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    标    签:单片机直流电机

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    单片机控制直流电动机的正反转

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     直流电机正反转及调速设计报告 系 别 电子通信工程系 组 别 第十组 专业名称 电子信息工程 指导教师 组内成员 2013年 8月 19日 引言 电动机作为最主要的机电能量转换装置,其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产,交通运输,国防,航空航天,医疗卫生,商务和办公设备中,还是在日常生活的家用电器和消费电子产品(如电冰箱,空调,DVD等)中,都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示,在所有动力资源中,百分之九十以上来自电动机。同样,我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关,密不可分。电气时代,电动机的调速控制一般采用模拟法,对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动,制动,正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器,可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制,是指对电动机的转速,转角,转矩,电压,电流,功率等物理量进行控制。[13] 1 绪论 本章介绍了直流电机的特点及其发展概况,然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用,同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义,最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。 1.1直流电动机控制的发展历史及研究现状 1.1.1直流电动机控制的发展历史 常用的控制直流电动机有以下几种:第一,最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电,通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便,价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速,所以目前极少采用。第二,三十年代末,出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组),配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件,可获得优良的调速性能,如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等,特别是当电动机减速时,可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网,这样,一方面可得到平滑的制动特性,另一方面又可减少能量的损耗,提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备,因而体积大,维修困难等。第三,自出现汞弧变流器后,利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统,使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便,特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四,1957年世界上出现了第一只晶闸管,与其它变流元件相比,晶闸管具有许多独特的优越性,因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点,采用晶闸管供电,不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高,而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上,比机组(放大倍数10)高1000倍,比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上,机组是秒级,而晶闸管变流装置为毫秒级。[14] 从20世纪80年代中后期起,以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置,使直流电气传动完成一次大的跃进。同时,控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用,使直流调速系统的性能指标大幅提高,应用范围不断扩大,直流调速技术不断发展。 随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现,以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展,直流电动机控制也装置不断向前发展。微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化,极大地推动了电气传动的发展。近年来,一些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置,如西门子公司的SIMOREG K 6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。 随着现代化步伐的加快,人们生活水平的不断提高,对自动化的需求也越来越高,直流电动机应用领域也不断扩大。例如,军事和宇航方面的雷达天线,火炮瞄准,惯性导航,卫星姿态,飞船光电池对太阳得跟踪等控制;工业方面的各种加工中心,专用加工设备,数控机床,工业机器人,塑料机械,印刷机械,绕线机,纺织机械,工业缝纫机,泵和压缩机等设备的控制;计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器,各种光盘驱动器,绘图仪,扫描仪,打印机,传真机,复印机等设备的控制;音像设备和家用电器中的录音机,录像机,数码相机,洗衣机,冰箱,电扇等的控制。 随着计算机,微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现,电动机的控制策略也发生了深刻的变化。电动机控制技术的发展得力于微电子技术,电力电子技术,传感器技术,永磁材料技术,微机应用技术的最新发展成就。变频技术和脉宽调制技术已成为电动机控制的主流技术。正是这些技术的进步使电动控制技术在近二十年内发生了很大的变化。其中,电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台,而采用微处理器,通用计算机,FPGA/CPLD,DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速发展。电动机的驱动部分所采用的功率器件经历了几次的更新换代以后,速度更快,控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT逐渐成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。其中,脉宽调制(PWM)方法,变频技术在直流调速和交流调速系统中得到了广泛应用。永磁材料技术的突破与微电子技术的结合又产生了一批新型的电动机,如永磁直流电动机,交流伺服电动机,超声波电动机等。由于有微处理器和传感器作为新一代运动控制系统的组成部分,所以又称这种运动控制系统为智能运动控制系统。所以应用先进控制算法,开发全数字化智能运动控制系统将成为新一代运动控制系统设计的发展方向。[17] 在那些对电动机控制系统的性能要求较高的场合(如数控机床,工业缝纫机,磁盘驱动器,打印机,传真机等设备中,要求电动机实现精确定位,适应剧烈负载变化),传统的控制算法已难以满足系统要求。为了适应时代的发展,现有的电动机控制系统也在朝着高精度,高性能,网络化,信息化,模糊化的方向不断前进。 1.1.2直流电动机控制的研究现状 数字直流调速装置,从技术上,它能成功地做到从给定信号、调节器参数设定、直到触发脉冲的数字化,使用通用硬件平台附加软件程序控制一定范围功率和电流大小的直流电机,同一台控制器甚至可以仅通过参数设定和使用不同的软件版本对不同类型的被控对象进行控制,强大的通讯功能使它易和PLC等各种器件通讯组成整个工业控制过程系统,而且具有操作简便、抗干扰能力强等特点,尤其是方便灵活的调试方法、完善的保护功能、长期工作的高可靠性和整个控制器体积小型化,弥补了模拟直流调速控制系统的保护功能不完善、调试不方便、体积大等不足之处,且数字控制系统表现出另外一些优点,如查找故障迅速、调速精度高、维护简单,使其具备了广一阔的应用前景。[18] 国外主要电气公司如瑞典的ABB公司、德国的西门子公司、AEG公司、日本的三菱公司、东芝公司、美国的GE公司、西屋公司等,均已经开发出多个数字直流调速装置,有成熟的系列化、标准化、模板化的应用产品。 我国从20世纪60年代初试制成功第一只硅晶闸管以来,晶闸管直流调速系统也得到迅速的发展和广泛的应用。目前,晶闸管供电的直流调速系统在我国国民经济各部门得到广泛的应用。 我国关于数字直流调速系统的研究主要有:综合性最优控制,补偿PID控制,PID算法优化,也有的只应用模糊控制技术。[19] 随着新型电力半导体器件的发展,IGBT(绝缘栅双极型晶体管)具有开关速度快、驱动简单和可以自关断等优点,克服了晶闸管的主要缺点。因此我国直流电机调速也正向着脉宽调制(pulse width modulation,简称PWM)方向发展。[16] 我国现在大部分数字化控制直流调速装置依靠进口。但由于进口设备价格昂贵,也给出了国产全数字控制直流调速装置的发展空间。目前,国内许多大专院校、科研单位和厂家也都在开发全数字直流调速装置。[12] 1.2本课题主要研究内容及意义 由于变频技术的出现,交流调速一直冲击直流调速,但综观全局,尤其是我国在此领域的现状,再加上全数字直流调速系统的出现,更提高了直流调速系统的精度及可靠性,直流调速系统仍将处于十分重要地位。 对于直流调速系统转速控制的要求有稳速、调速、加速或减速三个方面,而在工业生产中对于后两个要求已能很好地实现,但工程应用中稳速指标却往往不能达到预期的效果,稳速要求即以一定的精度在所需要的转速稳定运行,在各种干扰不允许有过大的转速波动。 稳速很难达到要求原因在于数字直流调速装置中的PID调节器对被控对象及其负载参数变化适应能力差。直流电机的数学模型很容易得到,这使得经典控制理论在己知被控对象的传递函数才能进行设计的前提得到满足,大部分数字直流调速控制器就是建立在此基础上的。然而,在实际的传动系统中,电机本身的参数和拖动负载的参数并不如模型那样一成不变,尤其对于中小型电机,在某些应用场合随工况而变化;同时,直流电机本身是一个非线性的被控对象,许多拖动负载含有弹性或间隙等非线性因素,因此,被控对象的参数变化与非线性特性,使得线性常参数PID调节器顾此失彼,不能使系统在各种工况下都能保持设计时的性能指标,往往使得控制系统的鲁棒性差,特别是对于模型参数大范围变化且具有较强非线性环节的系统,常规PID调节器难以满足高精度、快响应的控制要求,常常不能有效克服负载、模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响。在工程上,这种控制器就很有可能满足不了生产的需求,如:轧钢工业同轴控制系统、回转窑传动装置、轧辊磨床拖板电控系统等都需要在生产过程中保持稳定的转速要求,而生产负载参数却是随着工况变化的。[7] 模糊控制不要求被控对象的精确模型且适应性强,为了克服常规数字直流调速装置的缺点,可将模糊控制与PID调节器结合,形成fuzzy-PID复合控制方案,设计能在负载、模型参数的大范围变化以及非线性因素的影响下均可以满足控制稳定转速精度要求的直流电机控制器。[5] 2 直流电机的运行原理 2.1直流电机的结构 图2.1直流电机的物理模型图 其中,固定部分有磁铁,这里称为主磁极;固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便的表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型,它的固定部分(定子)上,装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S,在旋转部分(转子)上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈,线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。[1] 2.2 直流电机的基本工作原理 图2.2直流电机的基本工作原理图 对图2.1所示的直流电机,如果去掉原动机,并给两个电刷加上直流电源,如上图(a)所示,则有直流电流从电刷 A 流入,经过线圈abcd,从电刷 B 流出,根据电磁力定律,载流导体ab和cd收到电磁力的作用,其方向可由左手定则判定,两段导体受到的力形成了一个转矩,使得转子逆时针转动。如果转子转到如上图(b)所示的位置,电刷 A 和换向片2接触,电刷 B 和换向片1接触,直流电流从电刷 A 流入,在线圈中的流动方向是dcba,从电刷 B 流出。  此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定,它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。这就是直流电动机的工作原理。外加的电源是直流的,但由于电刷和换向片的作用,在线圈中流过的电流是交流的,其产生的转矩的方向却是不变的。[4]   实用中的直流电动机转子上的绕组也不是由一个线圈构成,同样是由多个线圈连接而成,以减少电动机电磁转矩的波动,绕组形式同发电机。 2.3直流电机的调速原理 众所周知,直流电机转速n的表达式为: (2 - 1) 式中:U-电枢端电压 I-电枢电流 R-电枢电路总电阻 Φ-每极磁通量 K-与电机结构有关的常数 由上式可知,直流电机转速n的控制方法有三种: (1)调节电枢电压U。改变电枢电压从而改变转速,属恒转矩调速方法,动态响应快,适用于要求大范围无级平滑调速的系统; (2)改变电机主磁通中只能减弱磁通,使电动机从额定转速向上变速,属恒功率调速方法,动态响应较慢,虽能无级平滑调速,但调速范围小; (3)改变电枢电路电阻R在电动机电枢外串电阻进行调速,只能有级调速,平滑性差、机械特性软、效率低。 改变电枢电路电阻的方法缺点很多,目前很少采用:弱磁调速范围不大,往往与调压调速配合使用;因此,自动调速系统以调压调速为主,这也是论文中设计系统所采用的方法。 改变电枢电压主要有三种方式:旋转变流机组、静止变流装置、脉宽调制(PWM)变换器(或称直流斩波器)。 (l)旋转变流机组用交流电动机和直流发电机组成机组以获得可调直流电压,简称G-M系统,国际上统称Ward-Leonard系统,这是最早的调压调速系统。G-M系统具有很好的调速性能,但系统复杂、体积大、效率低、运行有噪音、维护不方便。 (2)20世纪50年代,开始用汞弧整流器和闸流管组成的静止变流装置取代旋转变流机组,但到50年代后期又很快让位于更为经济可靠的晶闸管变流装置。采用晶闸管变流装置供电的直流调速系统简称V-M系统,又称静止的Ward-Leonard系统,通过控制电压的改变来改变晶闸管触发控制角α。进而改变整流电压Ud的大小,达到调节直流电动机转速的目的。V-M在调速性能、可靠性、经济性上都具有优越性,成为直流调速系统的主要形式。 (3) 脉宽调制 (PWM)变换器又称直流斩波器,是利用功率开关器件通断实现控制,调节通断时间比例,将固定的直流电源电压变成平均值可调的直流电压,亦称DC-DC变换器。 绝大多数直流电动机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态,通过脉宽调制PWM来控制电动机电枢电压,实现调速。 2.4 直流电机的数学模型 直流电动机的等效电路如下图所示。 图2.3直流电动机等效图 电路的电压平衡方程和力矩平衡方程为: (2 - 2) (2 - 3) 式中 Ua 电源电压; Ia-电枢电流 ; Ra-电枢电阻(包括电刷、换向器以及两者之间的电阻); La-电枢电感; Ea-电枢反电动势; J-转动惯量; Ω-转动的角速度; Te-电磁转距; Tl-负载转距; KD-转动部分的阻尼系数. 永磁直流电动机的电枢反电动势可表示为: Ea=Ke*Ω (2 - 4) 式中Ke-反电动势常数. 电磁转矩为: Te=KT *Ia (2 - 5) 式中KT-磁转矩常数。[2] 动态工作特性是指实际的动作与相应的动作命令之间的响应关系。将式 (2-2)、式(2-3)、式(2-4)和式(2-5)作拉氏变换,得到如下函数: Ua(s )=RaIa(s)+ LaSIa(s)+ Ea(s) JSΩ(s)=Te(s)一Tl(s)一KDSΩ(s) Ea(s)= KeΩ(s) Te(s)=KTIa(s) 上面的式子可以用下面的方框图表示。[3] 图2.4直流电动机数学模型 2.5总体硬件电路设计 2.5.1系统总体设计框图 本系统采用89C51控制输出数据,由PWM信号发生电路产生PWM信号,送到直流电机,直流电机通过测速电路,滤波电路,和A/D转换电路交数据重新送回单片机,进行PI运算,从而实现对电机速度和转向的控制,达到直流电机调速的目的。 图2-5系统总体设计图 2.5.2 8051单片机简介 1.关于80C51单片机的介绍 单片机以其体积小、功能齐全、价格低廉、可靠性高等优点,在各个领域都获得了广泛的应用,在我国,近几年单片机也得到了广泛的应用特别是在工业控制、智能仪表等方面。而其中MCS-51系列单片机更是以抗干扰能力强、对环境要求不高、灵活性强等别的系统所不具备的优点被广泛使用。即使非电子计算机专业人员,通过学习一些专业基础知识以后也能依靠自己的技术力量,来开发所希望的单片机应用系统。故在本次设计中采用了其中的低功耗型80C51单片机。 80C51是MCS-51系列单片机中CHMOS工艺的一个典型品种。其它厂商以8051为基核开发出的CMOS工艺单片机产品统称为80C51系列。当前常用的80C51系列单片机主要产品有: Intel的:80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、87C52等; ATMEL的:89C51、89C52、89C2051等; Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品 。 该系列单片机是采用高性能的静态80C51设计,由先进CMOS 工艺制造,并带有非易失性Flash 程序存储器 ,全部支持12 时钟和6 时钟操作,P89C51X2 和P89C52X2/54X2/58X2 分别包含128 字节和256 字节RAM、32 条I/O 口线、3 个16 位定时/计数器、6 输入4 优先级嵌套中断结构、1 个串行I/O 口、可用于多机通信 I/O 扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。此外,由于器件采用了静态设计,可提供很宽的操作频率范围,频率可降至0 。可实现两个由软件选择的节电模式,空闲模式和掉电模式,空闲模式冻结CPU但RAM定时器,串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM的内容 但是冻结振荡器 导致所有其它的片内功能停止工作。由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据,运行可从时钟停止处恢复。 其主要结构组成如下: 1.中央处理器(CPU) 2.内部数据存储器(内部RAM) 3.内部程序存储器(内部ROM) 4.定时器/计数器 5.并行I/O口 6.串行口 7.时钟电路 8.中断系统 9.外接晶体引脚 图2-6 80C51单片机管脚图 图2-7 80C51单片机工作系统图 单片机管脚如图4-1所示,下面对其各个管脚进行必要的说明。 P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和TTL电平兼容。 P0口的每一位口线可以驱动8个LSTTL负载。在作为通用I/O口时,由于输出驱动电路是开漏方式,由集电极开路(OC门)电路或漏极开路电路驱动时需外接上拉电阻;当作为地址/数据总线使用时,口线输出不是开漏的,无须外接上拉电阻。 P1、P2、P3口的每一位能驱动4个LSTTL负载。它们的输出驱动电路设有内部上拉电阻,所以可以方便地由集电极开路(OC门)电路或漏极开路电路所驱动,而无须外接上拉电阻。 当CPU不对P3口进行字节或位寻址时,内部硬件自动将口锁存器的Q端置1。这时,P3口作为第二功能使用。 P3.0 :RXD(串行口输入); P3.1 :TXD(串行口输出); P3.2 :外部中断0输入; P3.3 :外部中断1输入; P3.4 :T0(定时器0的外部输入); P3.5 :T1(定时器1的外部输出); P3.6 :(片外数据存储器“写”选通控制输出); P3.7 :(片外数据存储器“读”选通控制输出)。 EA/VPP : 访问程序存储器控制信号,当其为低电平时,对ROM的读操作限定在外部的程序存储器,当其为高电平时,对ROM的读操作是从内部存储器开始的,并可延至外部程序存储器。 ALE/PROG : 编程脉冲 PSEN : 外部程序存储器读选通信号,在读外部ROM时PSEN是低电平有效,以实现对ROM 的读操作。 RST/VPD : 复位信号,当输入信号延续2个周期以上的高电平有效,用以完成单片机复位初始化操作。 XTAL : 时钟晶振输入端。 2.5.3 单片机系统中所用其他芯片选型 1.L298:双全桥步进电机专用驱动芯片 是一种二相和四相步进电机的专用驱动器,可同时驱动2个二相或1个四相步进电机,内含二个H-Bridge 的高电压、大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑准位信号,可驱动46V、2A以下的步进电机,且 可以直接透过电源来调节输出电压;此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号,L298N 之接脚如图2-4 所示,Pin1 和Pin15 可与电流侦测用电阻连 接来控制负载的电路; OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之间分别接2 个步进电机;input1~input4 输入控制电位来控制电机的正反转;Enable 则控制电机停转。  图2-8 L298引脚图 图2-9 L298 内部结构 L298 ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 绝对最大额定值: 符号 参数 数值 单位 VS 电源 50 V VSS 电源电压 7 V VI、ven 输入电压和启用 –0.3 to 7 V IO 峰值输出电流(每通道) A 非重复性(t= 100ms) 3 重复(80% on –20% off; ton = 10ms) 2.5 直流运行 2 Vsens 感应电压 –1 to 2.3 V Ptot 总功率耗散(Tcase=75 ℃) 25 W Top 结工作温度 –25 to 130 ℃ Tstg,Tj 储存温度 –40 to 150 ℃ 表2-1 L298 PIN FUNCTIONS (refer to the block diagram) 引脚功能(请参阅框图): 引脚 名称 功能说明 1;15 Sense A; Sense B 电流监测端,1、15和PowerSO的2、19用法一样,SEN1、SEN2分别为两个H桥的电流反馈脚,不用时可以直接接地 2;3 Out 1; Out 2 1Y1、1Y2输出端 4 VS 功率电源电压,此引脚与地必须连接100nF电容器 5;7 Input 1; Input 2 1A1、1A2输入端,TTL电平兼容 6;11 Enable A; Enable B TTL电平兼容输入 1EN、2EN使能端,低电平禁止输出 8 GND GND地 9 VSS 逻辑电源电压。 此引脚与地必须连接100nF电容器 10; 12 Input 3; Input 4 2A1、2A2 输入端,TTL电平兼容 13; 14 Out 3; Out 4 2Y1、2Y2 输出端 监测引脚15 – N.C. Not Connected 空 表2-2 L297和L298组合控制驱动的步进电机可用于如打印机的托架位置、记录仪的进给机构,以及打字机、数控机床、软盘驱动器、机器人、绘图机、复印机、阀门等设备和装置。 3.实验器材与分析 3.1 名称 数量 备注 二极管 三个 电建 三个 L298芯片 一个 电容 三个 电阻 四个 电动机 一个 At89c52芯片 一个 4.实验原理图 5.实验源程序 /* 本程序主要实现让直流电机正反转,没有其他特殊功能, 没有使用定时器中断全速运行直流电机不可调速 程序可以在keil2中调试出来 */ #include //定义所有需要使用的引脚 sbit BT0=P2^0; sbit BT1=P2^1; sbit BT2=P2^2; sbit PW1=P1^0; sbit PW2=P1^1; sbit left=P0^0; sbit right=P0^1; sbit stop=P0^2; void motor(); // 功能函数,实现大部分功能 void leftM(); // 电机左转 void rightM(); // 电机右转 void stopM(); // 电机停止 //延时函数 void DelayUs2x(unsigned char t); void DelayMs(unsigned char t); void main() { motor(); } void motor() { while(1) //死循环一直让电机转动 { //一次防抖动,下面按键这边 if(!BT0) // 判断是否按下 { DelayMs(10); //延时一段时间防抖动 if(!BT0) //确定按下按键了 { while(!BT0);// 如果手一直为松开,这边则死循环一直等待松开 leftM(); left = 0; right = 1; stop = 1; } } //同上 if(!BT1) { DelayMs(10); if(!BT1) { while(!BT1); rightM(); left = 1; right = 0; stop =1; } } //同上 if(!BT2) { DelayMs(10); if(!BT2) { stopM(); left = 1; right = 1; stop = 0; } } } } //电机左转 void leftM() { PW1 = 0; PW2 = 1; } //电机右转 void rightM() { PW1 = 1; PW2 = 0; } //电机停止函数 void stopM() { PW1 = 0; PW2 = 0; } //延时防抖动 void DelayUs2x(unsigned char t) { while(--t); } void DelayMs(unsigned char t) { //延时1ms while(t--) { DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); } } 6.系统调试 6.1软件调试 在程序编写的过程中,出现了很多问题,包括键盘扫描处理、PWM信号发生电路的控制、以及单片机控制直流电机的转动方向等问题,虽然问题不是很大,但是也让我研究了好长时间,在解决这些问题的时候,我不断向老师和同学请教,希望能通过大家一块的努力把软件编写的更完整,让系统的功能更完备。经过多天的努力探索,也经过老师的指导,大部分问题都已经解决,就是程序还是不能实现应该实现的功能,这让我很着急。后来经过一点一点的调试,并认真总结,发现了问题其实在编写中断处理程序时出现了错误,修改后即可实现直流电机调速的目的。总结这次软件调试,让我认识到了做软件调试的基本方法与流程: (1)认真检查源代码,看是否有文字或语法错误 (2)逐段子程序进行设计,找出错误出现的部分,重点排查 (3)找到合适的方法,仔细检查程序,分步调试直到运行成功 6.2系统仿真 仿真软件选择Proteus ,在Proteus中画出系统电路图,当程序在Keil C中调试通过后,会生成以hex为扩展名的文件,这就是使系统能够在Proteus中成功进行仿真的文件。将些文件加载到单片机仿真系统中,验证是否能完成对直流电机的速度调节。若不成功,则重新回到软件调试步骤,进行软件调试。找出错误所在,更正后重新运行系统。硬件仿真电路的设计完全按照论文设计方案进行。在仿真的过程中也遇到了很多问题,比如元件选择、电路设计等,在元件选择方面,有的芯片是我以前学习的时候所没有遇到过的,所以在寻找和使用的过程中也遇到很多麻烦,但经过自己的努力,并借鉴从互联网上找到的资料,我逐渐掌握这些元件的使用方法和原理,为系统设计和仿真提供了良出的基础。另外,在进行仿真的时候,也经常出现程序没有错误了,但是仿真通不过的情况,这些大部分原因是在管脚定义上,很多系统仿真的问题都出在这。经过这段时间的努力,使我对仿真软件以及系统设计电路有了更深一步的认识,也为系统的成功奠定了基础。 结论 本文所述的直流电机闭环调速系统是以低价位的单片微机8051为核心的,而通过单片机来实现电机调整又有多种途径,相对于其他用硬件或者硬件与软件相结合的方法实现对电机进行调整,采用PWM软件方法来实现的调速过程具有更大的灵活性和更低的成本,它能够充分发挥单片机的效能,对于简易速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。而在软件方面,采用PLD算法来确定闭环控制的补偿量也是由数字电路组成的直流电机闭环调速系统所不能及的。曾经也试过用单片机直接产生PWM波形,但其最终效果并不理想,在使用了少量的硬件后,单片机的压力大大减小,程序中有充足的时间进行闭环控制的测控和计算,使得软件的运行更为合理可靠。 致谢 这次培训,凝结了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计。 首先,我要特别感谢曲培新老师对我的悉心指导,在毕业设计期间曲老师指导我、帮助我收集文献资料,理清设计思路,完善操作方法,并对我所做的设计提出有效的改进方案。老师渊博的知识、严谨的作风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神让我受益终生。作为一个本科生的毕业设计,由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,想要完成这个设计是难以想象的。因此,特别需要感谢曲培新老师给予的耐心细致的指导,在此,再一次向曲培新教师以及关心帮助我的教师同学表示最诚挚的谢意! 其次,学校在这方面也给我们提供了很大的支持和帮助,学校领导比较重视,每个设计小组配有专门的指导老师,帮助我们能顺利完成整个设计。对于学校和老师为我的毕业设计所提供的极大帮助和关心,在此我致以衷心的感谢! 最后,还要感谢同学们半个月以来来对我的关心与支持,感谢各位老师在学习期间对我的严格要求。同时也要感谢身边朋友的热心帮助,没有你们的关心与支持,我不可能这么快完成我的毕业设计!这几个月的岁月是我学生生涯中最有价值的一段时光,也将会成为我以后永远的美好的回忆,在这里有治学严谨而不失亲切的老师,也有互相帮助情同骨肉的同学,更有和谐、融洽的学习生活氛围,这里将是我永远向往的地方。借此论文之际,我想向所有人表达我的最诚挚的谢意,愿我们将来都越来越好。

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