【正文】 詞 直流調(diào)速； PIC16F877； 雙閉環(huán) 。最后進(jìn)行軟件編程。 本設(shè)計(jì)介紹的是用一臺(tái) 75KW 的直流電動(dòng)機(jī)， PIC16F877 單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)。其控制軟件能夠進(jìn)行邏輯判斷和復(fù)雜運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)不同于一般線性調(diào)節(jié)的最優(yōu)化、自適應(yīng)、非線性、智能化等控制規(guī)律。 LANZHOUUNIVERSITY OF TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 基于 PIC 單片機(jī)的直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 答辯日期 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 近年來，由于微型機(jī)的快速發(fā)展，國內(nèi)外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達(dá)到使用階段。由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(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。所以微機(jī)控制系統(tǒng)在各個(gè)方面的性能都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬控制系統(tǒng)且應(yīng)用越來越廣泛。特點(diǎn)是用單片機(jī)取代模擬觸發(fā)器、電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器及邏輯切換等硬件設(shè)備。實(shí)時(shí)控制結(jié)果表明，本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電流和轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)的恒速調(diào)節(jié)，并且具有結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，成本低，易推廣等特點(diǎn)，而且各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)于模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，從而能夠?qū)嶋H的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) Abstract In recent years, Domestic diplomacy DC system due to the rapid development of microputers, digital has reached the stage to use. As the microprocessor as the core digital control system hardware circuit high degree of standardization, low production costs, and not affected by the device temperature drift. The control software logic and plex operations can be different from the general linear regulator optimized, adaptive, nonlinear, and intelligent control law. The microputer control system in all aspects of performance far superior to the analog control system and more widely. This design introduces a 75KW DC motor, constitute a PIC16F877 microcontroller digital DC speed control system. Feature is replaced with singlechip analog triggers, current regulator, speed regulator and logic switching hardware. Finally, the software programming. Realtime control results show that the digital DC speed control system to achieve a constant speed adjustment of the current and speed closedloop, and has a simple structure, high control accuracy, low cost, easy promotion, but the performance is better than analog DC tune speed system, allowing the practical application to the production life, to meet the needs of modern production. Keyword DC speed control； PIC16F877； Double Closed Loop 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 Abstract 第一章 緒論 ??????????????????????????????? 1 課題背景 ?????????????????????????????? 1 數(shù)字化 直流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ???????????????????? 1 調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必要性 ?????????????????????? 2 設(shè)計(jì) 任務(wù) ??????????????????????????????? 2 第二章 方案比較與選擇 ?????????????????????????? 3 直流調(diào)速用可控直流電源 ??????????????????????? 3 方案比較 ??????????????????????????????? 3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ????????????????????????????? 3 數(shù)字控制雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) ????????????????? 4 第三章 雙閉環(huán)邏輯無環(huán)流調(diào)速系統(tǒng)的分析 ?????????????????? 6 直流調(diào)速的基本原理 ?????????????????????????? 6 單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) ?????????????????????????? 7 閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 ???????????????????? 7 開環(huán)系統(tǒng)機(jī)械特性和閉環(huán)系統(tǒng)靜特性的關(guān)系 ?????????????? 8 單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ???????????????????? 9 單環(huán)無靜差調(diào)速系統(tǒng) ???????????????????????? 11 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其靜特性 ???????????? 12 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成 ???????????????? 12 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特 ?????????????????? 13 各變量的穩(wěn)定工作點(diǎn)和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計(jì)算 ????????????????? 14 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析 ?????????????????? 14 雙閉環(huán)直流控制系統(tǒng)的起動(dòng)過程分析 ???????????????? 14 動(dòng)態(tài)抗擾性能分析 ???????????????????????? 16 轉(zhuǎn)速和電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用 ??????????????????? 16 邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng) ?????????????????????? 17 邏輯控制無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的組成和工作原理 ???????????? 17 無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié) ???????????????????????? 17 第四章 PIC16F877 單片機(jī)概述 ?????????????????????? 19 單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用 ????????????????????????? 19 單片機(jī)的歷史發(fā)展概況 ??????????????????????? 19 單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì) ?????????????????????????? 19 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ????????????????????????? 20 PIC16F877 單片機(jī)簡介 ???????????????????????? 21 PIC16F877 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ???????????????????? 21 PIC16F877 單片機(jī)的引腳說明 ??????????????? ????? 25 PIC16F877 單片機(jī)存儲(chǔ)器概述 ???????????????????? 31 第五章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ????????????????????????? 33 三相全控橋數(shù)字觸發(fā)器設(shè)計(jì) ?????????????????????? 33 光 電編碼 盤碼及 M／ T 法進(jìn)行測(cè)速設(shè)計(jì) ?????????????????? 36 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 同步脈沖產(chǎn)生電路與脈沖功放電路設(shè)計(jì) ????????????????? 38 同步脈沖產(chǎn)生電路 ????????????????????????? 38 脈沖功放電路 ??????????????????????????? 39 擴(kuò)展電路 A????????????????????????????? 40 PCF8574 簡介 ??????????????????????????? 40 74LS07 簡介 ?????????????????????????? 40 單片機(jī)的鍵盤與 LED 顯示接口電路設(shè)計(jì) ???????????????? 41 單片機(jī)的時(shí)鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計(jì) ?????????????????? 42 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 ???????????????????????? 42 單片機(jī)的復(fù)位電路 ???????????????????????? 43 直流電源設(shè)計(jì) ???????????????????????????? 44 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算 ?????????????????????????? 45 采樣周期的選擇 ?????????????????????????? 45 數(shù)字 PI 調(diào)節(jié)器 ?????????????????????????? 45 電流環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)及離散化 ????????????????????? 46 速度環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)及離散化 ????????????????????? 46 第六章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ????????????????????????? 48 系統(tǒng)軟件流程圖 ??????????????????????????? 48 主程序設(shè)計(jì) ???????????????????????????? 48 M/T 法測(cè)速軟件設(shè)計(jì) ???????????????????????? 49 M/T 測(cè)速及速度環(huán)中斷服務(wù)程序 ?????????????????? 50 高分辨數(shù)字觸發(fā)器程序框圖 ???????????????????? 50 計(jì)算同步脈沖信號(hào) N 及電流環(huán)中斷程序 ???????????????? 52 系統(tǒng)軟件程序清單 ?????????????????????????? 53 第七章 參考文獻(xiàn) ? ??????????????????????????? 57 總結(jié) ?????????????????????????????????? 58 附錄 ?????????????????????????????????? 59 英語原文 ????????????????????????????????? 59 中文翻譯 ???????????????????????????????? 65 致謝 ?????????????????????????????????? 68蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 課題背景 近年來，由于以下三方面的原因，推動(dòng)了電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的迅猛發(fā)展。其二是電子器件的發(fā)展，帶來了拖動(dòng)控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)的重大變化。另外，集成運(yùn)算放大器和 眾多的 電子模塊的出現(xiàn)，不斷促進(jìn)了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化。 8位一 32位單片機(jī)的相繼出現(xiàn)并應(yīng)用于控制系統(tǒng)，使其結(jié)構(gòu)更加簡單，功能更強(qiáng)、可靠性更高。早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，隨著單片機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，直流傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制，由于單片機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便， 抗干擾能力強(qiáng)。而且通過系統(tǒng)總線全數(shù)字控制系統(tǒng)，能與管理計(jì)算機(jī)、過程計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程電控裝置進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化分級(jí)控制。 直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣的電氣傳動(dòng)裝置之一。 據(jù)估計(jì)，在交流調(diào)速?zèng)_擊直流調(diào)速的形勢(shì)下，全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)的出現(xiàn)，延 遲了直流電氣傳動(dòng)被取代的進(jìn)程大約十到二十年。特別是由于采用了 16位（或 32位）微處理器及其他先進(jìn)技術(shù)，使數(shù)字式直流調(diào)速裝置具有很高的精度、優(yōu)良的控制性能和強(qiáng)大的抗干擾能力，在國內(nèi)外已得到廣泛的應(yīng)用。 目前，國外主要電氣公司如瑞典的 ABB公司，德國的西門子公司， AEG公司，日本的三菱公司、東芝公司，美國的 GE 公司、西屋公司等，均已開發(fā)出全數(shù)字直流調(diào)速裝蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模板化的應(yīng)用產(chǎn)品供選用。應(yīng)用這類裝置，人們完全可以實(shí)現(xiàn)一些以前未有過的新的控制方法，使系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步的提高。