基于單片機的直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文終稿-在線瀏覽
2024-09-11 17:01本頁面
【正文】 ..................... 18 波形分析 ...................................................... 18 結(jié) 論 ............................................................. 21 致 謝 ............................................................. 22 參考文獻 ........................................................... 23 第 1 頁 共 23 頁 1 引言 隨著計算機和電力電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的廣泛應(yīng)用，使自動化技術(shù)得到了較大的發(fā)展。特別對于現(xiàn)代小型企業(yè)，應(yīng)用先進的設(shè)備 ，不僅可以獲得更多經(jīng)濟效益，而且還能提高可靠性、生產(chǎn)率。大家 生活中 熟悉的錄音機、錄相機、電唱機、電子計算機等，都 使用著 直流電機。由原來采用的晶閘管，到后來采用了雙向可控硅。到 70 和 80 年代， GTO 晶閘管、 IGBT等全控型功率元件的出現(xiàn)，取代了以前普通晶閘管系統(tǒng)所需要的 換相電路，使電路結(jié)構(gòu)更加簡化，并且提高了其工作頻率，縮小了控制裝置的重量和體積。 直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展產(chǎn)生于 70 年代的中期。近幾年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及永磁直流電機的出現(xiàn)，它們之間的結(jié)合促使 PWM 技術(shù)的高速發(fā)展，并使電機驅(qū)動技術(shù)推進到一個新的高度。它滿足那些高精度、高速度控制系統(tǒng)的要求。 研究的目的和意義 直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速精度高 ,控制簡單 , 范圍廣 ,在調(diào)速傳動 系統(tǒng)中 長期以來占 有 統(tǒng)治地位。 其優(yōu)點有：控制手段 比較 靈活方便 ,抗干擾 的 能力 較 強。 PWM 技術(shù)的優(yōu)越型得到了廣泛認可：主電路簡單，使用的功率元件少；開關(guān)頻率高，諧波少，電機損耗和發(fā)熱都比較??；其調(diào)速范圍寬；其快速響應(yīng)性能比較好，抗擾能力比 較強。 本文的主要工作 本文主要通過介紹了一種基于 STC89C52RC 單片機產(chǎn)生 PWM 波對直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，并對電路中的重要子系統(tǒng)組成及作用做了詳細分析。 系統(tǒng)的任務(wù)分析 該系統(tǒng)的實現(xiàn)， 主要需要通過單片機最小系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、測速系統(tǒng)、液晶顯示系統(tǒng)以及相應(yīng)的鍵盤模塊等幾個子系統(tǒng)組成。 圖 電機調(diào)速系統(tǒng)框圖 該硬件系統(tǒng)主要設(shè)計難點主要在于：調(diào)速系統(tǒng)和測速顯示系統(tǒng)兩個部分，其中調(diào)速系統(tǒng)主要包括 PWM模擬發(fā)生器模塊和驅(qū)動電路模塊以及鍵盤模塊；測速顯示系統(tǒng)主要包括測速模塊和 1602液晶顯示模塊。 單片機選型 單片機是單片微型計算機的簡稱，是指在一塊芯片上集成了中央處理器 CPU、程序存儲器 ROM 或 EPROM、定時器、隨機存儲器 RAM、中斷控制器以及串行和并 第 3 頁 共 23 頁 行 I/O 接口等部件，組成了一個完整的微型計算機。 該系統(tǒng)主要包括 PWM 產(chǎn)生部分、鍵盤、顯示、通訊、測速反饋等設(shè)備，完成對直流電機速度的控制。其內(nèi)部配置了 8KB 的 Flash Memory ，無須擴展外部存貯器。該單片機價格低廉，使用方便。 第 4 頁 共 23 頁 時鐘 電路主要分為外部方式的時鐘電路和內(nèi)部方式的時鐘電路 。晶體振蕩頻率 常使用 12MHz，頻率 的 微調(diào)作用 一般是通過改變 電容值的大小 ， 電容值 一般 在 5～ 30pF 這個區(qū)間內(nèi) 選擇。外部振蕩信號， 我們 一般 使用 方波信號 ，其 頻 率 一般 低于 12MHz。 （ a）內(nèi)部方式時鐘電路 （ b）外部方式時鐘電路 圖 時鐘電路 復(fù)位電路 計算機在啟動前需要復(fù)位，使系統(tǒng)從初始狀態(tài)開始工作。如果此腳一直處于高電平，則單片機始終維持在復(fù)位狀態(tài)，只有當(dāng)RST 變成低電平后，才退出復(fù)位，程序繼續(xù)向下執(zhí)行。 （ 2）復(fù)位 電路 單片機的 復(fù)位信號是高電平 信號 有效，持續(xù) 24 個 的 振蕩周期以上 為單片機復(fù)位電路 有效時間。 復(fù)位 電路主要 有上電自動復(fù)位 和 按鍵手動復(fù)位兩種 。 按鍵手動復(fù)位 通常 有脈沖方式和電平方式兩種。 按鍵脈沖復(fù) 位 主要 是 通過 利用 RC 微分電路產(chǎn)生正脈沖 從而 實現(xiàn) 復(fù)位功能 ，如圖 （ c）所示。 電源接口模塊 在單片機最小系統(tǒng)板上設(shè)計了電源接口模塊，此模塊主要為 4 個 電源插口，電源插口均為并聯(lián)方式連接，其中 J1 為電源輸入端， J2J4 可為其他模塊提供電源。 電源系統(tǒng)的電 路主要由 12V 交流輸出、橋式整流、濾波和 7805 穩(wěn)壓電源組成。濾波電路主要由電容組成，其目的是將脈動電壓的紋波濾除去，從而得到較平滑的直流電。 用 78/79 系列 芯片 組成穩(wěn)壓電源 需要的 外圍元件少 ,電路內(nèi)部還有過流、過 第 6 頁 共 23 頁 熱及調(diào)整管 等 保護電路 。 圖 電源模塊電路 電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 該系統(tǒng)的主要功能是使用單片機產(chǎn)生 PWM 波驅(qū)動驅(qū)動模塊，使電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等功能。 直流電機轉(zhuǎn)速： ??? e aaaC RIUn (1) 由式（ 1）可知 : 勵磁控制法主要是控制磁通 ? 的大小， 其主要特點有：控制的功率比較小，電機不但在低速狀態(tài)下會出現(xiàn)受到磁飽和度的限制，而且在高速時還會受到換向器的結(jié)構(gòu)強度等方面的限制，同時還由于其勵磁線圈的電感比較大，從而導(dǎo)致了其動態(tài)響應(yīng)比較差，所以現(xiàn)在比較常用的調(diào)速方法為：電樞電壓控制法。 故可以運用 PWM斬波調(diào)壓來改變電樞電壓，從而達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。通過脈沖作用，按一定固定的頻率來接通和斷開電源，實現(xiàn)實時控制電機的轉(zhuǎn)速。 由式 (1)可見， mV 是直流電機的最大速度，只與電機自身特性有關(guān)，電機一定時， mV 為定值。 驅(qū)動模塊的選擇 三極管組成的 H 橋驅(qū)動模塊 當(dāng) PWM1 為低電平 ,通過對 PWM2 輸出占空比不同的矩形波使三極管 Q Q6 同時導(dǎo)通 Q5 截止，從而實現(xiàn)電機正向轉(zhuǎn)動以及轉(zhuǎn)速的控制； 同理，當(dāng) PWM2 為高電平 ,通過對 PWM1 輸出占空比不同的矩
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