基于单片机的数字直流调速系统设计

摘  要

本论文阐述基于单片机的数字直流调速系统的设计。通过8位单片机AT89C52来实现该系统。该系统完成对控制量，被控对象变量进行采样以及内环电流控制器运算、外环速度控制器运算和实现晶闸管数字触发器，对直流电动机进行数字调速。系统利用单片机采用PI算法进行控制，达到了对电动机转速较高的控制精度。

本论文总共分为五章：第一章论述了数字控制的特点与方法，以及双闭环的静动态分析；第二章论述了总体方案的确定和硬件电路的设计；第三章论述了电流环和速度环控制器的设计；第四章论述了晶闸管数字触发器的设计；第五章论述了控制系统软件设计；第五章论述了开发语言和工具的简介。

关键词:直流数字调速系统  单片机  PI控制算法

目录

摘  要 I

Abstract II

目录 III

第一章 引言 1

1.1微机数字控制系统的主要特点 1

1.1.1微机数字控制系统的主要特点是离散化和数字化 1

1.1.2离散化和数字化的结负面效应：时间上和量值上的不连续性 1

1.2 数字量化 1

1.3采样频率的选择 2

1.4 微机数字控制系统的输入与输出变量 2

1.4.1系统给定 2

1.4.2状态检测 3

1.4.3 输出变量 3

1.5 转速、电流双闭环直流调速系统及其静特性 3

1.6 双闭环直流调速系统的数学模型和动态性能分析 4

1.6.1 双闭环直流调速系统的动态数学模型 4

1.6.2起动过程分析 4

1.6.3 动态抗扰性能分析 5

1.6.4转速和电流两个调节器的作用 6

1.7 本章小结 7

第二章 总体方案确定和硬件电路设计 8

2.1 系统原理框图 8

2.2  总体方案的确定 8

2.2.1系统参数确定 8

2.2.2系统的构成 9

2.2.3 采样周期的选择 9

2.3 89C52单片机简介 10

2.4硬件电路设计 10

2.4.1同步脉冲形成电路 11

2.4.2 A/D转换电路 12

2.4.3电流和速度给定值采样 13

2.4.4速度测量 13

2.4.5晶闸管触发电路 14

2.4.6键盘电路 15

2.4.7 显示电路 15

2.5本章小结 16

第三章 电流环、速度环数字控制器设计 17

3.1电流环设计 17

3.2速度环设计 18

3.3采样周期选择 19

3.4控制算式推导和运算流程图 20

3.5 本章小结 23

第四章 晶闸管数字触发器设计 24

4.1 晶闸管数字触发器的设计 24

4.1.1 晶闸管触发方法 24

4.1.2控制算法 25

4.1.3建立触发表 26

4.1.4脉冲触发表 27

第五章 控制系统软件设计 29

5.1 系统主程序设计流程图 29

5.2中断处理程序的框图 29

5.3数字触发器控制程序框图 29

5.4本章小结 31

第六章  开发语言和工具简介 37

6.1开发语言简介 37

6.2 C51编译器的特点 37

6.3仿真器 38

6.4 本章小结 38

结束语 39

致 谢 40

参考文献 40