【正文】 鑒于本水平有限，有不對之處，望包涵，多多指教。 4 總結(jié)與展望 本設(shè)計對基于單片機的 PWM調(diào)速系統(tǒng)做了一個粗淺的探討。在這些單片機中我們只要通過初始化設(shè)置，就能使其 PWM 輸出口自動輸出 PWM 脈沖波，只有在改變占空比時 CPU才進行干預(yù)。 方法三： 軟件模擬法。 它是最早期的方式。我們把一個正弦半波分成 N份，看做 N個相連的脈沖序列，等寬但不等幅；我們再用等幅不等寬的矩形脈沖來表示代替這個正弦半波，有 圖 可知，它們面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。沖量指窄脈沖的面積，效果基本相同，是指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同。在 PWM 控制技術(shù)中，讓功率器件按一個固定頻率工作在“開”與“關(guān)”兩個狀態(tài)，即開關(guān)飽和和導(dǎo)通狀態(tài)。 3． 4． 2 行列式鍵盤輸入模塊的程序流程圖 圖 行列式鍵盤程序流程圖 關(guān)于鍵盤輸入模塊的 C 語言源代碼，見附錄 1。這樣可以有效對按鍵動作進行消抖。先使某行值為“ 0”。 3． 3． 2 128?64LCD 顯示器的顯示子程序流程圖 （ a） （ b） 圖 (a)寫入 16? 16漢字程序流程圖 (b)寫入 8? 16 程序 流程圖 關(guān)于顯示模塊的 C 語言源代碼，見附錄 1。 (7) 列地址設(shè)置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 Yaddress（ 0~63） 列地址是 DDRAM 的列地址。操作每 完成一個列地址， 列地址計數(shù)器加 1. (4) 顯示開關(guān)設(shè)置 D/I R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 D 當(dāng) D=1 時，開顯示；當(dāng) D=0 時，關(guān)顯示。 轉(zhuǎn)速計算公式： nv Nt? ? ( / )rs 18 60nv Nt??? ( / min)r 3． 2． 2 數(shù)字測速 系統(tǒng) 流程圖 （ a） （ b） （ c） 圖 (a)系統(tǒng)主程序流程圖 (b)外部中斷流程圖 (c)定時器中斷流程圖 關(guān)于數(shù)字測速模塊的 C 語言源代碼，見附錄 1。 3． 2 數(shù)字測速模塊 3． 2． 1 數(shù)字測速模塊的設(shè)計思想與算法 單片機接收從 光電編碼器的脈沖，然后進行數(shù)字運算，計算出當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速，最后將轉(zhuǎn)速值傳送給 LCD 顯示與 PID控制模塊。通過最優(yōu)控制理論可以證明， PID 控制能夠滿足非常多工業(yè)控制對象的控制要求。微分控制作用正比于偏差信號 ()et 的變化率，其特點是只對偏差 ()et 變化的速度起反應(yīng) ，對于固定不變的偏差，不會產(chǎn)生微分作用輸出。 圖 比例（ p）控制階躍響應(yīng) 15 積分控制的作用是將系統(tǒng)從零開始到當(dāng)前的偏差信號進行積累。 比例控制的作用是對于當(dāng)前的偏差信號 ()et 進行放大或者衰減后作為輸出的控制信號 。我們需要通過數(shù)值逼近的方法來 PID 控制規(guī)律的實現(xiàn)。 速度閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)可以對直流電機的調(diào)速范圍以及調(diào)速的精度進 行提高。若采用獨立式鍵盤勢必占 13 用大量的 I/O 口資源，所以方法一不予以采用。 行列式鍵盤由行線跟列線組成。 目前在鍵盤輸入模塊主要有以下兩種方法： 方法一：獨立式鍵盤。 128? 64LCD共有 20個引腳，其引腳分布如圖 ，其引腳功能如表 所示 11 圖 128? 64LCD液晶顯示器模塊引腳 圖 引腳 符 號 引 腳 功 能 引腳 符 號 引 腳 功 能 1 VSS 電源地 15 CS1 CS1=1 芯片選擇左邊 64*64 點 2 VDD 電源正 +5V 16 CS2 CS2=1 芯片選擇右邊 64*64 點 3 VO 液晶顯示驅(qū)動電源 17 /RST 復(fù)位（低電平有效） 4 RS H： 數(shù)據(jù)輸入； L： 指令碼輸入 18 VEE LCD 驅(qū)動負(fù)電源 5 R/W H： 數(shù)據(jù)讀??； L： 數(shù)據(jù)寫入 19 A 背光電源（ +） 6 E 使能信號。 將上訴兩種方法進行比較， LED 數(shù)碼管顯示器雖然在控制方面較為簡單，但 是占用的資源較多，且無法顯示本課題所需的信息量，所以方法一不予采用。 通過控制輸入顯示器的段碼信號來控制顯示器。而且，編碼盤還可提供相位相差 /2? 的兩路脈沖信號來判斷旋轉(zhuǎn)方向。 光電編碼器由光柵盤和光電檢測裝置組成。其工作原理將在下文詳述。 方法二：測速發(fā)電機。 2． 3 電機轉(zhuǎn)速采集電路設(shè)計 2． 3． 1 速度采集的原理及方法 本調(diào)速 系統(tǒng)中由于要將電機 當(dāng)前 采樣的速度與上次采樣的速度進行 比較， 計算出 偏差 ，然后 進行 PID 運算，因此速度采集電路 在 整個系統(tǒng) 中是 不可缺少的。當(dāng) IN1 端為 PWM 信號，而 IN2 端為低電平時，電機正轉(zhuǎn)；當(dāng) IN2 端為 PWM 信號，而 IN1 端為低電平時，電機反轉(zhuǎn) 。 L298 可驅(qū) 動 2個電機， OUT OUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2個電動機。 L298N 是一款由 SGS 公司生產(chǎn)的直流電機控制芯片。 此時，電流以從左往右的方向流過電機，從而使電機按順時針方向運轉(zhuǎn)。 2． 2 電機驅(qū)動電路設(shè)計 2． 2． 1 驅(qū)動電路原理介紹 在直流電機驅(qū)動方面，普遍應(yīng)用 H橋電路來實現(xiàn)對直流電機的調(diào)速 ，如圖 31。從計算機輸出地信號主要為：交流裝置功率半導(dǎo)體元器件的觸發(fā)信號，用于控制輸出電壓、 電流的頻率、幅值和相位信號，電機系統(tǒng)的運行和故障狀態(tài)指示信號，及上位機或系統(tǒng)的 通信信號等。到了 20 世紀(jì) 90 年代，單片機技術(shù)得到進一步發(fā)展，出現(xiàn)了 32位的單片機，它強大的功能已經(jīng)能使單片機全數(shù)字控制的交流調(diào)速系統(tǒng)性能和精度優(yōu)于模擬控制，功能更加完善，具有很強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，使電動機傳 動系統(tǒng)成為工廠自動化系統(tǒng)中的一級執(zhí)行機構(gòu)。它的性能特點有： 1內(nèi)部程序存儲器： 4KB； 3內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器： 128KB； 3外部 程序存儲器：可擴展到 64KB； 4外部數(shù)據(jù)存儲器：可擴展到 64KB； 5輸入 /輸出口線： 32 根（ 4個端口，每個端口 8根）； 6定時 /計數(shù)器： 2 個 16 位可編程的定時 /計數(shù)器； 7串行口：全雙工， 2根； 8寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器的 128B中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為 4個區(qū)，每個區(qū) 8個通用寄存器； 9中斷源： 5 個中斷源， 2個優(yōu)先級； 10 堆棧：最深 128B； 11布爾 4 處理器：就是處理器，對某些單元的某位做單獨處理； 12指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時鐘為 12MHz時）：大部分指令執(zhí)行時間為 1us，少部分指令執(zhí)行時間為 2us，只有乘、除指令的執(zhí)行時間為 4us。因為單片機的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)都是按工業(yè)控制的要求設(shè)計制作的，常用作于工業(yè)的檢測、控制裝置中，因此也稱作微控制器（ MicroController）或嵌入式控制器（ EmbeddedController）。 1 調(diào)速 系統(tǒng)總體設(shè)計 1． 1 系統(tǒng)總體 設(shè)計 說明 本文 設(shè)計了 一個直流電機的調(diào)速控制系統(tǒng)，以單片機為控制核心產(chǎn)生 PWM 信號對直流電機的供電電源進行控制從而達(dá)到調(diào)速目的。 本課題 設(shè)計是以 51 系列單片機為控制核心，產(chǎn)生占空比由數(shù)字 PID 算法控制的 PWM 2 脈沖信號實現(xiàn)對直流電機轉(zhuǎn)速的控制。它的控制手段、算法和方法 很多樣，作為最早發(fā)展起來的控制策略，模擬 PID 控制長期以來形成了典型的結(jié)構(gòu)，并且在參數(shù)整定較方便，能夠滿足一般控制的要求。 PWM 控制技術(shù)獲得了空前發(fā)展。 由于 PWM 控制技術(shù)的控制簡單、靈活和較好的動態(tài)響應(yīng)等優(yōu)點，而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式。 然而單片機作為一種可編程控制器，已經(jīng) 得到成熟的應(yīng)用。這類方法，控制功率小； 轉(zhuǎn)速較低時 ，收到磁飽和的限制；當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，收到換向火花和換向器結(jié) 構(gòu)強度的限制；而且， 由于勵磁線圈存在較大電感，導(dǎo)致了系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)較差。而對生產(chǎn)而言，電機調(diào)速是人們一直在研究的課題。s astatic this system , 128? 64LCDdisplay shows the current parameters of the motor、 the direction of rotation、 speed and Running time. Through the 4? 4 keyboard realized: digital PID parameters settings、 the direction of rotation settings、 speed setting、 start and stop. KEY WORDS digital PID。 同時利用光電編碼器將電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號反饋到單片機中，形成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)， 實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差的調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計。 人機界面采用 128?64LCD 顯示器顯示電機當(dāng)前的參數(shù)、正反轉(zhuǎn)狀態(tài)、轉(zhuǎn)速以及運行時間；通過 4?4鍵盤實現(xiàn)：數(shù)字 PID參數(shù)設(shè)置、 速度、 電機正反轉(zhuǎn)、加速、減速、啟動、停止。 astatic modulation。直到目前為止，電機調(diào)速方法十分多樣、普遍。 所以 ，此法應(yīng)用較少。而且基于單片機的直流電機調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注，且已有多樣的成果。 PWM 控制的基本思想很早就已被提出，但受制于電力電子器件的發(fā)展水平，在上世紀(jì)80 年代之前一直未能得到實現(xiàn)。到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種 PWM控制技術(shù)。但其缺點是一旦參數(shù)整定完畢后，在整個控制過程中將無法改變，然而在實際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場的系 統(tǒng)參數(shù)、環(huán)境溫度、濕度等客觀條件都會發(fā)生變化，這樣就是的控制系統(tǒng)難易達(dá)到最佳的控制效果。同時利用光電編碼器將電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號反饋到單片機中，形成轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，以達(dá)到轉(zhuǎn)速無