计算机控制技术双闭环直流调速系统设计设计任务书.doc

本科生课程设计（论文） i 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：自动 化 本科生课程设计（论文） ii 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级 课程设计 （论文）题 目 双闭环直流调速系统设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能实现功能 目前，直流电动机仍广泛应用于工业生产中，本设计要求采用单片机作为控制器， 控制算法采用常规的 pid 控制，构成转速、电流双闭环控制系统，使电机转速稳定运行， 并可显示转速值。 设计任务及要求设计任务及要求 1、确定系统设计方案，包括单片机的选择，输入输出通道，键盘显示电路； 2、建立被控对象的数学模型； 3、设计 pid 算法的程序流程图，给出部分程序清单； 4、仿真研究，验证设计结果。 5、撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。 技术参数技术参数 电机参数：额定电压 220v，额定功率 10kw，额定转速 1000r/min，电枢电阻 0.5 。 设计指标：调速范围 d=10，静差率 s 5%。 进度计划 1、布置任务，查阅资料，确定系统方案（1 天） 2、系统功能分析（1 天） 3、系统建模（1 天） 4、算法推导，程序设计（2 天） 5、仿真分析与研究（2 天） 6、撰写、打印设计说明书（2 天） 7、答辩（1天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文） iii 摘要 在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的 作用。研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源 等都具有重要意义。 本文总结目前常用的双闭环直流调速系统设计方法，设计出一个以直流电动 机作为被控对象，基于单片机作为控制器的数字化直流调速系统。其特点是以单 片机 at89s52 取代模拟 pwm 脉宽调制器、电流调节器、转速调节器以及逻辑切 换等硬件。通过电机驱动电路、按键和显示电路，利用 pid 控制算法，结合 matlab 仿真软件建立了系统数学模型并进行了仿真。再由理论分析、器件参 数整定、硬件电路设计、软件设计最终实现。 关键词：双闭环直流调速；单片机at89s52；pid；matlab仿真 本科生课程设计（论文） iv 目录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 课程设计方案 2 2.1 概述 .2 2.2 系统组成总体结构3 第 3 章 硬件设计 4 3.1 单片机最小系统的设计4 3.2电动机驱动电路的设计 .5 3.3转速测量电路 .6 3.4显示电路 .6 3.5独立按键电路 .7 3.5.1 键盘的功能及分类7 3.5.2 独立式键盘.7 3.6 系统总的硬件电路图 .8 第 4 章 软件设计 9 4.1 主程序流程图 .9 4.2 初始化程序9 4.3 显示程序.10 4.4 转速测量程序 10 4.5 中断程序.10 4.6 pid 控制算法.11 第 5 章 数学建模与仿真 .13 5.1 电机模型的建立.13 5.2 仿真.14 第 6 章 课程设计总结 .16 参考文献 17 附录 i.18 附录 ii19 本科生课程设计（论文） 1 第 1 章 绪论 电机自动控制系统广泛应用于机械，钢铁，矿山，冶金，化工，石油，纺织， 等行业。这些行业中绝大部分生产机械都采用电动机做原动机。有效地控制电机， 提高其运行性能，对国民经济具有十分重要的现实意义。 自 70 年代以来，国外在电气传动领域内，大量地采用了“晶闸管直流电动机 调速”技术（简称 kzd 调速系统） ，尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞 猛进的发展，但在工业生产中 kzd 系统的应用还是占有相当的比重。在工程 设计与理论学习过程中，会接触到大量关于调速控制系统的分析、综合与设计问 题。20 世纪 90 年代前地大约 50 年的时间里，直流电动机几乎是唯一的一种能实 现高性能拖动控制的电动机，直流电动机的定子磁场和转子磁场互相独立并且正 交，为控制提供了便捷的方式，使得电动机具有优良的启动，制动和调速性能。 尽管近年来直流电动机不断受到交流电动机及其他电动机的挑战，但至今直流电 动机仍然是大多数变速运动控制和闭环位置伺候控制首选。因为它具有良好的线 性特征，优异的控制性能，高效率等优点。直流调速仍然是目前最可靠，精度最 高的调速方法。 双闭环（电流环、转速环）调速系统是一种当前应用广泛，经济，适用的电 力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。在实际工作中，我们希 望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度 过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加 速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡， 从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最 大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。直流电动机具有良好 的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、 海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域 中得到了广泛的应用。近年来直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟， 并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调 速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。 本次设计的主要任务就是应用自动控制理论和工程设计的方法分别进行主电 路、电流环和转速换的设计，设计出能够达到性能指标要求的电力拖动系统的调 节器。并应用 matlab 软件对设计的系统进行仿真和校正以达到满足控制指标 的目的。 本科生课程设计（论文） 2 第 2 章 课程设计方案 2.1 概述 该课程设计要求双闭环控制电机，按照理论要求，结合所学电力拖动自动 控制系统的只是，设计该方案原理主要由给定环节、asr、acr、触发器和整 流装置环节、速度检测环节以及电流检测环节组成。为了使转速负反馈和电流负 反馈分别起作用，系统设置了电流调节器 acr 和转速调节器 asr。电流调节器 acr 和电流检测反馈回路构成了电流环；转速调节器 asr 和转速检测反馈回路 构成转速环，称为双闭环调速系统。因转速环包围电流环，故称电流环为内环， 转速环为外环。在电路中，asr 和 acr 串联，即把 asr 的输出当做 acr 的输 入，再由 acr 得输出去控制晶闸管整流器的触发器。为了获得良好的静、动态 性能，转速和电流两个调节器一般都采用具有输入输出限幅功能的 pi 调节器，且 转速和电流都采用负反馈闭环。该方案的原理框图如图 2.1 所示。 图 2.1 双闭环直流调速原理图 随着单片机的发展，数字化直流 pwm 调速系统在工业上得到了广泛的应用， 控制方法也日益成熟。因此本课程设计主要使用单片机作为控制器，因为其具有 足够快的速度；有 pwm 口，用于自动产生 pwm 波，节省了 pwm 专用模块和许多硬 件电路。单片机的 i/o 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、 减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机 的智能控制。 因此我们选用单片机作为控制器，其产生的 pwm 脉冲经过信号放大、光耦隔 离，驱动 h 型桥式电动机控制电路，利用 pid 控制算法实现电动机转向与转速的 控制。电动机的运转状态通过数码管显示出来。 - - u* asr acr 整流触发装置电动机 电流检测 转速检测 本科生课程设计（论文） 3 2.2 系统组成总体结构 直流电机调速系统以 at89s52 单片机为控制核心，转速检测模块、led 显示 模块及电机驱动模块组成。该系统的工作原理为：单片机产生的 pwm 信号通过电 机驱动模块输送给电机，由编码器测电机的转速，并将测得的转速值通过 pid 控 制算法反馈给单片机，已达到闭环控制的目的。转速输出结果通过 led 显示。 pid 的参数通过对电机的数学建模，仿真后经过微调得到。结构框图如图 2.2 所 示。 单片机 电机驱动电路电动机 转速检测电路 显示电路 键盘电路 图2.2 系统总体结构框图 本科生课程设计（论文） 4 第 3 章 硬件设计 3.1 单片机最小系统的设计 该控制器对单片机的要求是：具有足够快的速度；有 pwm 口，用于自动产 生 pwm 波；有捕捉功能，用于测频；有 a/d 转换器、用来对电动机的输出转速、 输出电压和电流的模拟量进行模/数转换；有各种同步串行接口、足够的内部 rom 和 ram，以减小控制系统的无力尺寸；有看门狗、电源管理功能等。因此 该实验中 at89s52 单片机做为控制芯片。 at89s52 是一个低电压，高性能 cmos 8 位单片机，器件采用 atmel 公司 的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 mcs-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 flash 存储单元，功能强大的 at89c52 单片机可为您提供许多较 复杂系统控制应用场合。 at89s52 有 40 个引脚，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 flash 只读程序存储 器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（ram），32 个外部双向输入/输出 （i/o）端口，同时内含 2 个外中断口，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工 串行通信口。其最小系统由单片机和时钟电路以及复位电路组成。系统最小原理 图如图 3.1 所示。 图 3.1 单片机最小系统 p1.0(t2) 1 p1.1(t2 ex) 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5(mosi) 6 p1.6(miso) 7 p1.7(sck) 8 rst 9 p3.0(rxd) 10 p3.1(txd) 11 p3.2(int0) 12 p3.3(int1) 13 p3.4(t0) 14 p3.5(t1) 15 p3.6(wr) 16 p3.7(rd) 17 xtal2 18 xtal1 19 gnd 20 p2.0(a8) 21 p2.1(a9) 22 p2.2(a10) 23 p2.3(a11) 24 p2.4(a12) 25 p2.5(a13) 26 p2.6(a14) 27 p2.7(a15) 28 psen 29 ale/prog 30 ea/vpp 31 p0.7(ad7) 32 p0.6(ad6) 33 p0.5(ad5) 34 p0.4(ad4) 35 p0.3(ad3) 36 p0.2(ad2) 37 p0.1(ad1) 38 p0.0(ad0) 39 vcc 40 at89s52 12 12m xtal 22pf 22pf 1k gnd vcc gnd 本科生课程设计（论文） 5 3.2电动机驱动电路的设计 在信号传输时，我们常采用光耦隔离器将主回路的强电和控制回路的弱电相 隔离，使主回路和控制回路更好的结合。光耦隔离器 tlp521-2 光耦集成块的电 路示意图如图 3.2 所示。 图 3.2 光耦隔离器 pwm 电路由复合体管组成 h 型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合分 为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。4 个二极管在电 路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电流和晶体管上 的电流过大的保护作用。 在实验中的控制系统电压统一为 5v 电源，因此若复合管基极由控制系统直 接控制，则控制电压最高为 5v，再加上三极管本身压降，加到电动机两端的电 压就只有 4v 左右，严重减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑，我们运用了 tlp521-2 光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。输入端各通过 一个三极管增大光耦的驱动电流；电动机驱动部分通过外接 12v 电源驱动。这样 不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大的增强。驱动电 路如图 3.3 所示。 123456 a b c d 654321 d c b a title numberrevisionsize b date:2-jul-2013 sheet of file:c:usersacerdesktophanyapingmydesign1.ddbdrawn by: 本科生课程设计（论文） 6 图 3.3 电机驱动电路 在电动机驱动信号方面，我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。脉冲 频率对电动机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带带负载能力差脉冲频率低 则反之。经实验发现，当电动机转动平稳，但加负载后，速度下降明显，低速时 甚至会停转；脉冲频率在 10hz 以下，电动机转动有明显跳动现象。而具体采用 的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。通过 p20 输入高电平信号，p21 输入低电平，电机正转；通过 p20 输入低电平信号，p21 输入高电平，电机反转； p20、p21 同时为高电平或低电平时，电机不转。通过对信号占空比的调整来对电 机转速进行调节。 3.3转速测量模块 编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉 冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测 量直线位移。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成 为码盘，后者称码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种。接 触式采用电刷输出，电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”； 非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不 透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。 在本系统中通过运用编码器来测量电动机的转速。由于线数越多周期内产生 脉冲数越多表示电机转速越快，因此建立合适的模型即可准确计算出电机的转速。 因此选用欧姆龙 500 线编码器。如图 3.4 所示： 图 3.4 欧姆龙 500 线编码器 3.4显示模块 led 数码管分为共阳极和共阴极两种。共阴极结构，8 断发光二极管的阴极 端连接在一起，阳极端分开控制，使用时公共端接地，要使哪根发光二极管，则 本科生课程设计（论文） 7 对应的阳极端接高电平。共阳极结构，8 端发光二极管的阳极端连接在一起，阴 极端分开控制，使用时公共端接电源。要使哪根发光二极管，则对应的阴极端接 地。鉴于价格和显示效果等方面的比较，本设计中最终选用 led 数码管，结果表 明比较理想。led 数码管的与单片机接口电路原理图如图 3.5 所示。 图 3.5 led 数码管与单片机接口电路原理图 3.5独立按键电路 3.5.1 键盘的功能及分类 键盘是一种最常用的输入设备,它是一组按键的集合，从功能上可分为数字键 和功能键两种，作用是输入数据与命令，查询和控制系统的工作状态，实现简单 的人机对话。 （1）键盘按照接口原理可分为编码键盘与非编码键盘两类。 （2）键盘按照其结构可分为独立式键盘与矩阵式键盘两类。 独立式键盘主要用于按键较少的场合,矩阵式键盘主要用于按键较多的场合， 也称行列式键盘。 3.5.2 独立式键盘 独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根 i/o 口线，一根 i/o 口线上的 123456 a b c d 654321 d c b a title numberrevisionsize b date:29-dec-2013sheet of file:f:三三三三三三三三三三三mydesign.ddbdrawn by: 1 2 3 4 5 6 7 ab cde f g 8 9 10 11 12 h 12 3 4 p1 p2p3p4 p5 p6p7 p0p26p25p24 p27 本科生课程设计（论文） 8 按键工作状态不会影响其它 i/o 口线的工作状态。因此，通过检测 i/o 口线的电 平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。 本设计中独立按键分别用来进行启动、停止、选择电机加、减速。 a0：启动按键； a1：停止按键； a2：电机加速选择按键； a3：电机减速选择按键。 如图 3.6 所示为本课程设计的按键电路。 图 3.6 独立按键电路 3.6系统总的硬件电路图 系统组成：单片机最小系统、按键电路、显示电路、驱动电路、电机和转速 检测电路。总体硬件图见附录 i。 123456 a b c d 654321 d c b a title numberrevisionsize b date:29-dec-2013sheet of file:f:三三三三三三三三三三三mydesign.ddbdrawn by: r1 r2 r3 r4 vcc a1 a0 a3 a2 本科生课程设计（论文） 9 第 4 章 软件设计 直接应用 at89s52 的软件方法实现 pwm 信号输出，这比硬件实现 pwm 信 号成本低、限制少、实现便捷。各程序流程图如下所示。 4.1 主程序流程图 根据模块的划分原则，将该程序划分为初始化模块、按键模块、测量模块、 中断和显示子程序模块，这些子程序模块构成了整个系统软件的主程序，如图 4.1 所示。 开始 系统初始化 显示初始化 调按键程序 结束 调 pid 处理程序 调转速测量程序 图 4.1 主程序框图 4.2 初始化程序 所谓初始化，是对将要用到的 at89s52 单片机内部部件或扩展芯片进行初始 工作状态设定，初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式，初值预置， 本科生课程设计（论文） 10 开中断，初始化 i/o 口和打开定时器等。 4.3 显示程序 显示子程序采用动态扫描实现四位数码管的数值显示，在采用动态扫描显示 方式时，要使得 led 显示的比较均匀，又有足够的亮度，需要设置适当的扫描 频率，当扫描频率在 70hz 左右时，能够产生比较好的显示效果。如图 4.2 所示。 在本设计中，为了简化硬件设计，主要采用软件定时的方式，即用定时器 0 溢出中断功能实现 11s 定时，通过软件延时程序来实现 3ms 的延时。 n y 显示开始 送位选字 查段选表 段选码送入 定时 3ms 显示是 否完成? 结束 图 4.2 显示程序框图 4.4转速测量程序 本次课程设计使用 500 线编码器测电机转速。根据编码器的原理，内部齿轮 每旋转一圈，编码器输出一个脉冲。将脉冲值利用 pid 控制算法，反馈给单片机， 本科生课程设计（论文） 11 构成闭合回路。通过调整 p/i/d 的参数值，保证电机的稳定运行。 4.5中断程序 采用定时方式 1，因为单片机使用 12m 晶振，可产生最高约为 65.5ms 的延时。 对定时器置初值 b1e0h 可定时 20ms，即系统时钟精度可达 0.02s。当 20ms 定时 时间到，定时器溢出则响应该定时中断处理程序，完成对定时器的再次赋值，并 对全局变量 time 加 1，通过变量 time 可计算出系统的运行时间。如图 4.3 所示。 开启中断 中断处 理 测量计算转速 定时中断 1定时中断 0 系统时间 计时处理 pid 计算 中断结束 图 4.3 中断程序流程图 4.6pid 控制算法 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是 pid 控制。pid 控制器是一 种线性控制器，它根据给定值 r(t)与实际输出值 c(t)构成控制偏差 e(t)=r(t)-c(t)。将 偏差的比例(p)、积分(i)和微分(d)通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控 制，故称 pid 控制。其控制框图如图 4.4 所示。 本科生课程设计（论文） 12 c（t ） u（t ） + + 比例 积分 微分 被控对象 + r（t ） 图 4.4 连续系统的 pid 控制 假设计算机控制系统的采样周期为t，则在t=i时刻的控制量可由下式来近似： = + = 0 + ( 1) + 0 (4 4) （4-1） 若t足够小则这种“近似”相当准确，与连续控制过程比较接近故称为“准 连续控制” 。由于ui表征了执行机构的位置，故又称为位置式pid控制算法。 1= 1+ 1 = 0 + ( 1 2)+ 0 (4 5) （4-2） 两式相减： = 1= ( 1)+ + ( 2 1+ 2) (4 6) （4-3） 即为增量式pid算法。 因此，在本设计中，我们采用增量式pid控制算法。通过编码器对电机进行 pid调节，调节电机的转速，做到能够迅速做出反应。 本科生课程设计（论文） 13 第 5 章 数学建模与仿真 系统对电机的控制需要加入pid算法以稳定运行。对于pid控制器的设计在没 有模型的情况下根据反复调试来整定参数，对人的主观因素依赖很大，难以取得 较好的控制效果并且适应性较差。基于这样的情况，建立准确可靠的数学模型， 并及时更新模型参数，以提高控制精度。 本设计采用机理分析和实验测试相结合的方法，建立了该系统电机的数学模 型。电机模型为一阶微分方程，通过实验测试获取不同情况下的运行数据。 5.1 电机模型的建立 当电机的输入电压为 7.2v 时，其主要参数如表 2.2 所示。从表中可以看出， 电压一定时，转矩随电流增大而增大，转速随电流增大而减小。电机功率则与转 矩和转速之积成正比。 表 5.1 =7.2v 时电机的主要参数u 无负荷最大效率 （64.6%） 最大功率（26.68w）停止 电流转速电流转速转矩电流转速转矩电流转矩 arpmarpmg.cmarpmg.cmag.cm 0.49153002.8513100998.61765034016.72680 为了能够产生反向制动的效果，故采用两路 pwm 信号来控制电机。当第一 路大于第二路时电机产生正向力矩，第二路大于第一路时电机产生反向力矩。两 路相等时电机不产生力矩。用与测试舵机时相似的方法来进行电机实际动态曲线 本科生课程设计（论文） 14 的绘制。设电机模型的输入量为电机控制信号 pwm 的占空比设置项，使用 u x 500 线的旋转编码器进行测速。 () + 2() = 1() (3-5) （5-1） 式（5-1）即为电机模型，其中 k2为常数，只和电机自身特性有关；k1和电 池电压成正比，不变时 k1也为常数。 0 u 0 u 控制转速最常见方法是施加一个 pwm 信号，使其占空比对应于所需速度，电 机起到一个低通滤波器作用，将该 pwm 信号转换为有效直流电平作为电枢端电压， 从而控制电机转速。 5.2仿真 电机模型的输入量为电机控制信号（pwm）的占空比设置项。对给定 u x u x 一个阶跃信号，然后每 0.01s 读一次脉冲累加器数据，并存入数组500中， u y u y 直到读够 500 次（共 5s） ，500中的数据即为每 10ms 内旋转编码器产生的脉 u y 冲数。通过对其阶跃响应进行分析即可得到电机模型的参数。 使用 matlab 实现最小二乘法估计参数的程序如下： m1=textread(d:datam40.txt,%s); y =hex2dec(m1); %y 为 10 组测速数据取平均值后得到的( ) u y t t=0.01:0.01:5; plot(t,y,k); %绘制随时间变化的曲线，如图 5.1(a)中实线所示，其中( ) u y t 横坐标为时间，单位为 s，纵坐标为( ) u y t f=inline(a(1)*(1-exp(-t/a(2),a,t); %已知初始值为 0，式中 a(1)为稳( ) u y t 态值，a(2)为时间常数 12yuy k xk 3y k t3=0.1:0.01:3; y3=y(10:300); %取第 10 到第 300 的数据，即 0.1s-3s 的数据 x0=1 1; xx,res=lsqcurvefit(f,x0,t3,y3) %最小二乘拟合，xx 为a(1) a(2) 拟合结果为 a(1)= 27.93，a(2)= 1.61，即=40 时，=27.93，时间常 u x 12yuy k xk 数=1.61s，代入式（3.13）可得模型 3y k /1.61 27.93*(1) t u ye 绘制该模型的仿真曲线，如图 5.1(a)中虚线所示，其中横坐标为时间，单位 为 s，纵坐标为仿真得到的。( ) u y t 本科生课程设计（论文） 15 =40 （b） =60 （） 图 5.1 电机动态曲线图 结合pid控制算法，经matlab仿真，得到电机在不同参数下的动态响应如图 5.2所示。由图可知：在kp偏大时，系统会出现严重超调，参数ki偏小时，无法 消除系统超调，因此，在本设计中，kp、ki分别为0.2、0.3时，系统稳定无超调。 (a) kp=0.5 ki=0.1 (b) kp=0.35 ki=0.1 (b) kp=0.3 ki=0.04 (d) kp=0.2 ki=0.3 本科生课程设计（论文） 16 图5.2 动态响应仿真图 第 6 章 课程设计总结 通过这次课程设计，在赵丽丽老师的认真指导下，我学习了很多，受益匪浅。 经过一周左右的课程设计方案、系统硬件设计和软件设计。查阅了大量的关 与单片机和直流调速的知识。在双闭环调速系统中，asr 的作用是对转速的抗扰 调节并使之在稳态时无静差，其输出限幅决定允许的最大电流。acr 的作用是电 流跟随，过流自动保护和及时抑制电压波动。在电气时代的今天，电动机在工农 业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。研究直流电机的控制和测量方法， 对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 本文总结目前常用的双闭环直流调速系统设计方法，设计出一个以直流电动 机作为被控对象，基于单片机作为控制器的数字化直流调速系统。其特点是以单 片机 at89s52 取代模拟 pwm 脉宽调制器、电流调节器、转速调节器以及逻辑切 换等硬件。通过电机驱动电路、按键和显示电路，利用 pid 控制算法，结合 matlab 仿真软件建立了系统数学模型并进行了仿真。再由理论分析、器件参 数整定、硬件电路设计、软件设计最终实现。 通过这次实验是我详细的明白了双闭环直流调速系统的原理,也是我知道了 一些他在工业中的一些应用,以前没明白的一些细节在这次设计中也得到了深刻 的理解。理合实际互相结合是我对电力拖动自动控制系统这门课有了进一步的认 识。从这次的课程设计中，我真真正正地意识到，在以后的学习中，要理论联系 实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，这就是我在这次课程设计中的最大 收获。 本科生课程设计（论文） 17 参考文献 1 林志琦.基于 proteus 的单片机可视化软硬件仿真m.北京:北京航空航天大学 出版社,2006.9 2 周润景,张丽娜.基于 proteus 的电路及单片机系统设计与仿真m.北京:北京 航空航天大学出版社,2006.5 3 张靖武,周灵彬.单片机系统的 proteus 设计与仿真m.北京:电子工业出版社, 2007.4 4 周润景,张丽娜.proteus 入门实用教程m.北京:机械工业出版社,2007.9 5 楼然苗,李光飞.51 系列单片机设计实例m.北京:北京航空航天大学出版社, 2003.3 6 楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导m.北京:北京航空航天大学出版社,2007.7 7 贾东耀,汪仁煌. 数字温度传感器在仓库温度检测系统的应用j.传感器世界, 2001 8 dallas ds18b20 数据手册z.http：/、 9李朝青.单片机原理及接口技术m.北京:北京航空航天大学出版社,2006. 10康华光,陈大钦电子技术基础（模拟部分）m.北京:高等教育出版社,1999. 11 li wei-di,guo qiang. application technology of lcd displays.china publishing house of electronics industry, 2000. 12 su kai,liu qing-guo,chen guo-ping.principle and design of mcs-51 single-chip microprocessor.metallurgical industry press, 2003. 13 harvard,gareth. thematic network in teacher education in europe xxxj journal 本科生课程设计（论文） 18 of education for teaching.vol.23, no.1, 1997 14 allamaraju,subrahmanyam.professional.java server programming j2ee edition.wrox press.2001 15 atmel.8-bit microcontroller with 8k byte at89c51.1999 附录 i 123456 a b c d 654321 d c b a title numberrevisionsize b date:29-dec-2013sheet of file:f:三三三三三三三三三三三mydesign.ddbdrawn by: p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 rst 9 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.5/t1 15 p3.6/wr 16 p3.7/rd 17 xtal2 18 xtal1 19 gnd 20 vcc 40 p0.0 39 p0.1 38 p0.2 37 p0.3 36 p0.4 35 p0.5 34 p0.6 33 p0.7 32 ea/vpp 31 ale 30 psen 29 p2.7 28 p2.6 27 p2.5 26 p2.4 25 p2.3 24 p2.2 23 p2.1 22 p2.0 21 at89s52 c1 c2 16mhz p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p10 p11 p20 p21 p22 p23 p24 p25 p26 p27 c1 23uf r1 r2 p0 a1 a0 a3 a2 a5 a4 a7 a6 d1 d2 d3 d4 u1 u2 r2 1k r1 1k q2 q4 q1 q3 q5 q7 q8 q6 +12v p20 p21 m 1 2 3 4 5 6 7 ab cde f g 8 9 10 11 12 h 12 3 4 p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p0 p26 p25 p24 p27 r1 r2 r3 r4 vcc a1 a0 a3 a2 本科生课程设计（论文） 19 附录 ii * 双闭环直流电机调速 功能描述：使用单片机 t0 定时器产生脉宽调制信号，实现双直流电机的速 度调控。 */ #include #include /*自定义变量*/ #define uint unsigned int /自定义变量 #define uchar unsigned char char gw,sw,bw,qw; uchar j; /定时次数，每次 20ms uchar f=5; /计数的次数 sbit p20=p20; /pwm 输出波形 1 sbit p21=p21; /p