基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制系統(tǒng)(尹俊凱)-閱讀頁(yè)
2025-07-05 12:43本頁(yè)面
【正文】 直流電機(jī)上加正向的工作電壓。同理，此時(shí)IC2的HO為低電平而LO為高電平，Q3截止，C3上的電壓經(jīng)過(guò)VB、IC內(nèi)部電路和HO端加在Q4的柵極上，從而使得Q4導(dǎo)通。此時(shí)直流電機(jī)正轉(zhuǎn)。其具體的操作步驟如下：當(dāng)IC1的LO為高電平而HO為低電平的時(shí)候，Q2導(dǎo)通且Q1截止。同理可知，IC2的HO為高電平而LO為低電平，Q3導(dǎo)通且Q4截止，Q3的漏極近乎于零電平，此時(shí)Vcc通過(guò)D2向C3充電，為Q4的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。此時(shí)，直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。設(shè)PWM波的周期為T，HIN為高電平的時(shí)間為t1，這里忽略死區(qū)時(shí)間，那么LIN為高電平的時(shí)間就為Tt1。設(shè)電源電壓為V，那么電樞電壓的平均值為：Vout= [ t1 ( T t1 ) ] V / T = ( 2 t1 – T ) V / T = ( 2D – 1 )V定義負(fù)載電壓系數(shù)為λ，λ= Vout / V， 那么 λ= 2D – 1 ；當(dāng)T為常數(shù)時(shí)，改變HIN為高電平的時(shí)間t1，也就改變了占空比D，從而達(dá)到了改變Vout的目的。1之間變化。當(dāng)λ=，Vout=0，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為0；λ1時(shí)，Vout為正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)λ=1時(shí)，Vout=V，電機(jī)正轉(zhuǎn)全速運(yùn)行。圖215 系統(tǒng)總休電路圖 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型發(fā)電機(jī)，他把輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號(hào)輸出，并要求輸出的電壓信號(hào)與轉(zhuǎn)速成正比，分為直流與交流兩種。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)，輸出電動(dòng)勢(shì)的極性即相應(yīng)改變。測(cè)速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或者位置控制系統(tǒng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測(cè)速度的元件，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者通過(guò)反饋來(lái)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度。為了使脈動(dòng)直流電變得較為平穩(wěn)，把其中的交流成分濾掉，叫做濾波。本系統(tǒng)中對(duì)直流電采用電容濾波的方式，使得直流電壓變得更加平穩(wěn)，調(diào)速更加精確。而ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。因此本系統(tǒng)采用ADC0809作為A/D轉(zhuǎn)換芯片。ALE是地址鎖存允許，、接基準(zhǔn)電源，在精度要求不太高的情況下，供電電源就可以作為基準(zhǔn)電源。EOC是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，可以用于向單片機(jī)申請(qǐng)中斷或者供單片機(jī)查詢。CLK是時(shí)鐘端。ADDA、ADDB、ADDC接地址線用以選定8路輸入中的一路，引腳詳見(jiàn)圖216。 主程序設(shè)計(jì)主程序主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是，先設(shè)定好速度初始值，這個(gè)初始值與測(cè)速電路送來(lái)的值相比較得到一個(gè)誤差值，然后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比，進(jìn)而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。軟件由1個(gè)主程序、1個(gè)中斷子程序和1個(gè)PI控制算法子程序組成。主程序流程圖如圖32所示： 圖32 主程序流程圖 PI控制算法子程序設(shè)計(jì)/*PI控制算法子程序*/void PID_work(){negsum=0。if(BJ==0) {possum+=k1。} else {negsum+=k1。} k3=temp[2]/10。 //存儲(chǔ)結(jié)果 CY=0。 //誤差積累， {if(CY==1) //16位判斷。 else UK=k1+k3。P3=UK。經(jīng)過(guò)多天的努力探索，也經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)，大部分問(wèn)題都已經(jīng)解決，就是程序還是不能實(shí)現(xiàn)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能，這讓我很著急?？偨Y(jié)這次軟件調(diào)試，讓我認(rèn)識(shí)到了做軟件調(diào)試的基本方法與流程：（1）認(rèn)真檢查源代碼，看是否有文字或語(yǔ)法錯(cuò)誤（2）逐段子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，找出錯(cuò)誤出現(xiàn)的部分，重點(diǎn)排查（3）找到合適的方法，仔細(xì)檢查程序，分步調(diào)試直到運(yùn)行成功仿真軟件選擇Proteus ，在Proteus中畫(huà)出系統(tǒng)電路圖，當(dāng)程序在Keil C中調(diào)試通過(guò)后，會(huì)生成以hex為擴(kuò)展名的文件，這就是使系統(tǒng)能夠在Proteus中成功進(jìn)行仿真的文件。若不成功，則重新回到軟件調(diào)試步驟，進(jìn)行軟件調(diào)試。硬件仿真電路的設(shè)計(jì)完全按照論文設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。另外，在進(jìn)行仿真的時(shí)候，也經(jīng)常出現(xiàn)程序沒(méi)有錯(cuò)誤了，但是仿真通不過(guò)的情況，這些大部分原因是在管腳定義上，很多系統(tǒng)仿真的問(wèn)題都出在這。 結(jié)論本文所述的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是以低價(jià)位的單片微機(jī)8051為核心的，而通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)整又有多種途徑，相對(duì)于其他用硬件或者硬件與軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，采用PWM軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的調(diào)速過(guò)程具有更大的靈活性和更低的成本，它能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的效能，對(duì)于簡(jiǎn)易速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。曾經(jīng)也試過(guò)用單片機(jī)直接產(chǎn)生PWM波形，但其最終效果并不理想，在使用了少量的硬件后，單片機(jī)的壓力大大減小，程序中有充足的時(shí)間進(jìn)行閉環(huán)控制的測(cè)控和計(jì)算，使得軟件的運(yùn)行更為合理可靠。沒(méi)有他們的幫助，我將無(wú)法順利完成這次設(shè)計(jì)。老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)、誨人不倦的態(tài)度和學(xué)術(shù)上精益求精的精神讓我受益終生。因此，特別需要感謝王春艷老師給予的耐心細(xì)致的指導(dǎo)，在此，再一次向王春艷教師以及關(guān)心幫助我的教師同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意！其次，學(xué)校在這方面也給我們提供了很大的支持和幫助，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)比較重視，每個(gè)設(shè)計(jì)小組配有專門的指導(dǎo)老師，幫助我們能順利完成整個(gè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也要感謝身邊朋友的熱心幫助，沒(méi)有你們的關(guān)心與支持，我不可能這么快完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)！這幾個(gè)月的歲月是我學(xué)生生涯中最有價(jià)值的一段時(shí)光，也將會(huì)成為我以后永遠(yuǎn)的美好的回憶，在這里有治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)而不失親切的老師，也有互相幫助情同骨肉的同學(xué)，更有和諧、融洽的學(xué)習(xí)生活氛圍，這里將是我永遠(yuǎn)向往的地方。 參考文獻(xiàn)[1]張友德等，單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]，復(fù)旦大學(xué)出版社1992.[2]張毅剛，彭喜源，譚曉鈞，－51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]..[3]宋慶環(huán)，才衛(wèi)國(guó)，高志，89C51單片機(jī)在直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[M]。 for(i=0。i++)。 //每過(guò)250ust tt 加一 if(tt==40) //計(jì)滿40 次（1/100 秒）時(shí) { tt=0。 if(sec==10) // 秒，在從零開(kāi)始計(jì)時(shí) { sec=0。 //對(duì)TH0 TL0 賦值 TL0=0x06。 count=0。possum=0。 temp[2]=temp[2]+temp[0]。 temp[2]=temp[2]temp[0]。 if(possumnegsum) {k2=possumnegsum。 temp[1]=k3+k1。 UK=0xfe。 }elseUK=1。}(3)主程序 void main() { P1=0x00。 TMOD=0x01。 /*定時(shí)器裝載初值*/ TL0=0x18。 /*開(kāi)定時(shí)器0中斷*/ TR0=1。 if(P1_1==1) EA=0。 /*轉(zhuǎn)向控制*/ while(P1_2!=0) {}。 if(high==30) high=0。 } }
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