【正文】 按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi) “ 接通 ” 和 “ 斷開(kāi) ” 時(shí)間的長(zhǎng)短。 整體電路設(shè)計(jì) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 7 頁(yè) 共 41 頁(yè) 整體理論 單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。文章中采用了專(zhuān)門(mén)的芯片組成了 PWM 信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，然后通過(guò)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒(méi)有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代 控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無(wú)諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)將會(huì)成為 PWM 控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。 研究方法 本文主要研究了利用 MCS51 系列單片機(jī) ， 通過(guò) PWM 方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法。單片機(jī)的應(yīng)用解決了這個(gè)問(wèn)題的一部分，誤差可由許多完善的算法來(lái)解決，而且減小了硬件的復(fù)雜性。 選題的目的和意義 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速應(yīng)用于實(shí)際中各個(gè)方面，工業(yè)，家電等，因?yàn)樗軌蛟谝粋€(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速。它來(lái)源于電力電子的橋式電路，通過(guò)單片機(jī)可進(jìn)行簡(jiǎn)單的模擬，而將它們結(jié)合起來(lái)，由電力電子元件組橋進(jìn)行方向控制，而由單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 波控制晶閘管的門(mén)極。隨著電力電子技術(shù)和單片機(jī)的成熟應(yīng)用，使得直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變。而對(duì)于直流電機(jī)的控制，最流行的莫過(guò)于采用可控硅裝置向電動(dòng)機(jī)供電，即 KZ— D拖動(dòng)系統(tǒng)。在軟件方面 ，文章中詳細(xì)介紹了 PID運(yùn)算程序，初始化程序等的編寫(xiě)思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。此外，本文中還采用了芯片 IR2110 作為直流電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速功率放大電路的驅(qū)動(dòng)模塊，并且把它與延時(shí)電路相結(jié)合完成 了在主電路中對(duì)直流電機(jī)的控制。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 直流電機(jī) PID 調(diào)速系統(tǒng) II 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 所在院 (系 ) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 2021 年 5 月 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 1 頁(yè) 共 41 頁(yè) 直流電機(jī) PID 調(diào)速 系統(tǒng) [摘 要 ]本文主要研究了利用 MCS51系列單片機(jī)控制 PWM信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流 電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。文章中采用了專(zhuān)門(mén)的芯片組成了 PWM 信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，并且對(duì) PWM 信號(hào)的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過(guò)軟件編程對(duì) PWM 信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號(hào)波形等均作了詳細(xì)的闡述。另外，本系統(tǒng)中使用了霍爾元件 對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)濾波電路后，將測(cè)量值送到 單片機(jī) ，并且最終作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行 PID運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)速度的控制。 [關(guān)鍵字 ]： PWM 信號(hào)；霍爾元件； PID 運(yùn)算 The Design of Direct Current Motor speed Regulation System Based On SCM XuHuanhuan 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 2 頁(yè) 共 41 頁(yè) (Grade09,Class02, Major Automation , Electrical Engineering Dept,Shaanxi University of Technology,Hanzhong723003,Shaanxi) Tutor:WangChunxia Abstract:This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS51 singlechip puter to control the speed of a . motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of . motor. What’s more, hall element is used in this system to measure the speed of . motor. The result of the measurement is sent to MCS51 singlechip puter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the singlechip puter and participates in a PIDcalculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it.. Key words: PWM signal， hall element， PID calculation 目錄 1. 引言 ???????????????????????? 6 開(kāi)發(fā)背景 ???????????????? ?? ??? 6 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 3 頁(yè) 共 41 頁(yè) 選題的目的和意義 ???????????????? ? 6 研究方法 ??? ???????????????? ?? 6 2. 硬件電路設(shè)計(jì) ?????????????????? ?? 7 整體電路設(shè)計(jì) ???? ?????????????? ? 7 整體理論 ??????? ????? ????? ? 7 整體簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖 ???????? ???? ??? 7 系統(tǒng)電源 ???????????????? ???? ? 8 直流電機(jī)的調(diào)速原理 ??????????????? ? 8 單片機(jī) ????????????????????? ? 9 8052 單片機(jī)的基本組成 ?????????? ? 9 本次設(shè)計(jì)各端口利用情況 ????????? ? 9 單片機(jī) 的擴(kuò)充需要 ???????? ???? ? 10 地址鎖存 器 ????????? ?? ?? ? 10 程序存儲(chǔ)器 ??????? ????? ?? 11 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ?????????? ?? ?? 11 單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析 ??????? ? ? 12 霍爾元件測(cè)速電路 ?????????? ???? ?? 13 霍爾原理 ???????????? ?????? 13 霍爾元件測(cè)速圖 ??????????? ???? 14 霍爾矩形波濾波電路 ??? ????? ????? 15 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 ?????? ?????????? 15 功率放大芯片的要求及選取 ????? ???? ? 16 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 4 頁(yè) 共 41 頁(yè) 設(shè)計(jì)要求 ?????????? ????? 16 芯片選取 ????????? ?????? 17 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖 ???????? ??????? 19 驅(qū)動(dòng)過(guò)程分析 ?????????? ?????? 19 鍵盤(pán)電路 ?????????? ???????? ?? 22 獨(dú)立式鍵盤(pán)連接原理 ????????? ?? ?? 22 連接圖 ???????????????? ??? 22 計(jì)數(shù)器電路 ??????????????? ??? ? 23 測(cè)量頻率法???????????????? ? 23 帶同步控制的頻率測(cè)量??????????? ? 24 3. 軟件設(shè)計(jì) ?????????????????? ?? ? 24 軟件設(shè)計(jì)整體理論 ????????? ????? ??? 24 控制器公式分類(lèi)?????????? ????? 24 控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與圖形解釋???????? ? 25 參數(shù)的調(diào)整???????????????? ? 29 PID 的增量算法?????????? ????? 30 軟件設(shè)計(jì)流程圖 ??????? ???????? ??? 31 軟件具體程序設(shè)計(jì) ????????? ????? ??? 32 4. 系統(tǒng)調(diào)試 ?????????????????? ??? 35 軟件調(diào)試 ????????????? ??????? 35 系統(tǒng)仿真 ?????????? ??? ?? ????? 36 5. 結(jié)束語(yǔ) ?????????????????? ??? ? 38 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 5 頁(yè) 共 41 頁(yè) 致謝 ?????????????????? ????? 39 參考文獻(xiàn) ?????????????????? ??? 40 1. 引言 開(kāi)發(fā)背景 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁(yè) 共 41 頁(yè) 電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代的工業(yè)中，是主要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，尤其是直流電動(dòng)機(jī)，由于它的平滑調(diào)速性和結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)單，使其成為許多電器，如洗衣機(jī)，電梯等的驅(qū)動(dòng) 。起初的控制系統(tǒng)是發(fā)電 機(jī) — 電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)?shù)谋恐?。?PWM 脈寬調(diào)制，是現(xiàn)在應(yīng)用最成熟的方法。調(diào)節(jié)占空比就能夠控制電機(jī)的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。但是早起以模擬元件為控制裝置的系統(tǒng)，由于模 擬元件本身的缺陷，導(dǎo)致硬件復(fù)雜，功能簡(jiǎn)單，不靈活，誤差大，無(wú)法實(shí)行精確的調(diào)速。使得直流調(diào)速逐步由模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，使直流調(diào)速進(jìn)入一個(gè)更加智能與可靠的新階段。PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。 本文就是利用這種控制方式來(lái)改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。利用 霍爾元件測(cè)速電路 測(cè)得電機(jī)速度，經(jīng)過(guò)濾波電路得到直流電壓信號(hào)，把電壓信號(hào)反饋給單片機(jī)，在內(nèi)部進(jìn)行 PID運(yùn)算，輸出控制量完成閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速控制。PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的