【正文】 目 錄摘 要 2ABSTRACT 3目 錄 4第1章 引 言 5 概況 5 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 5 要求 6 設(shè)計目的和意義 7第2章 方案論證和選擇 9 電機調(diào)速控制模塊 9 PWM調(diào)速工作方式 9 PWM調(diào)脈寬方式 9 PWM軟件實現(xiàn)方式 9第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 11 12 13第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 14 單片機選擇 14 14第5章 單片機系統(tǒng)綜合調(diào)試 17 PROTEUS設(shè)計與仿真平臺 17 PROTEUS設(shè)計與單片機傳統(tǒng)開發(fā)過程比較 18 仿真結(jié)果與分析 18結(jié)束語 21致 謝 22參考文獻 23附錄 24第1章 引 言 概況現(xiàn)代工業(yè)的電力拖動一般都要求局部或全部的自動化，因此必然要與各種控制元件組成的自動控制系統(tǒng)聯(lián)系起來，而電力拖動則可視為自動化電力拖動系統(tǒng)的簡稱。隨著近代電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，自動化電力拖動正朝著計算機控制的生產(chǎn)過程自動化的方向邁進。在大多數(shù)綜合自動化系統(tǒng)中，自動化的電力拖動系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成部分。特別對于小型企業(yè)，應(yīng)用適用技術(shù)的設(shè)備，不僅有益于獲得經(jīng)濟效益，而且能提高生產(chǎn)率、可靠性與柔性，還有易于應(yīng)用的優(yōu)點。在如今的現(xiàn)實生活中，自動化控制系統(tǒng)已在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，其中自動調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用則起著尤為重要的作用。現(xiàn)在電動機的控制從簡單走向復(fù)雜，并逐漸成熟成為主流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成為主流，脈寬調(diào)制技術(shù)表現(xiàn)出較大的優(yōu)越性：主電路線路簡單，需要用的功率元件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗和發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)快速響應(yīng)性能好，動態(tài)抗擾能力強；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率較高；近年來，微型計算機技術(shù)發(fā)展速度飛快，以計算機為主導(dǎo)的信息技術(shù)作為一嶄新的生產(chǎn)力，正向社會的各個領(lǐng)域滲透，直流調(diào)速系統(tǒng)向數(shù)字化方向發(fā)展成為趨勢。近30年來，電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動和改變著電機控制的面貌和應(yīng)用。在這以后，這種半控型功率器件一直主宰著電機控制市場。利用這種有自關(guān)斷能力的器件，取消了原來普通晶閘管系統(tǒng)所必需的換相電路，簡化了電路結(jié)構(gòu)，提高了效率，提高了工作頻率，降低了噪聲，也縮小了電力電子裝置的體積和重量。直流電機脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation簡稱PWM)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生于70年代中期。近十多年來，由于晶體管器件水平的提高及電路 技術(shù)的發(fā)展，同時又因出現(xiàn)了寬調(diào)速永磁直流電機，它們之間的結(jié)合促使PWM技術(shù)的高速發(fā)展，并使電氣驅(qū)動技術(shù)推進到一個新的高度。它以優(yōu)越的性能，滿足那些高速度、高精度隨動跟蹤系統(tǒng)的需求。如今，電子技術(shù)、計算機技術(shù)和電機控制技術(shù)相結(jié)合的趨勢更為明顯，促進電機控制技術(shù)以更快的速度發(fā)展著。進入21世紀(jì)后，可以預(yù)期新的更高性能電力電子器件還會出現(xiàn)，已有的各代電力電子元件還會不斷地改進提高。二、設(shè)計要求1）在系統(tǒng)中擴展直流電動機控制驅(qū)動電路L298，驅(qū)動直流測速電動機。3）設(shè)計一個4個按鍵的鍵盤。K2：“正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)”。K4:“減速”。在鍵盤上設(shè)置兩個按鍵直流電動機加速和直流電動機減速鍵。5）*測量并在LED顯示器上顯示電動機轉(zhuǎn)速（rpm）.6）實現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)速功能。2)使用定時器產(chǎn)生可控PWM波，定時時間建議為250us。系統(tǒng)主電路采用大功率GTR為開關(guān)器件、H橋單極式電路為功率放大電路的結(jié)構(gòu)。由定時器來產(chǎn)生寬度可調(diào)的矩形波。增加了系統(tǒng)的靈活性和精確性，使整個PWM脈沖的產(chǎn)生過程得到了大大的簡化。在設(shè)計中，采用了PWM技術(shù)對電機進行控制，通過對占空比的計算達(dá)到精確調(diào)速的目的。 第2章 方案論證和選擇選擇電動機參數(shù)：額定電壓：6V 額定轉(zhuǎn)速：6000rpm 減速比：1：空載轉(zhuǎn)速：128rpm 10ms/轉(zhuǎn) 電機調(diào)速控制模塊方案一：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動機的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。更主要的問題在于一般電動機的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應(yīng)時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。用單片機控制三極管使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速。兼于方案三調(diào)速特性優(yōu)良、調(diào)整平滑、調(diào)速范圍廣、過載能力大，因此本設(shè)計采用方案三。調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。方案一：采用定時器做為脈寬控制的定時方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個us。故采用方案一。驅(qū)動電路部分采用了以GTR為可控開關(guān)元件、H橋電路為功率放大電路所構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)。根據(jù)硬件系統(tǒng)電路設(shè)計框圖，對各部分模塊的原理進行分析，編寫個子模塊程序，最終將其組合。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。一般按鍵在按下的時候有抖動的問題，即鍵的簧片在按下時會有輕微的彈跳，需經(jīng)過一個短暫的時間才會可靠地接觸。因此，在程序中要考慮防抖動的問題。這可通過調(diào)用子程序來解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時，調(diào)用幾次顯示子程序也能同時達(dá)到消除抖動的目的。功能強大AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。在進行單片機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。鍵盤向單片機輸入相應(yīng)控制指令，另一口輸出高電平，驅(qū)動H型橋式電動機控制電路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。速度分4檔，快慢與電動機所處速度級快慢一一對應(yīng)。PWM（脈沖寬度調(diào)制）是一系列周期固定、占空比可調(diào)的脈沖系列，由于每個脈沖的高電平時間和低電平時間之和必須等于周期數(shù)，所以輸出電平的維持時間必須由定時器來控制。軟件主要由3部分組成：主程序、鍵盤掃描程序、中斷處理程序。 主程序流程圖定時中斷處理程序采用定