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目录
课程设计目的------------------------------3
课题简介----------------------------------3
控制系统总体设计方案----------------------4
系统框以及程序框图------------------------5
重要单元的介绍-------------------------7
实验代码部分-----------------------------------------15
调试----------------------------------------------------20
心得体会----------------------------------------------22
参考文献----------------------------------------------23
一、课程设计目的
《微机应用系统设计与综合实验(实践)》课程设计是自动化、智能专业本科生的必修课。通过本课程设计,让学生对微机系统有一个较全面的理解,对典型数字接口电路的应用技术有一个较深入地掌握,综合了对应用系统的硬件原理和软件编程的分析、设计和调试,达到基本掌握简单微型计算机应用系统软硬件的设计方法,提高项目开发能力的目的。要求同学独立完成课题,写出课程设计说明书,画出电路原理图,说明工作原理,画出电路印制板图, 编写设计程序及程序流程图。希望同学们认真阅读课程设计任务书,认真查阅资料,完成好上机调试,圆满完成本次课程设计。
二 、课题简介:
课题名称:小型直流电机闭环调速系统PID控制设计
设计要求:
(1)、设计基于80x86微机接口控制电路;
(2)、分别用C语言或汇编语言或VC++编程完成硬件接口功能设计;
(3)、程序功能要求:电机速度由按键分段给定或电位器连续给定,计算机屏幕和数码管同步跟踪显示当前给定速度和电机实际运行速度,实现PID参数在线显示和修改。
(4)、具备本地及远程(串行方式)监控功能。
三、控制系统总体设计方案
本设计是利用PC微机一台、TD-PIT实验系统一套实现对直流电机转速调节的应用。
由以上的课程设计要求,此次的课程设计是由学校提供的实验手册上的四个部分组成的,分别是直流电机闭环调速实验,键盘扫描及数码管显示实验,A/D转换实验,8251串行接口实验。将这四部分的功能进行合理的组合,就能实现整个功能。
实验过程分两个阶段:基本功能阶段以及功能扩展阶段。
一、基本功能实现过程:用ADC0809完成模拟信号到数字信号的转换。输入模拟信号有A/D转换单元可调电位器提供的0~5V,将其转换后的数字信号读入累加器,做为控制电机的给定转速。用8255的B口PB0作为直流电机的控制信号输出口,通过对电机转速反馈量的运算,调节控制信号,达到控制电机匀速转动的的作用。并将累加器中给定的转速和当前测量转速显示在屏幕上。再通过数码管显示出转速的大小变化。
二、功能扩展部分即本地(串行方式)监控功能,在后续过程中会有详细介绍。
四、系统框图以及程序流程图
主程序流程图
中断服务子程序流程图
五、重要单元的介绍
(1)直流电机部分
直流电机闭环调速实验原理图如下图所示:
如上图所示,由电位器及A/D转换给定相应的直流电机转速,与霍尔测速得到的直流电机转速(反馈量)进行比较,其差值经过PID运算,将得到控制量并产生PWM脉冲,通过驱动电路控制直流电机的转动,构成直流电机闭环调速系统。
实验系统中的直流电机电路原理图如下图所示
实验代码直流电机pid调速 中要用的一些变量
(2)8255单元原理
本设计利用8255的A口作为输出口,控制8个单色LED灯,来实现电机转速的大小调节。
并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息,CPU和接口之间的数据传递总是并行的,即可以同时进行传递8位,16位,32位等。8255可编程外围接口芯片是具有A、B、C三个并行接口,+5V单电源供电,能在以下三种方式下工作:方式0—基本输入/出方式、方式1—选通输入/出方式、方式2—双向选通工作方式。其控制字、内部结构图和引脚图见图1-1-1、图1-1-2.
图1-1-1 8255控制字
图1-1-2 8255内部结构图和引脚图
(3)转速调节原理:
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压.
PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.
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