直流電機閉環(huán)調速控制系統(tǒng)設計報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目錄1一、 課設任務.2 1.1設計內容.2 1.2具體要求.2 1.3程序調試建議 .2二、 系統(tǒng)方案.3三、 硬件設計.3 3.1數(shù)碼管顯示和行列式鍵盤電路.4 3.2數(shù)模變換電路.5 3.3直流電機驅動電路.6 3.4片選譯碼電路7 3.5 RAM電路.7四、 軟件設計8五、 調試及結果.19六、 心得體會.19七、 參考文獻.20八、 附錄.20直流電機閉環(huán)調速控制系統(tǒng)設計報告一、課設任務11設計內容：以實驗室實驗裝置為設計對象，從中選擇出合適的部分，構成一個直流電機恒轉速控制系統(tǒng)，具有如下功能：1、可以通過按鍵設定直流電機轉速（轉 / 分鐘，r/min）；2

2、、可以實時顯示電機轉速，同時顯示設定值（各用三位顯示）；3、運行過程中改變負載可以維持設定的轉速穩(wěn)定后保持不變。（穩(wěn)態(tài)誤差小于等于設定值的5%）4、開始時只顯示設定值，采集值顯示為0，按運行鍵后顯示實時采集值與設定值，左邊三位是設定值，右邊三位是實時值；5、設置停止運行鍵，控制直流電機停止運行；6、其它擴展發(fā)揮功能。1.2 具體要求：1、根據(jù)功能要求從實驗裝置上選擇合適電路構成系統(tǒng)，用protel軟件畫出原理圖與控制系統(tǒng)結構圖，分析系統(tǒng)工作過程；2、根據(jù)實驗裝置具體情況確定接線方法，從而確定各端口的口地址（D/A、鍵盤、顯示等）；3、采用PID算法作為恒轉速控制算法，對PID算法加以分析說明；

3、4、按照系統(tǒng)工作過程要求編制程序，畫出流程圖與編寫具體程序；5、調試運行，記錄運行結果；6、書寫課程設計報告，符合學院有關課程報告的要求。1.3 程序調試建議：1、先通過簡單程序驗證硬件工作正常（D/A輸出，帶負載能力，顯示器正常等等）；不正常時及時與實驗室老師聯(lián)系更換器件。2、 調試測速顯示子程序；3、調試參數(shù)設置程序；4、調試控制算法程序；5、調試綜合程序二、系統(tǒng)方案直流電動機具有良好的起、制動性能，宜于大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域得到了廣泛的應用。采用PID調節(jié)的轉速單環(huán)直流調速系統(tǒng)可以在保證穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)轉速無靜差。系統(tǒng)進行信號采集進行D/A轉換，使單片

4、機送出脈沖來控制觸發(fā)器，控制電路輸出，驅動電動機工作，再由檢測電路帶回實際轉速給單片機，讓單片機根據(jù)實際轉速和給定的轉速進行比較，放大及PID運算等操作，從而控制整流電路角的大小，進而改變電機電樞電壓的大小，達到調節(jié)電動機轉速的目的。三、硬件設計3.1 數(shù)碼管顯示和行列式鍵盤電路數(shù)碼管顯示和行列式鍵盤電路圖3.2數(shù)模變換電路數(shù)模變換電路圖3.3直流電機驅動電路：直流電機驅動電路圖3.4片選譯碼電路：片選譯碼電路圖3.5 RAM電路：RAM電路圖四、軟件設計 MCS-518031ROM2662DAC0832模數(shù)轉換LED顯示PID調速鍵盤設定速度LED顯示判斷按鍵執(zhí)行跳轉圖1 結構框圖開始顯示初

5、始化有鍵按下？是運行設定結束If 09IF DIF Eflag=1?PID控制否顯示否是LOOP主程序流程圖開始定義變量 掃描模式置初值掃描模式送輸入口取顯示數(shù)據(jù)查表轉換成段碼調用延時子程序掃描模式左移一位循環(huán)是否結束返回YN顯示程序流程圖程序：/*課程設計PID直流電機調速*#include <reg51.h>/*地址定義*xdata unsigned char IN _at_ 0x8001; / 鍵盤讀入口xdata unsigned char OUTBIT _at_ 0x8002; / 位控制口xdata unsigned char OUTSEG _at_ 0x8004; /

6、 段控制口xdata unsigned char CS0832 _at_ 0x9000; / DA地址約定/*變量定義* unsigned int VOUT=0 ; / DA輸出緩存變量 unsigned int FDC=0,FREF=0,DFDC=0,uctrl=0; / 轉速檢測值FDC，給定值FREF unsigned int PVAL=10,PIVAL=1,IVAL=0; unsigned int ERROR;/*緩沖區(qū)及其長度定義*#define LEDLen 6/數(shù)碼管數(shù)量unsigned char LEDBufLEDLen; / 顯示緩沖/* 八段管顯示碼*code unsign

7、ed char LEDMAP = 0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c, 0x39, 0x5e, 0x79, 0x71;/* 鍵碼定義*code unsigned char KeyTable = 0x16, 0x15, 0x14, 0xff,0x13, 0x12, 0x11, 0x10,0x0d, 0x0c, 0x0b, 0x0a,0x0e, 0x03, 0x06, 0x09,0x0f, 0x02, 0x05, 0x08,0x00, 0x01, 0x04, 0x07;/*延時程序*void D

8、elay(unsigned char CNT) unsigned char i; while (CNT- !=0) for (i=100; i !=0; i-);/*動態(tài)顯示程序*void DisplayLED() unsigned char i; unsigned char Pos; unsigned char LED; Pos = 0x20; / 從左邊開始顯示 for (i = 0; i < LEDLen; i+) OUTBIT = 0; / 關所有八段管 LED = LEDBufi; OUTSEG = LED; OUTBIT = Pos; / 顯示一位八段管 Delay(1);

9、Pos >>= 1; / 顯示下一位 /*鍵閉合程序*unsigned char TestKey() OUTBIT = 0; / 輸出線置為0 return (IN & 0x0f); / 讀入鍵狀態(tài)(高四位不用)/*得鍵值程序*unsigned char GetKey() unsigned char Pos; unsigned char i; unsigned char k; i = 6; Pos = 0x20; do OUTBIT = Pos; Pos >>= 1; k = IN & 0x0f; while (-i != 0) && (

10、k = 0); if (k != 0) i *= 4; if (k & 2) i += 1; else if (k & 4) i += 2; else if (k & 8) i += 3; OUTBIT = 1; do Delay(10); while (TestKey(); / 等鍵釋放 return(KeyTablei); / 取出鍵碼 else return(0xff);/*速度設定程序*void speedset() unsigned char i=0,j=0,k=0,s,KEY,m; unsigned char b=0,c=0; LEDBuf0 = LEDMA

11、P0; LEDBuf1 = LEDMAP0; LEDBuf2 =LEDMAP0; LEDBuf3 = LEDMAP0; LEDBuf4 = LEDMAP0; LEDBuf5 = LEDMAP0; while(k!=10) /A鍵為確認鍵; /* m=0; LEDBufi=0x00; /關閉相應位; while(m!=10)DisplayLED();m+; /延時; m=0; LEDBufj = LEDMAPKEY; /重新放回設定值; LEDBufi=LEDBufi+3; /實現(xiàn)閃爍原來的值; while(m!=20)DisplayLED();m+; /延時; m=0; DisplayLED(

12、);*/ if( TestKey() ) s= GetKey(); k= s & 0x0f; if(k>=0)&&(k<=9) /速度設定,0-9有效; KEY=k; LEDBufi = LEDMAPKEY;/高三位保存設定值; LEDBufi+3 =LEDBufi;/保存原值; if(i=0) b= (KEY%10)*10; if(i=1) c= (KEY%10);FREF= b+c; j=i; i+; if(i=2)i=0; /第二位設定好,返回第一位; DisplayLED(); /*定時器子程序,自動重裝模式定時200us*#define T200u

13、s (256-100) / 200us時間常數(shù)(6M)unsigned int C200us; / 200us記數(shù)單元/*定時器和外部中斷初始化*void InitT() TMOD=2;/自動重裝模式 TH0 = T200us;/定時200us TL0 = T200us; ET0=1;/開定時器中斷 IT0=1;/外部中斷下降沿觸發(fā) EX0=1;/開外部中斷 TR0=1;/開定時器0 EA=1;/開總中斷/* 定時器0中斷子程序，計時*void T0Int() interrupt 1C200us+;/外部中斷測速子程序int TDC=0; /電機轉動周期寄存器void ExtInt0() in

14、terrupt 0TDC=C200us;/ 參數(shù)傳遞C200us = 0;/定時器計數(shù)變量清零FDC=5000/TDC;DFDC=FDC*60;/實際周期換算/*轉速閉環(huán)調節(jié)程序*void PIDTiaoSu() if(FREF>FDC) ERROR=FREF-FDC; IVAL=IVAL+ERROR/8; if(IVAL>=0Xf5) IVAL=0Xf5; uctrl=PVAL*ERROR+PIVAL*IVAL; VOUT=uctrl; if(VOUT>0xf0) VOUT=0xf0; if(VOUT<0x80) VOUT=0x80; if(FREF<FDC)

15、ERROR=FDC-FREF; IVAL=IVAL-ERROR; if(IVAL>=0XF5) IVAL=0XF5; uctrl=-PVAL*ERROR+PIVAL*IVAL; VOUT=uctrl; if(VOUT>0xf0) VOUT=0xf0; if(VOUT<0x8f) VOUT=0x80; LEDBuf2 = LEDMAPDFDC/1000;/實際轉速千位; LEDBuf3 = LEDMAPDFDC%1000/100;/實際轉速 百位; LEDBuf4 = LEDMAPDFDC%100/10 ;/實際轉速 十位; LEDBuf5 = LEDMAPDFDC%10; /

16、實際轉速 個位; DisplayLED(); /*主程序* void main() unsigned char KEY,i,s; for(i=0;i<=5;i+) LEDBufi = LEDMAP0;/初始值顯示0； while(1) DisplayLED(); if(TestKey() s=getkey() ; KEY= s & 0x0f; if(KEY=13) / D鍵運行 ； InitT(); CS0832=0X80; Delay(5); while(KEY!=14) /運行時按E停止鍵; s=getkey() ; KEY= s & 0x0f; DisplayLED

17、(); CS0832=VOUT; PIDTiaoSu(); while(KEY=14) /E鍵停止 ； for(i=2;i<=5;i+) LEDBufi = LEDMAP0; CS0832=0; s=getkey() ; KEY= s & 0x0f; if(KEY=12) speedset(); /停止后設定速度; DisplayLED(); if(KEY=12) speedset(); /C鍵設置速度值； 五、調試及結果正確連接硬件電路，打開偉福編譯程序，將編寫好的程序調出，設置偉福實驗裝置，點擊編譯、運行。按下設置鍵C，數(shù)碼管顯示，然后按鍵盤上的數(shù)字，設置電機速度，如按下32

18、，顯示結果，點擊A鍵確定，點擊啟動鍵D，電機運轉，后四位顯示電機實際轉速，顯示結果（理論值應是1920，允許有5%的誤差）。E鍵停止運行。如果想在設置其他值，點擊C，設置新的轉速，如果想讓電機停轉，點擊停止鍵E，并且重新設置電機轉速。運行過程中，如設置新的轉速30，運行結果為。但是在程序的編寫過程中，由于設置了電機啟動電壓的上下限，故實際測得的電機轉速有一定的范圍值，為（2245）r/s。超過這個范圍，實際測得的電機轉速誤差很大。六、心得體會通過這次期兩個星期的課程設計，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏洞，看到了自己的實踐經驗還比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。這次的課設我感覺收獲很大，雖然遇到了很多困難，但還是被我們一一解決了，它不單是要求你單純地完成一個題目，而是要求你對所學的知識都要弄懂，并且能將其