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多种实现方法优缺点的比较,根据自身设计要求,选择合适的方案,这是系统能够成功的关键所在。:..,处理器是不能独立工作的,必须给它接上电源,加上时钟信号,并有复位电路,如果芯片没有片内存储器,还得外部提供存储器,才能保证最小系统能够运行。:,由丁其内部自带有存储器,因此可以没有存储器系统,如果系统不需要调试,调试测试接口也可以没有,但是在这次设计中,需要进行软件调试,因此调试测试接口必须。,是整个系统能够工作的基础,具有很重要的地位,电源设计需要考虑到输出电压、电流、功率等因素。~,一般情况下设计时设计的工作电压为5V。:..物部自带有时钟电路,但是必须外接一个晶体或者陶瓷谐振器,这样才能给单片机提供时序,使单片机能够工作,:、C2构成并联谐振电路,加电以后延迟约10ms后,振荡器开始起振并产生时钟信号,不受软件的控制。电容器的作用是帮助谐振电路起振,称为谐振电容,振荡器的振荡频率取决于晶体的频率,,这样可以减少寄生电容,保证振荡器能够稳定和可靠的运行和工作,并且晶振的外壳一般要可靠接地,才能减少晶振高频振荡产生的十扰。,单片机复位方式有两种方式,外部复位和看门狗复位两种方式,复位并不影响片内存储器存放的内容,它只是使单片机从0000H开始执行程序,特殊功能寄存器也恢复到初始化状态。看门狗复位是为了防止程序跑飞而出现的安全隐患而设置的复位方式,当看门狗复位打开后,看门狗计数器开始计数,当计数器溢出时,看门狗会使单片机复位,因此需要及时喂狗,这种复位方式是一种软件复位方式。外部复位是一种硬件复位,它是通过复位电路持续给单片机复位引脚一个有效的电平达到一定得时间后,会使单片机进行复位,对于STC89C52是持续给RST引脚两个机器周期的高电平时,单片机完成复位。外部复位乂分为上电复位和手动复位两种,。(a)(b)(a)手动开关复位;(b):并行编程和申行编程。并行编程方法是:首先,在地址线上加上要编程单元的地址信号;接着,在数据线:..端加上+12V的编程电压;最后每对Flash存储器写入一个字节或者每写一个程序加密位,都要给ALE/PRO伽上编程一个脉冲;改变编程单元的地址和数据重复上述步骤,直到程序都写入Flash为止。申行编程是将RST接至电源正极,通过申口ISP接口进行编程,申行接口包含申行时钟线、输入线和输出线。本次设计的调试测试接口用申口调试方式,通过US瞅申芯片MAX232S行程序的下载。、表格和常数,而数据存储器用于存放运算中间结果,起到数据暂存和缓冲、标志位以及用户自定义的字形表等。STC89C5狙有256B的片内RA研日8K的片内ROM在本次设计中已经足够了,因此不需要外扩的存储器系统。、定时器单片机系统的运行和其他系统一样,需要不断的与外部设备进行数据交换,当CPU与外界进行数据交换时采用查询方式,会大大的占用CPU的资源,浪费了时间去等待外设,为了解决这一问题,单片机系统引入了中断技术。中断时单片机暂时停止当前执行的任务而去处理触发中断的事件,处理完后,自动返回到被暂停的程序断点处,继续执行被暂停的程序。51子系列单片机有5个中断源,52子系列单片机比51子系列多一个,具有6个中断源,具有两级中断优先级,可以实现中断的两级嵌套,用于控制中断的特殊功能寄存器有4个,它们是IE、IP、TCO片日SCON分别控制中断的开放、禁止和优先级。51系列单片机的5个中断源可以分为两大类:外部中断和内部中断,,内部中断源包括两个定时器T0和T1以及申行口中断,52子系列比51子系歹0多一个内部中断定时器T2中断,其他均一样。外部中断有两种触发方式:边沿触发方式和电平触发方式,由特殊功能寄存器TCON进行控制,当采用边沿触发方式时,外部中断输入的高电平和低电平时间需要保持一个机器周期,才能保证单片机可靠的检测到中断信号。当采用电平触发方式时,需要保持低电平有效,直到中断请求被响应,才能够撤销中断请求信号。CPU与外部进行信息交换称为通信,通信的方式有申行通信和并行通信。并行通信的主要特征是传输速度快,在传输距离较短的情况下,占有很大的优势,对于长距离传输来说,由于信号线太多导致线路复杂,成本变高;申行通信线路简单,但是传输速度慢,当传输距离较长时,在成本方面占有很大的优势。:..计数器中断有4种工作方式:方式0、方式1、方式2和方式3。方式0为13位定时/计数器。13位计数寄存器由TH0(TH1)的高8位和TL0(TL1)的低_135位构成,其他位不用。这种方式下的最大计数值为2,即8192个数。方式1为16位定时/计数器。16位计数寄存器由TH0(TH1河TL0(TL1)构成,其用法和方式0基本一样,只是最大计数值为2即65536个数。16,方式2是能自动重装计数初值的8位计数器,TH0(TH1)用来存放计数初值,TL0(TL1)用来计数,当低8位产生中断溢出后,单片机自动将高8位中的计数初值重新装入低8位计数器,如此循环不止。不过这种方式的计数最大值为28,即256个数。方式3跟前三种方式大不相同,只有T0能工作在方式3模式,T1不能工作在方式3,这种方式下是将T08,TH0TL0分为两个独立的位计数器只能用作定时器方式,对机器周期进行计数,只能不仅可以工作在计数器模式也可以工作在定时器模式,功能和操作和方式0、方式1、方式2完全相同。定时/计数器的初始化包含下面几点内容:,给寄存器TMOI?相应的值;,并根据工作方式对TH0(TL1)和TL0(TL1)赋相应的值;,如需要中断,需要对中断允许寄存器和中断优先级控制寄存器赋相应的值;,启动定时/计数器。-51系列单片机具有四个双向8位I/O口,分别为P^P1、P2、P3口,共32根I/O口线。每个I/O口都可以作为8位并行I/O口使用,并且可以独立的作为1位双向I/O口线进行使用。各个口的每一位都由一个锁存器和一个输出驱动器以及输入缓冲器组成。作为输出时,数据可以锁存;作为输入时,数据可以缓冲。P0口试一个三态的双向I/O口,在系统进行扩展时,作为低8位地址线和数据总线的分时复用,当没有系统扩展时作为通用的准I/O口使用。值得注意的是当P0口作为输出口时,若要驱动NMOSE者其他拉电流负载时,需要外接上拉电阻。P1口是一个准双向口,通常作为通用I/O口使用,作为输出口使用时,不需要接上拉电阻,它能够共拉电流负载。P2口也是一个准双向口,有两种功能,作为通用I/O口使用和高8位地址总线输出:..口使用时和P1口的使用方法一样,当需要外部扩展时,P2口和P0口作为外部接口的地址总线,给外围电路输出地址。P3口也是一个准双向口,P3口可以作为通用I/O口,并且每一位都可以独立的定义为通用I/O口功能输入输出。但是它的很多端口都具有第二功能,外部中断INT0和INT1,定时计数器T0和T1的外部时钟接口、申行中断源,都是通过P3口的。因此,P3口一般不作为通用口使用,而是作为它的第二功能口来使用⑶。,直流电机调速系统控制硬件主要部分包括单片机以及外围电路、电机驱动模块LCD1602夜晶显示模块,转速给定模块2*3键盘以及光电旋转编码器直流电机测速模块,实现直流电机调速系统的单闭环,使得直流电机速度能够跟随给定,并且抵抗负载扰动和闭环内的扰动,用ADC080*片进行电机电枢电流的检测并实现电流限幅而对电机进行电流保护。:,需要知道动态响应,而这些都是建立在对描述系统动态物理规律的数学模型的分析之上的,因此建立系统的数学模型是至关重要的,它影响到系统所选择的控制规律对系统的作用,系统的稳定性,稳态误差分析都是建立在系统动态:..,动态电压方程为:URI业Ed0ddt(3-1)在忽略各种阻力的情况下,电动机轴上的动力学方程为:GD2dnTTeL375dt(3-2)公式中L包括电动机空载转矩在内的负载转矩,单位为N*mGD2是电力拖动装置这算到电动机轴上的飞轮转矩,单位为N*m2。额定励磁下的感应电势以及电磁转矩分别如下:ECn(3-3)eTCI(3-4)emd(3-5)L定义电枢回路时间常数TlR;2--------。单位均为s。定义电力拖动时间常数Tmem整理式(3-1)UER(IT-y)(3-2)d0d(3-6)dt璃IIddLRdt(3-7)在零初始条件下得到电压与电流之间的传递函数,电流与电动势之间的传递函数分别为:I(s)1/R(3-8)dU(s)E(s)Ts1d0:..E(s)RI(s)I(s):,在程序中根据单位时间内的脉冲个数来计算电机转速,因此反馈回来的是电机的实际转速,放大系数为1,因此闭环调速系统的动态结构框图为单位负反馈系统框图;由丁设计中是用直流电源供电,因此PW拔的晶闸管装置的滞后时间常数为0。:N*(s)cM(s)N(s)^KTW^^n-*(ASRM(s),D为PW成占空比,KU/D,当D=1时,KU即直流电机所加的最大耐sdosd°,压,也就是给直流电机供电的外接直流电源电压。从图中可以看出,反馈控制的基本规律是:(1)反馈控制的作用是抵抗扰动,服从给定,系统能够抵抗所在闭环内的扰动,比如负载扰动,电动机励磁的变化和主电路电阻的变化都会影响转速,而闭环调节抵抗这些扰动,使电机实际转速对丁给定转速可以唯命是从;但是它对丁反馈环所包围外的扰动没有抵抗作用,比如对丁给定速度的扰动和测速装置的扰动没用作用。(2)系统的精度依赖丁给定和反馈检测的精度,如果给定有一定的波动,那么反馈系统就很难没有波动,因为根据控制规律(1),被控量是要跟随给定的,给定存在波动,被控量也会跟着有波动,因此,高精(1),度的调速系统需要高精度的给定;根据控制规律系统没法克服反馈检测装置的误差,因此对丁反馈装置的误差,系统没有办法克服,从而使得控制效果不是很理想,电机实际转速可能和给定速度存在偏差。因此高精度的测速反馈装置对丁高精度的调速系统同样重要。现在大部分的系统都通过数字给定和数字测速装置来提高系统的精度。:..是被调量有静差的控制系统,从静特性上看,比例控制系数越大,系统的稳态性能越好,稳态误差越小,而且,比例控制没法消除误差,只能减小误差,因为比例控制系数不可能达到无穷大;从动态上看,比例控制系数越大,系统快速性也越好;但是存在一个问题,比例控制越强,系统的超调量越大,这就是一个矛盾的问题,因此要设计出无静差的系统,光靠比例控制是不能达到效果的。[6],因此,在电力拖动系统中被广泛应用。,目前大多直流电机调速系统均采用数字给定和数字检测速度装置,以微型计算机为核心,开发出的微型计算机控制系统,:,S2是检测速度的反馈值的采样开关,S3是微型计算机输出的控制信号的输出采样开关。如果所有开关均是以同样一个周期的开和关断,那么成为同步采样。否则是异步采样。微型计算机是没法连续输入输出给定信号、反馈信号和输出值,只有在采样开关闭合时才能输入输出数据。当控制量和反馈信号是模拟信号时,为了把它们输入计算机,需要对信号离散化,变成脉冲信号。为了使离散信号能够不失真的复原模拟信号,对系统的采样频率提出了要求,一般情况下根据香农定理来确定采样频率。这样采集出来的信号才能代表真实的信号。在直流电机调速系统中,控制对象是直流电动机的转速和电流,两者均为快速变化的量,必须具有较高的采样频率,然而并不是采样频率越高越好,这受到开关器件的功率损耗,微型计算机的数据处理速度来决定的。、分辨能力强和受器件影响小的优点,能够很好的适应目前直流调速系统精度要求高的特点,广泛应用于调速范围大和伺服电机调速系统。目前应用较多的转速检测装置是光电旋转编码器,而旋转编码器可以分为增量式和绝对式。绝对式旋转编码器适合测电机转角,而测电机速度应该采用增量式旋转编码器。:,增加了一对发光和接受装置,使两对发光和接受装置错开光:..这样,两组脉冲序列的相位相差兀/2,:反转情况。:,VT2和VT3为一组,同时交替导通,,电动机具有四种工作模态:IVT1VT4,VT2VT3?Us,UE,在模态时,和导通和止,电机电枢两端的电压为若电机工作在sa电动状态下;在模态II时,VT1和VT4截止,电枢电流经VD2ffiVD3^流,VT2和VT3不能导通,电机电枢两端的电压为由于电流未反向,因此