工业控制实训 .pdf

课程名称：工业控制实训

专业班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

完成时间：2022.12.21-2022.12.25

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师日期

一、设计任务与要求

本次实训工业控制实训，原则上指导老师只给出大致的设计要求，在设计思

路上不框定和约束同学们的思维，在实验室能够提供的条件下，对硬件电路和软

件平台，不限定选择，对设计的题目除了老师提供的参考题目，同学们也可以发

挥自己的创造性，和老师商议后确定新的实训题目，允许大家有所发挥，并力求

设计方案可行、思路独特、效果良好。

机电转速控制系统

制作的系统能够设定机电的转速，在规定的时间内实现机电

转速随设定值变化而变化并达到稳态值(即设定值)。反馈环节通过光电传感器

测量机电转速，然后将转速信号送入处理器处理，采用合适的算法计算并输出电

机控制量，使机电控制达到控制要求。人机界面自选，要求人机界面能显示机电

的适时转速。

主要技术指标：

1.调节时间(从设定转速到机电转速达到稳态的时间)：t≤4s

2.稳态余差(机电的实际运行转速在稳态情况下和设定值的误差)：3%

二、方案设计与论证

总体设计方案：

用单片机控制PWM电路使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动

机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保

证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，

是一种广泛采用的PWM调速技术。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，

电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方

便。

调速设计方案：

调速采用PWM(PulseWidthModulation)脉宽调制，工作原理：通

过产生矩形波，改变占空比，以达到调整脉宽的目的。PWM的定义:脉宽调制(PWM)

是利用微处理器的数字输出来对摹拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛

应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。摹拟信号的值可以连续变

化，其时间和幅度的分辨率都没有限制，从电池吸收的电流也不限定在一组可能

的取值范围之内。摹拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先

确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。摹拟电压和电流可

直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的摹拟收音机中，

音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或者变小；流经这个

电阻的电流也随之增加或者减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相

应变大或者变小。与收音机一样，摹拟电路的输出与输入成线性比例。尽管摹

拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或者可行的。其中一点就

是，摹拟电路容易随时间漂移，于是难以调节。能够解决这个问题的精密摹拟

电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。摹拟电路还有可能

严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。摹拟电路还

可能对噪声很敏感，任何扰动或者噪声都肯定会改变电流值的大小。通过以数字

方式控制摹拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器

和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。

三、硬件电路设计

1、功能特性

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。

STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，

看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中

断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外，STC89C52可降至0Hz静

态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空暇模式下，CPU住手工作，允许

RAM、定时器/计数器、串口、中