如圖 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 25 3020T 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(shí)，就會(huì)不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。穩(wěn)壓器 7807905 分別提供 +5V、 5V 電壓， 781 7915 分別提供 +15V、 15V 電壓。比如常用的 L293D、 L298N、 TA7257P、 SN754410 等。（與本節(jié)前面的示意圖一樣，圖 所示也不是一個(gè)完整的電路圖，特別是圖中與門和三極管直接連接是不能正常工作的。 基于上述原因，在實(shí)際驅(qū)動(dòng)電路中通常要用硬件電路方便地控制三極管的開關(guān)。當(dāng)三極管 Q2 和 Q3 導(dǎo)通時(shí)，電流將從右至左流過電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)沿另 一方向轉(zhuǎn)動(dòng)（電機(jī)周圍的箭頭表示為逆時(shí)針方向）。例如，如圖 所示，當(dāng) Q1 管和 Q4 管導(dǎo)通時(shí)，電流就從電源正極經(jīng) Q1從左至右穿過電機(jī)，然后再經(jīng)Q4回到電源負(fù)極。 如圖 所示， H 橋式電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括 4 個(gè)三極管和一個(gè)電機(jī)。 本設(shè)計(jì)采用 H 橋驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 來實(shí)現(xiàn) PWM 電機(jī)調(diào)速。 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。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各 i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。其輸出電流 i(t)對不同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖 。沖量指窄脈沖的面積。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 19 。30 mV VOM 磁 失 調(diào) 電壓 IPN→0 177。12～ 177。4 0 0 ～177。 這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。如圖 所示是 CS3020 的外形圖，將有字面對準(zhǔn)自己，三根腳從左右 分別是 Vcc，地，輸出。與 LF398 結(jié)構(gòu)相同的還有 LF198/LF298 等，都是由場效應(yīng)管構(gòu)成 ，具有采樣速度高，保持電壓下降慢和精度高等特點(diǎn)。通過這 12 條數(shù)據(jù)總線向外輸出 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 [13]. Pin13(10V IN)—— 10V 量程模擬電壓輸入端。 [9]. Pin9(AGND)—— 模擬地端。 [5]. Pin5(R/C)—— 讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端。 [3]. Pin3(CS )—— 片選端。 10V兩檔四種 ⑤電源電壓：177。 AD574A 主要功能特性如下： ①分辨率： 12 位 ②非線性誤差：小于177。它可以和 16位 CPU 相連接，也可以和 8 位 CPU 相連接。每一組 PWM 波用來控制一個(gè)電機(jī)的速度，而另外兩個(gè) I/O 口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡單，電路也很簡單，一個(gè)芯片內(nèi)包含有 8 個(gè)功率管，這樣簡化了電路的復(fù)雜性，如圖所示 IOB IOB11 控制第一個(gè)電機(jī)的方向， IOB8 輸入的 PWM 控制第一個(gè)電機(jī)的速度； IOB1 IOB13 控制第二個(gè)電機(jī)的方向， IOB9 輸入 的 PWM 控制第二個(gè)電機(jī)的速度。 由表 可知 EnA 為低電平時(shí)， 電機(jī)停止運(yùn)行 ，當(dāng) EnA 為 PWM 時(shí) ，輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 4腳 VS 接電源電壓， VS 電壓范圍 VIH 為＋ 2． 5～ 46 V。 圖 給出了 74HC373 芯片引腳結(jié)構(gòu)。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)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。下表為 A A0 配合 RD、 WR及 CS 的控制狀態(tài)表。 ⑧ PC0～ PC7:端口 C輸入輸出線，一個(gè) 8 位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器， 一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 ④ WR:寫入信號，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí) ,即 /WR=0 且 /CS=0 時(shí) ,允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。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 。但本設(shè)計(jì)需外擴(kuò)I/O 接口，因此采用 8255 擴(kuò)展外部 I/O 口。在這種情況下，復(fù)位后這些單元數(shù)值總是“ 0”。 （ 4） AT89C52 特殊功能寄存器 在 AT89C52片內(nèi)存儲器中， 80HFFH共 128個(gè)單元為特殊功能寄存器（ SFE ) 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） 6 ⑩ EA/VPP：外部訪問允許。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位．可禁止 ALE 操作。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳 出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 FLASH 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和一些控制信號。 ⑤ P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL邏輯電路。 ④ P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， Pl的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 ③ P0： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 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(gè)可編程 I/0 口線 ⑧ 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器 ⑨ 8 個(gè)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(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。圖 給出了At89C52 的芯片引腳結(jié)構(gòu)。并在 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。用 4*3 鍵盤輸入有關(guān)控制信號及參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、速度調(diào)節(jié)。 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(jì)、程序設(shè)計(jì)等方面的問題。由于直流電動(dòng)機(jī)具有優(yōu)良的起、制動(dòng)性能，宜 于 在廣泛范圍 內(nèi)平滑調(diào)速。并在 4 位 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。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 ?；趩纹瑱C(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高 ，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響。其控制軟件能夠進(jìn)行邏輯判斷和復(fù)雜運(yùn)算。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的 PWM直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)以 AT89C52單片機(jī)為核心，以 2A、 1000r/min 小 直流電機(jī)為控制對象，以 L298N 為 H 橋驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)速度、電流反饋雙閉環(huán)。 關(guān)鍵詞 ：單片機(jī)、直流電機(jī)、 PWM、 PID 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明說（畢業(yè)論文） II Based on SCM PWM dc speed control system design Abstract With the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and plex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, highlevel elevator is widely used in the fields. The design is based on single chip microputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small doublea dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiespared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive amp。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。該系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速性能好，性能價(jià)格比高，真正實(shí)現(xiàn)了直流調(diào)速系統(tǒng)的高精度控制。并在 4 位 LED 上實(shí)時(shí)顯示輸入?yún)?shù)及動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)速。因此整個(gè)系統(tǒng)大致包括五部分：單片機(jī)、顯示電路、鍵盤電路、驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路。 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。同時(shí)， AT89c52 可降至 OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電 工 作模式。作為輸出口用時(shí)．每位能