基于单片机控制双闭环直流电机

1、 . . . 基于单片机控制双闭环直流电机摘 要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机进行双闭环直流电机调速的方法。设计过采集转速、电流信号进行A/D转换，并实现PI算法，将PI算法结果用于PWM占空比计算，通过软件方法产生PWM波，PWM波输出后，经光耦驱动电路放大后，用于IGBT的控制，从而实现双极式H型直流机、电机的调速。关键词： PWM信号; 直流调速; 双闭环; PI运算Based on single-chip microcomputer control double closed loop dc motorAbtract This paper mainly discussesa

2、bout using MCS - 51 series microcontroller to control DC motor rated speed by double closed-loop. After collectingrated speed and current signal ,using ADC0809 to achieve A/D conversion, and then realize the PI algorithm algorithms, using PI algorithm results to calculate the duty cycle of PWM throu

3、gh the software method to create PWM waves, PWM wave output by light-coupler after driving circuit for amplification, so as to realize the IGBT bipolar contral ,and achieve the type H DC motor speed adjusting.Keywords: PWM signal. Dc speed control. Double closed loop. PI operations目 录前言4第一章 系统硬件电路的设

4、计51.系统方案选择与总体设计51.1调速方案的选择 51.2双闭环直流调速系统电路原图 61.3双闭环直流调速系统动态数学模型 61.4数字控制双闭环直流调速系统方图 71.5数字式双闭环直流调速系统硬件图 81.6 89S51单片机简介92.主电路设计与参数计算 102.1整流变压器的计算与设计 102.2开关器件IGBT参数计算与选择 112.3电阻电容的选择 112.4整流功率二极管的选择 112.5平波电抗器的选择与计算 113.调节器的选择与计算 123.1确定电流调节器时间常数 123.2电流调节器结构的选择 123.3电流调节器参数计算 133.4确定转速调节器时间常数 133

5、.5转速调节器结构的选择 133.6转速调节器参数计算 144.PWM信号发生电计 144.1 PWM的基本原理144.2 PWM信号发生电路设计154.3 PWM发生电路主要芯片工作原理165.功率驱动模块与光耦隔离设计 175.1功率驱动模块 175.2稳压块LM7915 186.A/D转换与芯片选择 196.1芯片ADC0809介绍 196.2ADC0809引脚与其功能表 197.测速电机反馈装置 198.霍尔电流传感器 199.键盘显示单元 21第二章 系统软件程序的设计 221.主程序设计 222.中断程序 233.PI子程序框图 24结束语 25致 26参考文献 27第三章 程序附

6、录 28引言直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大围平滑调速，许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础早期直流电机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以与少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一体，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能与算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低成本，从而有效的提高工作效率。转速、

7、电流双闭环直流调速系统是性能很好、应用很广泛的中小功率直流调速系统。在实际应用系统中，凡是功率在几十KW以下的电力传动系统，基本上都是采用转速、电流双闭环电力的传动系统。直流的调速系统，特别是双闭环直流调速系统是工业生产过程中的应用最广的电气传动装置之一，广泛的应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切削机床等许多领域的自动控制系统中。它通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速，传统的控制系统的运行可靠性与准确性得不到保证，甚至出现事故，直流电动机可逆调速系统数字化已经走向实用化。研究的单片机控制双闭环直流调速系统，是利用大功率电力电子器件实现电能的转换，完成对直流电机的速度控

8、制，可以实现电机速度的可逆运转，实现电机的四象限运行，既有动态响应速度快、输出波形好、装置体积小、电机转速控制平稳、电机调速围宽等特点，起机械特性的电流断续区很小，输出近似为平行的机械特性曲线。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案，控制电路由软件实现系统的功能，取代传统的双闭环调速系统。系统用一台单片机与外部扩展设备代替原模拟系统中调速调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等，从而使直流调速系统实现数字化。1. 系统硬件电路设计1 系统总体设计1.1.1 系统方案选择与总体结构设计调速方案的优劣直接关系到系统调速的质量。根据电机的型号与参数选择最优方案，以确保系统能

9、够正常，稳定地运行。本系统采用双闭环直流调速系统，使系统达到稳态无静差，调速围0-1500r/min,电流过载倍数为1.5倍，速度控制精度为0.1%（额定转速时）。 1、 系统控制对象的确定本次设计选用直流电动机的额定参数额定功PN=11kW、额定电压UN=220V、额定电流IN=50A、额定转速nN=1450 r/min，电枢回路电枢绕组电感La=2.8mH，电流过载倍数=1.5。系统机电时间常数Tm=0.2015s，电磁时间常数Tl=0.00278s，电动势系数Ce=0.1290V*min/r。2.电动机供电方案选择变电压调速是直流调速系统用的主要方法，调节电枢供电电压所需的可控制电源通常

10、有3种：旋转电流机组，静止可控整流器，直流斩波器和脉宽调制变换器。旋转变流机组简称G-M系统，用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。适用于调速要求不高，要求可逆运行的系统，但其设备多、体积大、费用高、效率低、维护不便。用静止的可控整流器，例如，晶闸管可控整流器，以获得可调直流静止可控整流器又称V-M系电压。通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变Ud，从而实现平滑调速，且控制作用快速性能好，提高系统动态性能。直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM，用恒定直流或不可控整流电源供电，利用直流斩波器或脉宽调制变换器产生可变的平均电压。与VM系统相比，PWM系统在很

11、多方面有较大的优越性：一、主电路线路简单，需要的功率器件少；二、开端频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗与发热都较小：三、低速性能好，稳速精度该，调速围宽，可达1：10000左右；四、若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强；五、功率开关器件工作在开关状态，道通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗也不大，因而装置效率高；六、直流电源采用不控整流时，电网功率因数比相控整流高。本设计应脉宽调速要求，采用直流PWM调速系统。1.1.2 双闭环直流调速系统电路原理随着调速系统的不断发展和应用，传统的采用 PI 调节器的单闭环调速系统既能实现转速的无静差调节，又能较快的动态响应

12、只能满足一般生产机械的调速要求。为了提高生产率，要求尽量缩短起动、制动、反转过渡过程的时间，最好的办法是在过渡过程中始终保持电流（即动态转矩）为允许的最大值，使系统尽最大可能加速起动，达到稳态转速后，又让电流立即降低，进入转矩与负载相平衡的稳态运行。要实现上述要求，其唯一的途径就是采用电流负反馈控制方法，即采用速度、电流双闭环的调速系统来实现。在电流控制回路中设置一个调节器，专门用于调节电流量，从而在调速系统中设置了转速和电流两个调节器，形成转速、电流双闭环调速控制。双闭环调速控制系统中采用了两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实现串级连接。图11.1为转速、电流双闭环直流调速系统的示意图

13、。图中两个调节器ASR和ACR分别为转速调节器和电流调节器，二者串级连接，即把转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。电流环在，称之为环；转速环在外，称之为外环。两个调节器输出都带有限幅，ASR的输出限幅什Uim决定了电流调节器ACR的给定电压最大值Uim，对就电机的最大电流；电流调节器ACR输出限幅电压Ucm限制了整流器输出最大电压值，限最小触发角。图1-1.1 双闭环直流调速系统电路示意图1.1.3 双闭环直流调速系统动态数学模型双闭环直流调速系统动态结构图如图1-1.2所示。图中和分别表示转速调节器和电流调节器的传递函数。如果采用PI调节器

14、，则有为了引出电流反馈，在电动机的动态框图中必须把电枢电流显露出来。图1-1.2 双闭环直流调速系统动态结构图1.1.4 89S51单片机简介本系统要求微型计算机完成电流环、速度环的控制算法运算以与相应的反馈信号数字化测量和采样,接收和处理上位微型计算机送给伺服系统的指令,采集伺服系统的有关信息并反馈到上位微型计算机等。其中,电流环控制要求微型计算机有很快的响应速度,其采样频率比较高。另外,为了保证足够的控制精度和运算速度,对微型计算机字长和指令功能也有更高的要求。本系统选用我们比较熟悉的89S51作为微型计算机。189S51单片机的基本组成89S51单片机由CPU和8个部件组成，它们都通过片

15、单一总线连接，其基本结构依然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。2CPU与8个部件的作用功能介绍如下中央处理器CPU：它是单片机的核心，完成运算和控制功能。部数据存储器：89S51芯片中共有256个RAM单元，能作为存储器使用的只是前128个单元，其地址为00H7FH。通常说的部数据存储器就是指这前128个单元，简称部RAM。特殊功能寄存器：是用来对片各部件进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM区，位于部RAM的高128个单元，其地址为80HFFH。部程序存储器：89S51芯片部共有4K个单元，用于存储程序、

16、原始数据或表格，简称部ROM。并行I/O口：89S51芯片部有4个8位的I/O口（P0，P1，P2，P3），以实现数据的并行输入输出。串行口：它是用来实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。定时器：89S51片有2个16位的定时器，用来实现定时或者计数功能，并且以其定时或计数结果对计算机进行控制。中断控制系统：该芯片共有5个中断源，即外部中断2个，定时/计数中断2个和串行中断1个。振荡电路：它外接石英晶体和微调电容即可构成89S51单片机产生时钟脉冲序列的时钟电路。系统允许的最高晶振频率为12MHz。389S51单片机引脚图1-1.6 89S51单片机引脚图2.主电路的设计与参数计算由于给定直

17、流电动机的额定电压为220V，为保证供电质量，应采用三相降压变压器将电源电压降低；为避免三次谐波电动势的不良影响，三次谐波电流对电源的干扰，主变压器采用三相全波整流桥，/Y联结。2.1 整流变压器的计算与设计变压器二次侧电压：U2的确定原则是要保证在电动机的整个起动过程中，整流装置都能够提供要求的最大电流值Idm =1.5* IN，忽略IGBT压降和换相重叠压降后可列出下列公式：电动机Ce=0.1290Udm=2.34*U2>Ce*n+IdmUdm直流输出电压U2二次侧电压(交流)考虑到电网电压波动，取波动系数为0 .95，则有:U2=(Ce* n+Idm*R)/2.34=(0.129*

18、1450+1.5*50*1.8)/(0.95*2.34)=144.9V整流器容量 ：S=3 U2*Idm=3*144.9*1.5*50=32.6 KVA故I1=S/(3*U1)，变压器一次侧电压一般由供电电源决定取 U1=220V I1=S/(3* U1)=32.6*1000/(3*220)=49.34 A2.2 开关器件IGBT参数计算与选择反向最大电流：I=1.5Id=1.5*50=75A由于驱动器功率不足或选择错误可能会导致模块和驱动器故障。因此，选取西门子的BSM75GB60DLC型IGBT,耐压600V，电流75A，工作极限温度80oC。2.3电阻、电容的选择由限流电阻计算公式：R0

19、= Ud02/PN=220*1.1*220*1.1/11000=5.32U电机最高承电压滤波电容器由经验公式求得：C1=C2=4uF/V* Ud0=4*220*1.1=968uF电阻一般取56-100k,则有：R1=R2=56k所以，滤波电容器采用两个968uF/220V标称的铝电解电容串联。电阻取R0=5.32,R1=R2=56 k2.4 整流功率二极管的选择：选择功率二极管的耐压值：U=(2-3)Um=(2-3)*sqr(3)*220=760-1040V通态电流值：Ita=（1.5-2）Ivt=(1.5-2)*50/sqr(3)/1.57=27.58-36.77A选取功率二极管数据为：80

20、0V/30A2.5 平波电抗器的选择与计算平波电抗器：平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的。这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制。平波电抗器的电感量一般按低速轻载时保证电流连续的条件来选择。对于三相桥式整流电路：经验公式 L=0.693U2/Idmin又因为一般Idmin为电动机额定电流的5%10%，这里取10%。In=5A因此： L=0.693×U2/5又因为U2=142.2V所以： L=0.693*144.9/5=20.08Mh3.调节器的选择与计算反馈系数的确定：电枢电流是双极性的，A/D转换的结果为10位二进

21、制数转速反馈系数： = 1V.min/r电流反馈系数： = U*im/Idm=1023/(71.7*2)=14.4/A3.1 确定电流调节器时间常数1） 整流装置滞后时间常数Ts=0.0017s。2） 电流滤波时间常数 Toi:取Toi=0.5ms=0.0005s。3） 电流环小时间常数之Ti近似处理，取Ti =Ts+Toi=0.0022s。4） 电枢回路电磁时间常数TlTlL/R0.781/52.30.0167s5） 电力拖动系统时间常数TmTm=40ms0.04s6) Ks=Uc-(-Uc)/fpwm=2*296.01/(100*1000)=0.005923.2电流调节器结构的选择根据设计

22、要求并保证稳态电流无差，可按典型I型系统设计电流调节器。电流环控制对象是双惯性型的，因此可用PI型电流调节器，其传递函数为WACR（S）=Ki（is +1）/isKi-电流调节器的比例系数；i-电流调节器的超前微分时间常数。检查对电源电压的抗干扰性能：由于Tl /TI=0.0167s/0.0022s=7.610,参照教材中表2-3的典型型系统动态抗扰性能，各项指标都是可以接受的。图1-3.1电流环等效近似处理后校正成为典型I系统框图3.3电流调节器参数计算电流调节器超前时间常数：i=Tl=0.0167电流环开环增益：要求i5时,查表得KITi=0.5,因此KI=0.5/0.0022s=227.

23、3于是，ACR的比例系数为： Ki=KIiR/Ks=227.3×0.00278×1.8/(0.00592×14.4)13.34电流环采样角频率：Wsi=10Wci=2273电流环采样时间：Ti=1/(Wsi/2pi)=0.0283.4 确定转速调节器时间常数1）电流环等效时间常数1/KI已知KITi=0.5，则1/KI2Ti2×0.0022s0.0044s2）转速时间常数Ton。取Ton=0.001s3）转速小时间常数 Tn。按小时间常数近似处理，取Tn1/KITon0.0054s3.5 转速调节器结构的选择转速环开环传递函数应共有两个积分环节，所以应该

24、设计成典型II系统，系统同时也能满足动态抗扰性能好的要求。图1-3.2转速环等效近似处理后校正成为典型II系统框图ASR也应该采用PI调节器，其传递函数为：WASR（s）= Kn（ns +1）/nsKn-转速调节器的比例系数；n-转速调节器的超前时间常数。3.6 转速调节器参数计算按跟随和抗扰性能都较好的原则，取h=5，则ASR的超前时间常数为n=hTn=5×0.0044s=0.027s转速开环增益：KN=(h+1)/2h2Tn2=6/(2×52×0.00542)=4115.2ASR的比例系数为： Kn=(h+1)CeTm/2hRTn=6×14.4

25、15;0.1290×0.2015 /( 2×5×1×1.8×0.0054)=23.10转速环采样角频率：Wsn=10Wcn=1111.1s-1电流环采样时间：Tn=1/(Wsn/2pi)=0.00565s4.PWM信号发生电路设计4.1 PWM的基本原理PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期“接通”和“断开”时间的长

26、短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如下图所示：图1-4.1 PWM原理波形设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T，则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd 与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可

27、以将其近似地看成是线性关系。4.2计双极式控制方式 双极式H形可逆PWM变换器（1）正向运行：第1阶段，在0 t ton期间，Ug1 、 Ug4为正，VT1 、 VT4导通，Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止，电流id 沿回路1流通，电动机M两端电压UAB = +Us ；第2阶段，在ton t T期间，Ug1 、 Ug4为负，VT1 、 VT4截止，VD2、VD3续流，并钳位使VT2 、 VT3保持截止，电流id 沿回路2流通，电动机M两端电压UAB = Us ；（2）反向运行：第1阶段，在0 t ton期间，Ug2 、 Ug3为负，VT2 、 VT3截止， VD1、VD4 续流，

28、并钳位使VT1 、 VT4截止，电流id 沿回路4流通，电动机M两端电压UAB= +Us ；第2阶段，在ton t T期间， Ug2 、 Ug3 为正， VT2 、 VT3导通，Ug1 、Ug4为负，使VT1 、 VT4保持截止，电流 id 沿回路3流通，电动机M两端电压UAB = Us ；5.功率驱动模块与光耦隔离设计5.1 IGBT门极驱动光耦合器HCPL-316J电路中驱动采用的是HCPL-316J芯片，HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器,其部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路与故障状态反馈电路,为驱动电路的可靠工作提供了保障.其特性为:兼容CMO

29、S/TYL电平;光隔离,故障状态反馈;开关时间最大500ns;“软”IGBT关断;欠饱和检测与欠压锁定保护;过流保护功能;宽工作电压围(1530V);用户可配置自动复位、自动关闭. 芯片与该耦合器结合实现IGBT的驱动,使得IGBT VCE欠饱和检测结构紧凑,低成本且易于实现,同时满足了宽围的安全与调节需要.图1-5.1 HCPL-316J的引脚排列HCPL-316J驱动IGBT工作过程：当HCPL-316J输出端VOUT输出为高电平时，推挽电路上管NPN导通，下管PNP截止， 三端稳压块LM7915输出端加在IGBT门极(VG1)上，IGBT VCE为15V，IGBT导通。当HCPL-316

30、J输出端VOUT输出为低电平时，上管NPN截止，下管PNP导通，VCE为-9V，IGBT关断。以上就是IGBT的开通关断过程。5.2稳压块LM7915LM7915的输入电压为-17.5-35V，输出电流为1A,可以稳定输出值。图1-5.3 LM7915稳压块6.A/D转化与芯片选择6.1芯片ADC0809介绍ADC0809是8位、逐次比较式A/D转换芯片，具有地址锁存控制的8路模拟开关，应用单一的+5V电源，其模拟量输入电压的围为0V-+5V，其对应的数字量输出为00H-FFH，转换时间为100s，无须调零或者调整满量程。6.2 ADC0809的引脚与其功能ADC0809有28个引脚，其中IN

31、0-IN7接8路模拟量输入。ALE是地址锁存允许，、接基准电源，在精度要求不太高的情况下，供电电源就可以作为基准电源。START是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿起动一次新的A/D转换。EOC是转换结束信号，可以用于向单片机申请中断或者供单片机查询。OE是输出允许端。CLK是时钟端。DB0-DB7是数字量的输出。ADDA、ADDB、ADDC接地址线用以选定8路输入中的一路，详见下图。EOC：转换结束信号ADD:选择输入端口ALE：地址锁存允许信号ENABLE（OE）：输出允许信号START：复位信号ADDCADDBADDA选通输入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4

32、101IN5110IN6111IN7图1-6.1 ADC0809引脚图与功能表7.测速电机反馈装置和测速发电机是一种检测机械转速的电磁装置。它能把机械转速变成电压信号,其输出电压与输入电压的转速成正比关系。在转速反馈系统中,测速发电机是一个关键的装置,它的输出电压的幅值正比于转速,极性反映电机的转向。测速精度、线性度、波型的系数以与测量的小滞后性是它的主要性能指标。现有测速发电机的性能指标一般能满足大多数调速系统的需要。8.霍尔电流传感器电流负反馈用的是霍尔电流传感器来感应主电路的电流值，其有一下优点：1. 测量围广：它可以测量任意波形的电流和电压，如直流、交流、脉冲、三角波形等，甚至对瞬态峰

33、值电流、电压信号也能忠实地进行反映;2. 响应速度快：最快者响应时间只为1us。3. 测量精度高。4. 线性度好。5. 动态性能好：响应时间快。6. 工作频带宽：在0100KHz 频率围的信号均可以测量。7. 可靠性高，平均无故障工作时间长。8. 过载能力强、测量围大。9. 体积小、重量轻、易于安装。9.键盘显示单元按键控制与LED显示单元完成系统参数（转速）的实时显示。本系统过8155芯片来扩展键盘和显示接口。8155可以显示8位或16位LED显示器，通过编程可以实现多种工作方式。8155的引脚图如下：8155的引脚分类说明如下： (1) 地址/数据线AD0AD7（8条）：是低8位地址线和数

34、据线的共用输入总线，常和51单片机的P0口相连，用于分时传送地址数据信息，当ALE=1时，传送的是地址。(2) I/O口总线（22条）：PA0PA7、PB0PB7分别为A、B口线，用于和外设之间传递数据；PC0PC5为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B口的控制联络线。 (3) 控制总线（8条）：RESET：复位线，通常与单片机的复位端相连，复位后，8155的3个端口都为输入方式。WR, RD：读/写线，控制8155的读、写操作。ALE：地址锁存线，高电平有效。它常和单片机的ALE端相连，在ALE的下降沿将单片机P0口输出的低8位地址信息锁存到8155部的地址锁存器中。因此，单片机的

35、P0口和8155连接时，无需外接锁存器。CS：片选线，低电平有效。IO/M：RAM或I/O口的选择线。当=0时，选中8155的256 B RAM；当=1时，选中8155片3个I/O端口以与命令/状态寄存器和定时/计数器。TIMERIN、TIMEROUT：定时/计数器的脉冲输入、输出线。TIMERIN是脉冲输入线，其输入脉冲对8155部的14位定时/计数器减1；为输出线，当计数器计满回0时，8155从该线输出脉冲或方波，波形形状由计数器的工作方式决定。对于矩阵式键盘扫描处理一般过程如下：（1） 判是否有键按下。判是否有键按下可将所有列输出为0，输入行值，判是否有为“0”的行，如果没有，就表明没有

36、键按下，不需要进行键盘扫描，本次扫描结束;如果有为“0”的行，继续进行后面的步骤。（2） 键盘扫描求键值。如果有键按下，就需要进行键盘逐列扫描，求出该按键的键序号或键值。（3） 扫描后续列。扫描后续列主要是为了判重键。一般单片机系统不允许有重键输入，要求后续列无键按下。（4） 延时。延时主要是为了等按键状态稳定后再次输入。（5） 再次扫描键盘。为了去掉按键抖动和干扰，求键值，并比较和在（2）中求得的键是否相等。如果不相等，则该键值无效，本次键盘扫描结束；如果相等，此键值有效。（6） 等键释放。可采用（1）中的方法判按键是否释放。2 系统软件程序设计数字控制系统的控制规律是靠软件来实现的，所有的

37、硬件也必须由软件实施管理。单片机数字控制双闭环直流调速系统的软件有主程序、初始化子程序、中断服务子程序等。21.主程序设计主程序流程图如图2-1.1所示。在主程序中，主要完成对各个可编程芯片进行初始化处理。和各个环节的子程序。图2-1.1 主程序的流程图2.2 PI外部中断程序流程图图2-1.1中断服务程序流程图2.3 PI控制子程序框图 为了安全起见，系统对转速调节器和电流调节器实行限幅，当转速调节中断服务子程序或电流调节中断服务子程序进行到“转速调节”或“电流调节”时，便进入PI控制子程序（如图2-2.1）。保护现场选择参数和初值本次采样输入计算偏差值e (k) ？返回NYNNNYYY图2

38、-2.1 PI控制子程序框图结束语通过本次设计，使我对电机拖动有了进一步的了解。通过这次设计，使我对数字电路的知识掌握得更深，知道了怎样运用PWM波实现调速。同时，通过本设计大大激发了我对电子设计的兴趣，相信以后的我在电子设计方面将有更大的发展。本设计由于我的能力有限使本设计处于理论阶段，要完成理论到实践的转化，还有很长的路要走。同时本设计还存在很多问题有待解决。在今后的学习中，我会不断的研究下去，期待该设计能更加完善。经过一段时间的设计，本次设计完成的容有以下几点：1） 原理图的绘制2） 系统方案的选择3） 主电路器件参数的计算4） 控制电路芯片ADO0809进行的A/D5） PWM调节占空

39、比的实现6） 转速用数码管显示的程序等由于时间以与难易问题，PI调节这部分还未完成，只是有一个初步的认识和简单的计算，更加深度的问题需要后续继续学习研究，才能对做到完善。致通过这段时间的课程设计，我觉得我学到了许多东西，不仅巩固了以前所学的知识，而且还学到了许多在课本上不能学到的东西。在毕业设计的设计过程中，遇到了许许多多的问题，这得多俊英老师的帮忙，帮我找设计文献，亲自帮我上课辅导，耐心的帮我解答疑难问题，在这里我衷心想老是表达感。同时也感学校给我这个锻炼的机会，让我在找工作的同时，让我对自己的专业知识加以巩固，让我找到了一份自己满意的工作。同时我还得感同学们，在平时对我的帮助，如果没有老是

40、与大家的帮助，这次的毕业设计我是完不成的，。参考文献1 伯时主编 电力拖动自动控制系统运动控制系统（第3版） 机械工业 2007 2 王兆安，黄俊主编 电力电子技术（第4版） ：机械工业 20003 任彦硕主编 自动控制原理 机械工业 20064 荣生主编 电气传动控制系统设计指导 机械工业5 吴守箴，臧英杰 编著 电气传动的脉宽调制控制技术 机械工业6孟庆春 电力拖动自动控制系统 ：东北大学 2005.127 文，Eagle lee 詹卫前 AVR单片机C语言开发入门指导. 20038 万福君 松峰 单片微机原理系统设计与应用(第二版) 20049 仁定 电机的微机控制 机械工业 20041

41、0 周渊深 交直流调速系统与MATLAB仿真 中国电力 200711明勋 电力电子设备设计和应用手册 ：机械工业199612丁道宏 电力电子技术 ：航空工业 199213马志源 电力拖动控制系统 ：科学 200414同明 单片机原理与应用 电力职业技术学院学报200415牛津英语词典牛津大学 20093.程序附录#include<reg51.h> #include<absacc.h>#define uchar unsigned char #define KeyPad P0code uchar key_tab17= 0xed,0x7e,0x7d,0x7b, 0xbe,0x

42、bd,0xbb,0xde, 0xdd,0xdb,0x77,0xb7, 0xee,0xd7,0xeb,0xe7,0XFF;code uchar key_show=1,2,3,0x0a,4,5,6,0x0b,7,8,9,0x0e,0x0c,0,0x0d,0x0f,0xff; /键盘编码 char code wela4 = 0xdf,0xef,0xf7,0xfb, ; /位选char code table10 =0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /段选码#defineV_TH0 0Xff /宏定义PWM定时初值#defineV_TL

43、0 0Xf6 #define V_TMOD 0X01sbit adda=P10; /A/D位选通道sbit addb=P11;sbit addc=P12; void init (void) /初始化函数 EA=1; /开总中断 外部中断EX1=1; /开外部中断1IT0=0; /外部中断边沿触发，下降沿触发TMOD=v_tmod /定时方式一 ，占空比TH0=v_th0 /定时时间高八位TL0=v_tl0 /定时时间第八位TR0=1 /*启动定时器T0*/ET0=1 /*允许T0中断T0*/EA=1 /*开中断*/ main() while(1) /循环主程序ADC0809_1 ()；/转速反

44、馈A/DPIASR()； /转速调节ADC0809_2 () /取电流反馈信号A/D转换PIACR() /电流调节PWMout()/PWM输出display() /转速显示void ADC0809_1 () /取转速反馈信号A/D转换 adda=0; addb=0; addc=1; unsigned char aa;ALE=1； /开始转换START =0;START =1;START =0;clock=!clock; /等待EOC置零 _nop_(); _nop_();clock=!clock;_nop_(); _nop_();while(!eoc) /开始转换。ECO信号为低，结束跳出转换

45、，信号为高clock=!clock;_nop_(); _nop_();OE=1; /置1允许输出aa=P0; OE=0;void PIASR() /转速调节 u1(k1)=0.0167If(u1(k1) >um) u1(k1) =um;u(k1) =um;elseIf (u1(k1) <-um) u1(k1) =-um;u(k1) =-um;else u(k1)=227.3if(u(k1) >um)u(k1) =um;elseif(u(k1) <-um)u(k1) =-um;void ADC0809_2 () /取电流反馈信号A/D转换 adda=0; addb=0; addc=1; unsigned char bb;ALE=1； /开始转换START=0;START =1;START=0;clock=!clock; /等待EOC置零 _nop_(); _nop_();clock=!clock;_nop_(); _nop_();while(!eoc) /开始转换。ECO信号为低，结束跳出转换，信号为高clock=!clock;_nop_(); _nop_();oe=1; /置1取数bb=