直流电机转速测量与控制系统的设计精选.doc

目录 1.《智能仪器综合设计》课程设计任务书 2 1.1课程设计任务 3 1.2课程设计目的 3 1.3课程设计要求 3 1.4课程设计内容 3 1.5课程设计报告要求 3 1.6课程设计进度安排 4 1.7课程设计考核办法 4 2.设计方案 5 2.1总体方案 5 2.2PID算法 5 2.2.1PID控制的基本组成 5 2.2.2PID控制中的主要技术指标分析 6 2.3PWM脉冲控制 8 3.硬件模块 9 3.1主体模块 9 3.2显示与键盘模块 10 3.3转动源模块 12 3.4复位电路 13 4.软件模块 14 4.1主程序流程图 14 4.2初始化模块 14 4.3中断模块 16 5.收获与体会 18 参考文献 19 附录 20 1.《智能仪器综合设计》课程设计任务书 题目：直流电机转速测量与控制系统的设计 1.1课程设计任务 日常生活和生产中，需要对各种电机的转速进行测量。该综合设计要求完成基于AT89C52单片机的直流电机转速测量与控制系统的设计。采用光电式传感器进行信号的转换，再经过整形、放大等电路处理，将信号送入单片机进行数据处理，能够对设定的电机转速进行自动PID调节，自动调节的效果可通过LabVIEW软件编写的上位机进行观察和调整。 1.2课程设计目的 通过本次课程设计使学生掌握：1）微机接口技术与I/O通道电路的设计及实现方法；2）控制程序的设计及实现方法；3）微机控制系统的实际调试技巧。从而提高学生对微机实时控制系统的设计和调试能力。 1.3课程设计要求 1、该装置要求在智能仪器综合实验平台上完成软件编程与实现。 2、用数码管来分别显示工作状态、设定速度和实际速度。 3、用3只按钮来分别作为开机/关机键、速度设定上升键和下降键。 4、速度设定范围500～3000转／分，在某个速度设置点，要求使用PID控制。 1.4课程设计内容 1、硬件电路原理图； 2、软件流程图及程序； 3、实物调试及结果。 1.5课程设计报告要求 报告中提供如下内容： 　　1、目录 2、正文 （1）课程设计任务书； （2）总体设计方案； （3）硬件原理图（protel软件）； （4）程序流程图及清单（子程序不提供清单，但应列表反映每一个子程序的名称及其功能）； （5）实物调试及结果。 3、收获、体会 4、参考文献 1.6课程设计进度安排 周次 工作日 工作内容 第 一 周 1 布置课程设计任务，查找相关资料 2 熟悉单片机、模数转换器 3 完成总体设计方案 4 画出硬件原理图及程序流程图 5 搭建硬件电路 第 二 周 1 调试硬件电路 2 完成软件的构思并画出流程图 3 编写程序并调试 4 编写程序并调试 5 编写程序并调试 第 三 周 1 编写程序并调试 2 编写程序并调试及准备课程设计报告 3 编写程序并调试及准备课程设计报告 4 完成课程设计报告并按规定时间提交 5 答辩 1.7课程设计考核办法 本课程设计满分为100分，从课程设计平时表现、课程设计报告及课程设计答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。 2.设计方案 2.1总体方案 本次课程任务使用改变PWM脉冲控制直流电机转速。按动按键对MCU设定值，将产生的PWM波输送给电机驱动部分，转动源模块开始工作，光电转速传感器测得代表直流电动机速度的脉冲信号并将其反馈给MCU，MCU在比较转速设定值和实际值的基础上，以PID控制算法来调节PWM波，从而对电动机速度进行控制，LED用于显示转速的设定值和实际值。 图2.1 方案流程图 2.2PID算法 PID控制的基本原理 2.2.1PID控制的基本组成 PID控制由反馈系统偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）的线性组合而成，这3种基本控制规律各具特点。 P比例控制：比例控制器在控制输入信号e(t)变化时，只改变信号的幅值而不改变信号的相位，采用比例控制可以提高系统的开环增益。该控制为主要控制部分。 D微分控制：微分控制器对输入信号取微分或差分，微分反映的是系统的变化率，因此微分控制是一种超前预测性调节，可以预测系统的变化，增大系统的阻尼，提高相角裕度起到改善系统性能的作用。但是，微分对干扰也有很大的放大作用，过大的微分会使系统震荡加剧。 I积分控制：积分是一种累加作用，它记录了系统变化的历史，因此，积分控制反映的是控制中历史对当前系统的作用。积分控制往系统中加入了零极点，可以提高系统的型别（控制系统型别即为开环传递函数的零极点的重数，它表争了系统跟随输入信号的能力），消除静差，提高系统的无差度，但会使系统的震荡加剧，超调增大，动态性能降低，故一般不