【正文】 r。最后進(jìn)行軟件編程、調(diào)試 。 本設(shè)計(jì)以 AT89S52 單片機(jī)為控制核心，按照控制要求，自動(dòng)地對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。 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。 I 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 題目 基于單片機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) II 摘 要 近年來(lái)由于微型機(jī)的快速發(fā)展，國(guó)外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達(dá)到實(shí)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 ，且 單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱之一。所 以微機(jī)數(shù)字控制系統(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(lái)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。 本數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 電機(jī) 轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高等特點(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 生產(chǎn)的需要。 and finally put through the software programmer, testing and puter simulation. The result of real time control indicates that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closedloop of electric current and rotate speed. This system also has the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread. In addition, its entire performance index is better than analog DC speed control system. As a result, the digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture. Key words: Single chip microputer control system check the rotational speed control the rotational speed IV 目錄 1 緒論 .............................................................................................................IV 選題背景 ............................................................................................1 選題的科學(xué)依據(jù)、意義 ....................................................................2 選題的研究?jī)?nèi)容 ................................................................................3 2 直流調(diào)速控制電路設(shè)計(jì) ..............................................................................4 控制電路總體設(shè)計(jì) ............................................................................4 控制器電路設(shè)計(jì) ................................................................................5 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) ...........................................................................6 A/D 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) ...................................................................8 D/A 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) .................................................................13 人機(jī)界面電路設(shè)計(jì) ................................................................15 觸發(fā)電路設(shè)計(jì) ........................................................................25 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ........................................................................29 電源電路設(shè)計(jì) .........................................................................30 3 直流調(diào)速控制主回路設(shè)計(jì) ........................................................................31 三相橋式全控整流電路設(shè)計(jì) ..........................................................31 反饋傳輸電路設(shè)計(jì) ..........................................................................33 保護(hù)電路設(shè)計(jì) ..................................................................................35 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................37 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì) ..........................................................................37 PID 的控制算法設(shè)計(jì) ........................................................................38 5 系統(tǒng)的抗干擾措施 ....................................................................................42 系統(tǒng)中系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì) ..............................................................42 系統(tǒng)的抗干擾措施主要方面 ..........................................................42 供電系統(tǒng)的抗干擾措施 ........................................................42 過(guò)程通道的抗干擾措施 ........................................................43 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................44 致謝 ................................................................................................................45 附錄 ................................................................................................................46 1 1 緒論 選題背景 在電氣時(shí)代的今天，電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化的生產(chǎn)和生活中起著十分重要的作用。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在有 90%以上的動(dòng)力源來(lái)自于電動(dòng)機(jī)?？梢?jiàn)，電動(dòng)機(jī)與人們的生活息息相關(guān)、密不可分。從這個(gè)意義上講，電動(dòng)機(jī)是最常用的運(yùn)動(dòng)源。因此，常常通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制。 對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制一般可分為簡(jiǎn)單控制和復(fù)雜控制兩種 :簡(jiǎn)單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、制動(dòng)和順序控制，這類控制可通過(guò)繼電器、可編程控制器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)；復(fù)雜控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩、電壓和電流等物理量進(jìn)行控制，而且有時(shí)往往需要非常精確。例如；事和宇航方面的雷達(dá)天線、火 炮瞄準(zhǔn)、慣性導(dǎo)航、衛(wèi)星姿態(tài)的控制等；業(yè)生產(chǎn)中的各種加工中心、專用加工設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、新型制衣機(jī)械、泵和壓縮機(jī)、工業(yè)軋機(jī)等設(shè)備的控制；公和商務(wù)設(shè)備中的磁帶機(jī)、繪圖儀、掃描儀、打印機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等設(shè)備的控制 。這 2 些設(shè)備中絕大多數(shù)采用的是直流電動(dòng)機(jī)，所以本課題在這里將研究采用單片機(jī)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行復(fù)雜控制。它有如下特點(diǎn)： （ 1）使電路更簡(jiǎn)單 :在模擬電路中，為了實(shí)現(xiàn)控制邏輯需要采用許多電子元件，電路比較復(fù)雜。 （ 2）可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的控制 :單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯運(yùn)算功能，運(yùn)算速度快、精度高，一般都有大容量的存儲(chǔ)單元，因此有能力實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制等。如果需要修改控制規(guī)律，一般不需要改變系統(tǒng)的硬件電路，只需要修改程序即可。 （ 4）無(wú)零點(diǎn)漂移，控制精度高 :數(shù)字控制不會(huì)出現(xiàn)模擬電路中經(jīng)常遇到的零點(diǎn)漂移問(wèn)題。 （ 5）多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作，提供人機(jī)界面 :新型單片機(jī)內(nèi)多嵌有各種總線，可以方便地進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)工作；能夠和上位機(jī)進(jìn)行通信，提供可視化人機(jī)界面，方便進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。這些 3 技術(shù)大大提高了電機(jī)控制器的靈活性、可靠性和抗干擾能力，又縮短了新型電機(jī)控制器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低了研發(fā)費(fèi)用，因而近年來(lái)發(fā)展很快。為滿足一次設(shè)計(jì)的需要，往往要花很大的力氣和時(shí)間去收集整理資料。 現(xiàn)在市場(chǎng)上通用的電機(jī)控制器大多采用單片機(jī)和 DSP。近年來(lái)出現(xiàn)了各種單片機(jī)，其性能得到了很大提高，價(jià)格卻比 DSP 低很多?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的廠家開(kāi)始采用單片機(jī)來(lái)提高產(chǎn)品性價(jià)比。 主要分為兩部分：控制回路設(shè)計(jì)部分和主回路設(shè)計(jì)部分。主 回路設(shè)計(jì)部分包括三相橋式全控整流電路部分和直流電動(dòng)機(jī)部分。 4 2 直流調(diào)速控制電路設(shè)計(jì) 控制電路總體設(shè)計(jì) 控制電路原理圖如圖 21所示 圖 21控制電路原理圖 控制電路以 AT89S52 為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制、檢測(cè)、顯示。8279 是一種可編程、顯示器接口芯片，能完成鍵盤(pán)輸入和顯示控制兩種功能。 2） 總線擴(kuò)展 6 圖 23 總線結(jié)構(gòu)圖 地址總線（ AB）地址總線寬度為 16 位，因此起其外部存儲(chǔ)器直接地址范圍為 64K 字節(jié)。 數(shù)據(jù)總線（ DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為 8 位，由 P0 供給。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng) 7 外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。 圖 25中，電容器 C0l， C02 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的 作用，其電容值一般在 530pF。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘 信 號(hào) 比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。 圖 25 內(nèi)部振蕩方式 圖 26 外部振蕩方式 由圖 26 可見(jiàn)，外部振蕩信號(hào)由 XTAL1 引入， XTAL2 接地。 8 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) （ 1）采樣 保持 為了能不失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)不小于輸入模擬信號(hào)的頻譜中最高頻率的兩倍，這就是采樣定理，即 ｆ s≥ fmax (21)