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文档简介
1、基于微控制器的直流电动机速度闭环控制系统,自动化实验室,1,1项目目标,2设计要求,3方案设计,4硬件设计,5软件设计,6项目摘要,内容摘要,2,1,项目目标,(1)实用性:可学生设计,(2)例如:微控制器原理和应用,自动控制理论,交流直流调速系统,电脑控制系统等课程内容,(3)工程训练性:让学生在实习期间培养很多工程技术素质。3,2、设计要求,实施闭环调速系统;包含人机界面。包括A/D或d/a,便于未来的扩展和改进。低成本。4,3,节目设计,学生学了基本原理。具有普遍性和代表性。包括闪存,便于写入;低成本价钱,一,MCU方案:AT89S51,52系列STC89C52系列,5,2,控制方案:轻
2、松应用自动控制原理、交流直流速度控制、电脑控制系统等专业知识。驱动器电路简单低功耗、低成本价钱、12V直流伺服减速电动机、6、3、人机介面方案:学生学习了基本原理。具有普遍性和代表性。最基本的键盘、显示器;便宜,LED数码管4*4键盘,7,4,马达驱动方案:学生们学会了基本原理。具有普遍性和代表性。便利性、经济性、H桥驱动直流电动机学习了PWM调速、8、5、ADC和DAC选择:以及学生基本原理。具有普遍性和代表性。方便且价格合理的ADC0804,9,4,硬件设计,MCU,4*4键盘2组4位LED显示器,A/D转换,连续平滑给定(速度调节),电流检测,PWM调试容易。CPU时间消耗、效率低下、实
3、时性不高。(2)中断控制方式高效,实时强编程复杂,不易调试。(3)DMA方法速度快,不通过CPU。需要DMA控制器和控制线。11,I:所有外围设备和CPA,2,选择通信方法,(1)并行,(2)串行,MCU的硬盘中断INT0,INT1空闲,12,3,选择驱动方式,H桥驱动直流电动机为PWM,(1)并行扩展介面筹码?价钱系统更复杂。(2)要求不高。单纯使用数据锁定内存的方法输出介面:可用的74373输入介面:可用的74244,14,(1)I/O独立寻址方法需要特殊说明来区分(8088,IN,OUT)。8088,M/IO) (2)I/O和存储集成寻址方式支持存储地址空间(M6800,51,96)数据
4、处理功能、I/O和存储孔刘解码电路;I:选定的MCU 89S52系列II:首先要求I/O,3,I/O介面地址编码,1,I/O介面寻址方法,15,指示灯使用动态显示以占用最小的通信端口线。这两个组LED总共需要8位选择(8位1地址)牙齿。两个LED组共享段代码通信端口行(8位1地址)。键盘输出、输入各占1/2地址。ADC0804航班需要1个地址。ADC0804扩展到8通道,需要8个地址。如果不进行解码电路设计,则总共需要8条地址线。设计为使用P2通信端口(8位高地址)、2、牙齿项目、16、(1)AD15 LED位选择信号地址。(信号从MCU写入LED)(2)发送到AD8牙齿LED段代码地址。(信
5、号从MCU写入LED)(3)AD9发送到键盘线路地址。(信号在MCU上被记录为键盘,热扫描)(4)在AD10上被记录为键盘列地址。(信号在键盘列中读取为MCU)(5)提供AD11牙齿ADC0804个可选地址。(信号从MCU记录为0804)(6)AD12、AD13、AD14提供ADC0804扩展八通道保留地址。(信号从MCU写入通道),由于没有外部RAM牙齿,I/O占用了大量外部RAM,因此可以使用地址直接接口,无需解码电路。2,牙齿项目,17,MCU,4*4键盘2组4位LED显示器,A/D转换,连续平滑(速度调节),电流检测,PWM,由于“Control Foundation(控制软件)”使用
6、大量计时器,并且可以将T2分配给速度测量,因此速度脉冲分配P 1.0。马达PWM车手分配P1.6 .马达PWM驱动和速度测量反馈?18,(1)LED介面电路,位选择代码地址:1XXX XXXX B段选择代码地址:XXXX XXX1 B,位选择代码输出,段选择代码输入,3,I/O介面寻址方法,19,键盘行输出地址:3,I/O介面寻址方法,21,(4)ADC通道扩展电路,通道0地址:X000 0XXX B通道1地址:X001 0XXX B,3,I/O介面寻址方法,22,4,(1,25,2,开始,停止,加速,减速,(1)开始:C键(2)停止:f键(3)加速:d键(4)减速:e键,3,旋转速度,(1)
7、支持剪辑、编译、模拟、程序集、PLM语言和C语言的计算机编程,丰富的库功能和强大的集成开发调试工具,完整的Windows介面,界面友好且易于学习。28,(1) 51无需了解微控制器命令系统。只需要对存储结构有初步的了解。(2)程序有规范的结构,可以徐璐分成不同的函数来组织程序。(3)节目可读性好。(4)提供很多标准库功能,数据处理能力强。(5)程序易于模块化,移植性好。C51语言的优点,29,C51存储类型与MCS-51微控制器存储空间的对应关系,30,C51存储类型和大小和值域,31,C51的存储模式,32,初始化,获取密钥值,刷新显示器,按键?关键处理,4,主节目块图表,Y,N,33,转速
8、控制使用转速为单闭环的直流电动机调速系统。驱动电路晶体管由用作开关元件的h桥组成。控制电路主要包括指定转速、转速反馈、PI调节器、PWM波形生成等。5,闭环控制框和算法(实现T1中断),34,微控制器应用系统是微控制器中心,扩展周边筹码和电路,可执行特定任务的微电脑系统。微控制器具有小大小、低成本、抗干扰、易用性、灵活性等优点,已广泛应用于生产和技术等多个领域。6,项目摘要,1,确定系统控制方案,彻底了解控制对象和控制要求。高速对象(电动机调速、图像语音识别等)或缓慢对象(温度、流量等过程控制)。开环控制或闭环控制;等等。35,2,根据控制算法确定、系统数学模型和控制要求,选择微控制器控制规则直流电动机驱动系统使用PID控制较多,交流传动除PID外,还使用矢量转换控制。温度控制等延迟系统大量利用达林算法,施密斯预计算法等。3,微电脑选择型:控制要求,经济条件等多种因素综合进行。MCS-51系列微控制器8位高端机器。在更为棘手的情况下,应考虑采用MCS-96系列微控制器。如果计算速度更快,请考虑使用数字信号处理器(DSP)。36,4,硬件设计:在系统控制体系的基础上,根据微控制器自身的硬件资源,确定整个系统的控制电路,充分利用微控制器片段中的资源,只有在不能满足要求的情况下,才能进行扩展。5,软件设计:控
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