数字式直流电机调速控制系统

1、毕 业 论 文学生姓名学生姓名学学 号号学院学院 文通学院专专 业业电气工程及其自动化题题 目目数字式直流电机调速控制系统 讲师指导教师指导教师 （姓 名） （专业技术职称/学位）2012年5月淮阴师范毕业论文设计1数字式直流电机调速控制系统数字式直流电机调速控制系统 摘摘要要直流调速具有调速范围宽，调速平滑，启动转矩大，启动性能好等优点，因而在工业传动系统中得到广泛的应用，传动直流调速系统的触发器以及调节器都是由模拟电路来实现，具有很多缺点。微机数字控制系统其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。所以在各个方面的性能都远远优

2、于模拟控制系统且应用越来越广泛。本文属于电机控制类的设计。该设计综合运用了电机学、单片机原理、EDA 设计、电力拖动自动控制系统和 Matlab 仿真技术等课程的知识，设计出数字式直流电动机的调速控制系统原理图，编制了详细的软件流程，并利用 Matlab/Simulink 作出仿真分析。本设计对单片机系统常用芯片介绍较为详细，对利用 Matlab 语言部分模块进行点机控制、电路仿真有一定的研究。经测试各项性能指标优于模拟直流调速系统，响应速度快，可能实现比较复杂的控制算法，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。关键词关键词：单片机；双闭环；直流电机；数字式；Matlab/Sim

3、ulink淮阴师范毕业论文设计2Digital DC motor speed control systemABSTRACTThe DC speed control has the followiing excellence：the range of speed regulation is very wide；the characteristic of speed regulation is smooth；the torque of commissioning is strong；high performance of commssioning and so on. So its widly u

4、sed in industrial drive systerm.The trigger and regulator of the DC industrial speed governing systerm are achieved by imitate circuit，which has many disadvangtage. Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has

5、the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In many aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.In this paper, which belongs to the motor control

6、 class design. The design of the integrated use of motor learning, principle, EDA design, automatic control system and Matlab simulation technology course knowledge, design a digital DC motor speed control system schematic diagram, has prepared a detailed software process, and the use of Matlab / Si

7、mulink make simulation analysis. The design of the single chip microcomputer system commonly used a more detailed introduction, on the use of Matlab language module point machine control, circuit simulation has certain research.My paper is a digital DC speed control system and 89C51 single-chip comp

8、uter.Then introduce and analyze the characteristics of single-chip，at last，design the software of the digital DC motor speed control system，including the main program and subprogram.Its better than the Imitated DC Speed Control System Going through testing every performance parameter. As a result, t

9、he digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.Keywords： Single-chip computer；Double closed-loop ；DC speed control system；Digital model；Matlab/Simulink淮阴师范毕业论文设计3目目 录录第第 1 章章 绪绪 论论.41.1 数字式直流调速控制技术.41.2 设计的意义.41.3 本文主要

10、工作.5第第 2 章章 硬件电路结构硬件电路结构.6第第 3 章章 系统软件设计系统软件设计.83.1 单片机软件开发流程.83.2 主程序设计.93.3 中断服务程序设计.16第第 4 章章 仿真分析仿真分析.234.1 SIMULINK系统动态结构仿真模型的建立及仿真参数的设置.234.2 双闭环系统的仿真结果.244.3 电流环参数改变时对动态特性的影响.254.4 转速环参数改变时对动态特性的影响.26结束语结束语 .2828参考文献参考文献 .2929致致 谢谢 .3030淮阴师范毕业论文设计4第第 1 章章 绪绪 论论近年来，虽然交流变频调速技术快速发展并不断在更广泛的领域得到应用

11、，但实际上在很多场合直流驱动依然拥有大量的用户，包括旧设备的改造以及新设备上的应用；我们所了解的国内各主要直流电动机厂商这几年的出产量也在连续增长。但是，目前国内直流调速的市场却基本被西门子、欧陆、CT 等垄断，尤其是在全数字式的中高端产品领域，国内生产厂家寥寥，近乎是空白。1.1 数字式直流调速控制技术数字式直流调速控制技术直流调速具有调速范围宽，调速平滑，启动转矩大，启动性能好等优点，因而在工业传动系统中得到广泛的应用。传动直流调速系统的触发器以及调节器都是由模拟电路来实现，其缺点是：（1）触法精度易受电网电压波动的影响。（2）触发脉冲不对称度较大。（3）调节器中的运算放大器会因为电网电压

12、和温度变化引起漂移儿产生运算误差。（4）模拟器件的老化也会引起运算误差，甚至使已经整定到得系统性能变差。20 世纪 80 年代以来，随着计算机技术以及通讯技术的发展，出现了数字式直流调速系统，使直流调速技术的发展出现了新的生机。最早的研究限于用数字调节器代替模拟调节器，即用微机执行数字 PID 运算程序代替模拟转速调节器和电流调节器，转速给定和转速反馈以及电流反馈经 A/D 转化器变成数字量作为可控整流装置的触发控制电压。这种方式克服了电网电压波动对触法精度的影响，在一定程度上减小了因为器件老化，电网电压和温度变化引起的运算误差，但不能充分发挥计算机处理信息的能力，缺乏实用性。后来在上述基础上

13、增添了数字触发器，主要是利用微机的定时功能，通过接口产生移相脉冲，经功放后触发三相全控桥。这样便形成了数字化的直流调速装置，也就是所谓的数字式直流调速装置。1.2 设计的意义设计的意义目前在不少机械制造企业中使用的 B2151，B2152 等大型龙门刨床，其所使用的KTS300/200A 直流无级调速控制柜属于可控制逻辑控制无环流可逆直流调速控制系统。这种传统的控制直流调速系统控制回路的硬件设备及其复杂，故障率高，维修费用较高，该控制技术显得过时。对已经商品化集成化的产品进行微机化全数字式直流控制系统的更行改造，有极其高的经济价值和应用前景。现在全球进入数字化时代，先进的制造技术是改造传统制造

14、企业的有效手段，纵观国内外先进制造技术的现状和发展，可以看到数字化制造技术是先进制造技术的核心技术，是实施其先进技术的平台。数字化技术是制造业优质低耗，降低成本和快速响应市场的首选技术。由于电力电子技术，计算机技术和通讯技术的快速发展，使得直流调速系统数字式方面的研究得到了很多国家的重视。现阶段较为先进的机床直流调速系统采用微机化数字控制的直流调速控制器。这类产品成功的用于冷，热连压机以及卷取机张力控制等生产机械，而且由过程控制模块组成，其结构和参数设置非常方便简单，工作稳定，不受环境影响，具有很强的自保护功能，因而使传动系统不仅具有很大的灵活性，还有很高的可靠性。对被控对象电动机的各种状态可

15、实现快速，宽范围，高分辨率，高精度的检测，为高性能传动系统的实现提供了基本条件。数字式传动装置控制器内有多种形式的存储器，能存储大量的实时数据，实现系统的淮阴师范毕业论文设计5保护，故障自诊断，报警显示，波形分析，故障自动复原等多种原先难以实现的功能。数字控制器具有很强的通信组网功能，不仅可以与上位机通信，在数字式直流传动装置之间，PLC 之间和数字式交流传动装置之间都可以进行快速交换数据，实现生产过程的全局自动化。数字控制不仅简化了系统的硬件结构，使维修方便，故障率下降，提高系统运行的可靠性，很方便的对外部或内部信息实现数字滤波，提高系统的抗干扰能力。本设计引入微机系统为调速系统的监控，管理

16、和数据处理的设备，具有非常友好的人机界面，控制灵活方便，系统的硬件结构简单，计算机浮点运算性能好，响应速度快，可以实现比较复杂的控制算法，以满足不同的控制要求。1.3 本文主要工作设计一个基于单片机控制的数字式直流电动机软件控制系统。基本要求：本系统在调速过程中需要采集电机的转速，工作电压，工作电流以及电网电压四路模拟信号；每隔10ms 循环采样一次，采样满 5 次后进行中值滤波，同时将采集的四路模拟信号经 A/D 转换后，显示各参数的实际值。四个参数的测量范围、报警上下限要求如下：（1）转速：02000r/min，7001800r/min，超限 1#发光二极管亮，反之，灭。（2）工作电压：0

17、250V，200240V，超限 2#发光二极管亮，反之，灭。（3）工作电流：0200A，20170A，超限 3#发光二极管亮，反之，灭。（4）电网电压：0500V，330430V，超限 4#发光二极管亮，反之，灭。（5) 通过软件设计实现不同按键下的不同显示要求以及对电机的控制。本文分为四章，各章工作如下： 第 1 章 绪论。第 2 章 单片机概述。第 3 章 系统软件设计第 4 章 仿真分析淮阴师范毕业论文设计6第第 2 章章 硬件电路结构硬件电路结构根据毕业设计任务要求，提出如图 3-1 所示的硬件电路组成框图：图 2-1 总体硬件电路组成框图设计采用以 89C51 为核心的基于单片机控制

18、的数字直流电动机调速控制系统，其中各单元模块的硬件组成说明如下：单片机采用 89C51，8 位 CPU，4KB 的 ROM 程序存储器，128 字节的 RAM 数据存储器，2 个 16 位的定时/计数器，1 个双工的异步串行口，5 个中断源，两级中断优先级的中断控制器。 数据采集电路构成：本系统采用 8155 芯片，以其 A 口、B 口连接 ADC0809 芯片，由B 口提供 ADC0809 各采样通道的地址选通号以及启动信号。由 A 口连接 ADC0809 芯片的DB0DB7,以读取 A/D 转换结果。8155 芯片是通用 I/O 接口芯片，与 MCS-51 单片机的接口简单，ADC0809

19、 是一种 8 位模拟量输入、8 位逐次逼近式 A/D，适用于多路数据采集。淮阴师范毕业论文设计7显示电路构成：显示模块采用的扩展 8255A 芯片引脚结构，通过 A 口、B 口、C 口作为输出口和 6 个 74LS48 译码/驱动器，连接 6 个 LED8 段数码管构成显示电路。报警模块构成：以 8155 的 C 口的低 4 位（PC0PC3）控制 4 个报警灯，已实现各参数的超限报警，包括电动机转速过高、过低；电机的工作电压过高或者过低；电机的工作电流过高或者过低；电网电压过高或者过低。键盘控制电路构成：系统以 74LS244 芯片配合 44 行列式键盘，实现键盘扫描。在本设计中，单片机系统

20、使用简单的键盘来完成输入操作的人机接口。行列式键盘与 89C52 单片机的接口电路中，键盘的输入信息的主要过程如下：CPU 判断是否有键按下。确定按下的是哪个键。把该键的信息翻译成计算机能识别的代码，确定键值。输出执行模块构成：通过 89C51 连接数模转换器 DAC0832。根据 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同控制方式，DAC0832 有 3 中工作方式：直通方式，单缓冲方式，双缓冲方式，其中双缓冲方式适用于多路 DAC0832 同步输出的情况，所以本设计采用该方式12。淮阴师范毕业论文设计8第第 3 章章 系统软件设计系统软件设计系统软件设计中将完成主程序、时钟初值输

21、入子程序、显示子程序、键扫描子程序KEY、键分析子程序 KAYA 以及中断服务程序的设计。3.1 单片机软件开发流程在单片机测量系统中国，软件的重要性与硬件同样重要。硬件是躯体，软件是灵魂，当系统的硬件电路确定以后，系统的主要功能还是要依靠软件来实现。而且软的设计很大程度上就决定了产品的性能。为了满足系统的要求，编制软件的时候一般要符合以下基本要求：（1）易于理解，易于维护。要达到易理解、易维护等指标，在软件的设计中，结构化设计是最好的一种设计方法。这种设计方法是由整体到局部，再由局部到细节，先考虑整个系统所要实现的功能，确定整体目标，然后把整个目标分成一个一个的任务，任务中可以分成若干个子任

22、务，这样逐层细分，逐个实现。（2）实时性。实时性是电子测量系统的普通要求，既要求系统即时响应外部事件的发生，并且及时给出处理结果。近年来，由于硬件的集成度与速度的不断提高，配合相应的软件，实时性比较容易满足设计要求。（3）准确性。准确性对整个系统具有很重要的意义，尤其是测量系统，系统要进行一定的运算，算法的正确性和准确性对结果有着直接的影响，因此算法的选择、计算的精确度等方面都要符合设计的要求。（4）可靠性。可靠性是系统软件最重要的指标之一，作为工业产品，抗干扰技术的应用是必不可少的，最起码的要求是在软件受到干扰出现异常时，系统还能够正常工作13。软件的设计和调试过程如图 4.1 所示：淮阴师

23、范毕业论文设计9图 3-1 单片机软件设计调试流程图软件设计和调试可以分为下面几个步骤： 第一步，建立用户源程序。用户通过开发系统的键盘、CRT 显示器以及开发系统的编辑软件，按照所要求的格式、语法规定，把源程序输入到开发系统中，并保存在磁盘上。 第二步，在开发系统机上，利用汇编软件对第一步输入的用户源程序进行汇编，变为可执行的目标代码。 第三步，动态在线调试。也就是对用户源程序进行调试。第一、二步是一个纯粹的软件运行过程，这一步要求在线仿真器的配合，才能对用户源程序进行调试。 第四步，将调试完毕的用户程序通过 EPROM 编程器，固化在 EPROM 中。3.2 主程序设计 主程序包括如下 3

24、 个环节：（1）实现各种初始化，包括设置堆栈指针、DAC0832 芯片零输入、8255A 芯片初始化、定时/计数器 0 初始化、时钟初始化输入，以及开中断、定时/计数器启动等。（2）实现显示。（3）不断地进行键扫描，判断是否有键按下。无，返回现实；有，根据按键实现相应的人机对话。 表 3-1 系统设计内存分配表 地 址 功 能 地 址 功 能30H4FH堆栈78H7AH显示缓冲区50H63H置采样值7BH键号记忆区64H67H置滤波结果7CH采样值缓冲区68H6FH置转换结果7DH报警信息存储单元70H76H时钟缓冲区7FH输出控制值存储单元77HNC7FH给定值存储单元主程序流程图：淮阴师范

25、毕业论文设计10图 3-2 主程序流程图主程序主要包括以下 3 个主要的子程序，分析如下：时钟初值输入子程序：该子程序的功能是要求通过 6 次按键，输入系统开机运行的时间。6 次按键分别输入时钟的十时、时、十分、分、十秒以及秒值。该子程序需要包括以下 4 个功能：一是通过键扫描和键分析得到每次输入的键号；二是将每次输入的键号送到时钟缓冲区（70H75H单元）保存；三是将时钟缓冲区的内容送到显示缓冲区；四是调用显示子程序实现显示（每铵一次键显示一次） 。这里，特别要强调的是由于 MCD 子程序和显示子程序中均需要用到 R0 寄存器，而且时钟初值输入子程序本身也要用到 R0 寄存器，故在调用两个子

26、程序前要先将 R0 的内容送到 B 寄存器暂时保存，待两个子程序执行完以后，再将 B 寄存器的内容送到 R0 寄存器。程序如下： ORG 0000H淮阴师范毕业论文设计11 AJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 000BH ；TO 的中断入口 AJMP ITOPMAIN： MOV TOMD, #01H ;设 TO 为方式 1 MOV SP , #30H ；设置堆栈指针 MOV 20H, #0AH ;装入中断次数 CLR A MOV 70H , A ；秒位清零 MOV 71H , A ；十秒位清零 MOV 72H , A ；分位清零 MOV 73H , A ；十分位清零MOV 74H , A

27、 ；时位清零MOV 75H , A ；十时位清零SETB ET0SETB EAMOV TH0 ， #3CHMOV TL0 ， #0B0HSETB TR0HERE： SJMP HERE ITOP： PUSH PSW PUSH A MOV TH0 ，#3CHMOV TL0 ，#0B0HDJNZ 20H , RETURNMOV 20H ， #0AHMOV A ， #01HADD A ，#75HDA AMOV 75H ，ACJNZ A ，#10，RETURNMOV 75H ， #00HMOV A ， #01HADD A ，74HDA AMOV 74H ， ACJNZ A ， #06，RETURNMOV

28、 74H ， #00HMOV A ，#01HADD A ，73HDA AMOV 73H ， ACJNZ A ，#10，RETURNMOV 73H ， #00HMOV A ， #01H淮阴师范毕业论文设计12ADD A ，72HDA AMOV 72H ;，ACJNZ A ， #06，RETURNMOV 72H ， #00HMOV A ， #01HADD A ，71HDA AMOV 71H ，ACJNZ A ， #10，RETURNMOV 71H ，#00HMOV A ， #01HADD A ，70HDA AMOV 70H ，ACJNZ A ，#06，RETURNMOV 70H ，#00HLJMP

29、 KEYRETURN: POP A POP PSW RETI END显示子程序 MCD根据系统扩展图可知，要使 6 位 LED 数码管显示相应的数据，只有将显示缓冲区78H7AH 单元的 6 个压缩的 BCD 码通过 8255A 的 A 口、B 口、C 口分别输出即可，故该子程序的后半部分即可实现这种功能17。由于系统只能感应有一组 6 个 LED 数码管实现显示，所以，显示的内容是由键盘控制的。所以该子程序开始，先判断暂存在 7BH 单元的内容然后决定显示内容。若为 0#号键，则调用 MCD 子程序，将时钟缓冲区的内容送到显示缓冲区，后跳至 DIS2 实现实在显示。若为 0#4#键，则显示相

30、应的数据。6 位 LED 数码管，其中第一位显示数据代码（14） ，第 2、3 位熄灭，第 46 位显示各号所代表的数据。如 1996，代表显示 1#数据，即电动机的转速为 996r/min。根据内存分配表可知，四个数据的转换结果存放在首地址 68H，1#数据在 68H69H 单元，2#数据存放在 6AH6BH 单元，以此类推。每个数据占两个字节。高位字节是非压缩的 BCD 码，存放百位数字，低位字节为压缩的 BCD 码，存放数据的十位和个位。为了实现上述格式的显示，查手册可知，对于 74LS48，若需要使得LED 数码管熄灭，只要输入段码 0FFH 即可。所以设计流程为：首先将键号乘 2，再

31、加66H，得到各个数据的存放单元的首地址，将该首地址暂存在 R1。然后见 7BH 单元的内容送到累加器 A，用 SWAP A 指令处理后变为 10H，再与 0FH 相减，则又变为 1FH，送到78H 单元。然后，又将 F0H 和该号首地址的内容相加，得到 F*H，送 79H 单元， 。最后，将该号数据的低位字节内容送到 7AH 单元，后再执行 DIS2 以后的各条指令，即可按预定的要求实现显示。显示子程序增加了第一部分的内容后，也为数据的动态刷新创造了条件，当每次执行显示子程序时，均能将数据转换结果及时予以显示。程序如下：淮阴师范毕业论文设计13MOV A ,7BHCJNE A , #06,

32、MCD ：CLR A MOV 78H ，A MOV 79H ，A MOV 7AH ，A MOV R0 ，#16LOOP ： CLR C MOV A ，70H RLC A MOV 70H ，AMOV A ，71HRLC AMOV 71H ，A MOV A ，7AHADDC A ， 7AHDA A MOV 7AH ， AMOV A ，79H ADDC A ，79H DA A MOV 79H， A MOV A ，78HADDC A ，78HDA A MOV 78H， A DJNZ R0 ，LOOPRET键扫描子程序 KEY 和键分析子程序 KAYA主程序的第三部分是通过判断是否有键按下实现相应的人机

33、对话功能。主要是由两个关键的子程序构成：键扫描子程序 KEY 和键分析子程序 KAYA。KEY 子程序的功能是判断是否有键按下。设计思想是：先通过与键盘相连的74LS244 芯片，并使矩阵式键盘 4 根行线均为低电平，后读入列线信号，如有键按下，则4 根列线中至少与一根信号为低电平；如果无键按下，则 4 根列线读入的信号全为 1，后再与 F0H 相或，A 累加器的内容则为 FFH，再将 A 累加器的内容求反，变为 00H，即可通过判断 A 内容是否为 0，来确定是否有键按下。KAYA 键分析子程序的功能是确定所按的键号。设计思想是：通过逐行扫描依次使矩阵式键盘的各条行线为低电平，后逐次读入个列

34、线信号，判断该行是否有键按下。具体方法是：将该列线信号依次右移至 C 标志，如果 C 标志内容为 0，则表示有键按下。在程序中每右移一次，键号加 1，由此可得到按键的键号。在进行键扫描的分析后，在主程序的末尾安排了一个查表程序。该设计中有 7 个功能键，根据分析所得的键号，通过查表，找到该功能键所对应的程序编制不同的显示程序，但是在上述显示子程序中已经作了处理，不管是显示时钟还是要显示各种数据，都能达到淮阴师范毕业论文设计14预期的效果，故在相应的跳转地址上均要加一条 LJMP LOP1 指令即可实现预定的显示。对于 5#、6#功能键，该设计要求具有报警以及撤销报警功能，程序设计思想为：设置一

35、个标志单元，当该标志单元的内容为 00H 时，撤销报警，该标志单元的内容为 FFH 时投入报警。所以在该程序中，只要报标志单元的内容设置好，而且在中断服务程序中执行报警子程序前先判断标志单元的内容，如果是 FFH，则执行报警子程序；如果是 00H，则跳过报警子程序即可。程序如下： AKEY:MOV P2，7FH ；第一行行线送 0 JB P2.3，NEXT1 ；判断第一列列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下NEXT1 继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#1 ；表示1键按下，存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT1：MOV P2

36、，7FH ；第一行行线送 0 JB P2.2，NEXT2 ；判断第二列列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#2 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT2： MOV P2，7FH ；第一行行线送 0 JB P2.1，NEXT3 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#3 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT3：MOV P2，7FH ；第一行行线送 0 JB P2.0，NEXT4 ；

37、判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#4 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT4：MOV P2，0BFH ；第二行行线送 0 JB P2.3，NEXT5 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下，继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#5 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT5:MOV P2，0BFH ；行线送 0 JB P2.2，NEXT6 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LC

38、ALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#6 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描淮阴师范毕业论文设计15NEXT6： MOV P2，0BFH ；行线送 0 JB P2.1，NEXT7 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#7 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT7： MOV P2，0BFH ；行线送 0 JB P2.0，NEXT8 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，

39、#8 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT8： MOV P2，0DFH ；第三行行线送 0 JB P2.3，NEXT9 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下，继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#9 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT9： MOV P2，0DFH ；行线送 0 JB P2.2，NEXT10 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#10 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫

40、描NEXT10： MOV P2，0DFH ；行线送 0 JB P2.1，NEXT11 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#11 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT11： MOV P2，0DFH ；行线送 0 JB P2.0，NEXT12 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#12 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT12： MOV P2，0EFH ；第四行行线送 0

41、 JB P2.3，NEXT13 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下，继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#13 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT13： MOV P2，0EFH ；行线送 0淮阴师范毕业论文设计16 JB P2.2，NEXT14 ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#14 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT14： MOV P2，0EFH ；行线送 0 JB P2.1，NEXT15 ；判

42、断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,继续下一按键扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#15 ；存键值 AJMP SAOMIAOEND ；结束本周期扫描NEXT15： MOV P2，0EFH ；行线送 0 JB P2.0，SAOMIAOEND ；判断列线是否为 0，若不是 0 表示按键未按下,结束扫描 LCALL DELAY ；按键延时消抖 MOV A，#16 ；存键值SAOMIAOEND：MOV 7BH ，A ；把键值存到键号记忆区RET3.3 中断服务程序设计中断服务程序的编写完全采用模块化结构。主要包括采样、数据处理、报警、控制算法以及控制值输出及时钟累进等

43、环节，均以调用子程序实现，以使次序脉冲清晰。中断服务程序的流程图如下：淮阴师范毕业论文设计17图 3-3 中断服务程序流程图每 10ms 执行一次。由于 A 累加器以及 DPTR 寄存器在主程序和中断服务程序中反复用到，故在进入中断服务程序后，首先要保护现场，即将 A、DPTR 寄存器的内容保护到堆栈中去。用 SETB PSW.3 指令，更换工作寄存器组，即在子程序中使用工作寄存器组1，避免数据丢失，在中断服务程序结束要恢复，即恢复 A、DPTR 寄存器的内容。中断服务程序包括以下几个主要的子程序，分析如下：1采样子程序 SAMP根据设计的要求，为了使系统具有抗干扰能力，要求每 10ms 采样

44、一组数据，依次采淮阴师范毕业论文设计18样电动机转速、转子工作电压、工作电流、电网电压 4 个参数，采样满 5 次后，进行中值滤波。据内存分配表可知，5 次采样的结果分别存放在 50H63H 共 20 个单元，为了便于下面进行数据处理。采样值得存放结构如下所示： 50H 55H 5AH 5FH第 1 组采样值应分别存放在 50H（转速） 、55H（工作电压） 、5AH(工作电流)、5FH（电网电压）中，第 2 组采样值分别放在 51H、56H、5BH 以及 60H 中，其他的以此类推。当经过 50ms，进行 5 组数据采样后，20 个单元均采集满。此时，50H54H 单元中位电动机转速的 5

45、次采样值，55H59H 单元中存放的是工作电压的 5 次采样值。即个数据的采样值在内存单元中相对集中地放在一起，为以后的数据处理创造了条件。采样子程序（SAMP）的设计思想：以 7CH 作为每组采样数据中第一个采样值存放单元的首地址，R0 作为间址寄存器，再设 R1 为 10H，R2 为循环计数器，初值为 4。在硬件设计中，ADC0809 连接在 8155 芯片上，其选通信号将由 8155 的 B 口提供，当将 10H 从8155 口输出时，起到两个作用，一是使 ADC0809 的 ADDC、ADDB、ADDA 为 000，即选通 IN0 通道。二是通过 PB4 引脚，给 START 引脚提供

46、一个高电平，后再通过执行ANLA，#0EFH 以及 MOVX DPTR，A 两条指令，又给 START 引脚提供一个低电平，从而启动 A/D 转换，通过延时 100us 后，由 8155 的 A 口读取 A/D 转换结果，并存放在 R0所指的地址单元。修改 R0 的内容，使 R0 指向存放的第二个采样值单元，接着又将 R1 的内容加 1，指向下一个采样通道，如此循环 4 次，即完成一组数据的采样。但是采样到此并没有结束，还要为下一组数据的采样做好准备。将采样值首地址记忆单元 7CH 的内容加 1，使之指向下一组采样数据的首地址。如此 5 次进中断后即可完成 20个数据的采集，为数据处理做好准备

47、。但是此时必须注意，采样满 5 次之后，必须重新使7CH 指向 50H，为此在程序中及 CJNZ A，#55H,SA2 指令判断是否已经满 5 次，若已经满5 次，首先使 7CH 置 50H，同时又使软件标志 F0 置 1，为下面数据处理程序提供信息。程序如下：SAMP： MOV R1， #50HMOV DPTR ，#7FF8HMOV R0， #04HANL A ，#0EFHLOOP： MOVX DPTR ，AMOV R6， #0AHMOV R7， #05DELAY： NOPNOPNOPDJNZ R6， DELAYMOVX A， DPTR MOV R，1 ADEC R7INC R1DJNZ R

48、7， DELAY淮阴师范毕业论文设计19INC DPTR DJNZ R0 ，LOOPLJMP RANG2数据处理子程序（PROC） 数据处理子程序是整个程序汇总最复杂的一个子程序。它包括中值滤波、中值传送、数据变换 A、数据变换 B、4 个子程序。每次进入数据处理子程序均先判断处理子程序 F0 是否为 1，若为 0，不必执行；为 1，则先吧 F0 清零，再执行数据处理子程序15。下面分别对子程序做简单介绍：中值滤波子程序 RANG中值滤波的目的是为了排除干扰信号。将 5 次采样值进行排队，取中间值作为滤波结果。排队程序的设计思想是采用“沉底法”，使第一、二个数据开始，一次将挨近的两个数据进行比

49、较，如前大后小则进行交换；如果前小后大则不交换。通过第一次循环使得最大的数据“沉底”，通过第二次循环使得次大的数据“沉底”，以此类推，知道 5 个数据都按照从大到小排列。因此每组数据排队都需要经过两重循环其中大循环计数器为 R3，小循环计数器为 R4，由 4 次逐渐减少至 1 次。另外，由于需要对 4 组数据进行排队，所以又设置了第 3 重循环，循环计数器为 R2。当每组数据排完后，将 7CH 单元的内容加 5，使之指向下一组的首地址，直至 4 组数据均排完序，又将 7CH 单元重置为 50H。程序如下：RANG : SAM EQU 50HORG 1000HINTER ： MOV R2 ，#0

50、4SORT ： MOV A ，R2MOV R3， AMOV R0 ，#50HLOOP ： MOV A ，R0 INC R0MOV R1 ；A CLR CSUBB A ，R0MOV A， R1JC DONEMOV A ，R1DEC R0XCH A ，ROINC R0MOV R0 A DONE ： DJNZ R3， LOOPDJNZ R2 ，SORTINC R0MOV A ； RORET中值传送子程序 LOAD该子程序较为简单，其目的是将分布在 52H、57H、5CH 以及 61H 的 4 个中值滤波的淮阴师范毕业论文设计20结果送到 64H67H，以便集中进行下一步的数据变换。程序如下： LOA

51、D ： MOV A ，54H MOV 64H ，A MOV A ，57H MOV 65H ， A MOV A ，5CH MOV 66H ，A MOV A ，61H MOV 67H，A LJMP CHAA数据转换 A 子程序 CHAA该子程序的功能是将滤波结果转换成对应的二进制数的工程量。设滤波结果（电动机转速）为 X，其变化范围是 00HFFH，设其转换结果为 01000r/min，两者之间有如下关系： X/Y=100H/1000=256/100=32/125 则有：Y=(125/32)X=(7DH/32)X也就是当电动机的转速的滤波结果为 X 时，其所对应的二进制数的工程量 X 乘以7DH，

52、再除以 2 的 5 次方。同样对于工作电压、工作电流、电网电压，分别有如下计算公式： Y=(7DH/128)X Y=(19H/32)X Y=(7DH/64)X 由此可知，数据转换 A 子程序的设计思想是先将滤波结果通乘以一个系数，得到一个双字节数，后将该双字节数右移 N 次即可16。程序如下：CHAA：MOV A ，64H MOV B ，#7DH MUL AB MOV B ，#20H DIV AB MOV 68H ，A MOV A ，65H MOV B ，#7DH MUL AB MOV B ，#80H DIV AB MOV 69H ，A MOV A ，66H MOV B ，#19H MUL A

53、B MOV B ，#32 DIV AB淮阴师范毕业论文设计21 MOV 6AH ，A MOV A ，67H MOV B ，#7DH MUL AB MOV B ，#40H DIV AB MOV 6BH ，A LJMP CHAB数据转换 B 子程序 CHAB该子程序的功能是将二进制的工程量转化为对应的十进制数的工程量，采用的具体方法是“权值相加”法，双字节二进制数的六位恒为零。程序设计中把双字节数逐位向左移至标志位 C 后判断 C 标志的内容为 1 ，则把该位的权值加入到累计单元；如为 0，则不加。3报警子程序报警子程序 ALM报警子程序是本程序设计中较为复杂的一个程序，设计思想是将 4 个参数的

54、转换结果分别与参数的上下限进行比较，也就是要做 8 次双字节的减法，并由 C 编制位得到 8 个报警信息。各参数的转换结果与下限相加时，若有错位需要报警，在与上限相减时，无错位（C 标志位为 0）不报警。根据设计要求，各参数不管是超过上限还是低于下限均用同一个报警灯报警，所以在设计程序时还要把 8 个报警信息合成为 4 个报警信息。最后调用报警信息输出子程序 A LOT 实现报警。由系统扩展后的 7DH 内容自 8155C 口输出。程序如下：ALM： MOV A ，68H CJNE A ，#750，NZEAR AJMP NEGT MOV A ，#1800 CJNE A ，68H，NZEAR A

55、JMP NEGTNZEAR： JB ACC.7，POSI AJMP NEGT POSI ： MOV 7DH，#01HNEGT ： MOV 7DH ，#00HMOV A ，6BH CJNE A ，#200，NZEAR AJMP NEGT MOV A ，#240 CJNE A ，6BH，NZEAR AJMP NEGTNZEAR：JB ACC.7，POSI AJMP NEGT POSI ： MOV 7DH， #02HNEGT ： MOV 7DH ，#00H淮阴师范毕业论文设计22MOV A ，6DH CJNE A ，#20，NZEAR AJMP NEGT MOV A ，#170 CJNE A ，6D

56、H，NZEAR AJMP NEGTNZEAR：JB ACC.7，POSI AJMP NEGT POSI ： MOV 7DH， #04HNEGT ： MOV 7DH ，#00HMOV A ，6FH CJNE A ，#330，NZEAR AJMP NEGT MOV A ，#430 CJNE A ，6FH，NZEAR AJMP NEGTNZEAR：JB ACC.7，POSI AJMP NEGT POSI ： MOV 7DH，#08HNEGT ： MOV 7DH ， #00HSTART：MOV DPTR ，#7F03H MOV A ，7DH MOV DPTR ，#7F00H MOVX DPTR ， A

57、 淮阴师范毕业论文设计23第第 4 章章 仿真分析仿真分析仿真实验用双闭环直流调速系统采用晶体管三相桥式全控整流电路供电，其基本技术数据如下。直流电动机：220V，136A，1460r/min，Ce=0.132Vmin/r，允许过载倍数 =1.55。晶闸管三相桥式全控整流电路：放大系数 Ks=40。电枢回路总电阻：R=0.5。电枢回路总电感：L=15mH。电流反馈系数 =0.05V/A。转速反馈系数：=0.007Vmin/r。滤波时间常数：Toi=0.002s，Ton=0.01s。两个常用时间常数：T1=0.03s，Tm=0.18s。设计任务的要求是：稳态指标，转速无精差；电流超调量5%；空载

58、起动到额定转速的转速超调量10%。1 Simulink 系统动态结构仿真模型的建立及仿真参数的设置系统动态结构仿真模型的建立及仿真参数的设置本系统把转速和电流分开进行控制，从而设置转速和电流两个调节器，并以转速调速器的输出作为内环电流调节器的输入，于是形成了转速和电流双闭环控制。首先给出电流环的系统动态结构图。由于电流环是按典型 I 型系统来设计的，根据自动控制理论，电流调节器应该是一个比例积分调节器。又根据电机参数计算得到电流环Simulink 系统动态结构仿真图。仿真参数设置：输入阶跃信号为 0V 跳跃到 6.8V，仿真时间设置为 2 秒。根据自动控制理论，转速环应该按照典型 II 型系统进行设计，其对应的速度调节器也是一个比例积分调节器。为充分发挥 Simulink 的强大功能，充分展示计算机的优点，此处对转速的