1、 基于单片机的磨片机直流调速系统 摘要 本系统以 AT89C51 单片机为控制核心，基于直流电动机调速，通过键盘 输入控制直流电的启停和转速以及定时时间的设定。电机转速与定时时 间设定由数码显示管来显示。整个系统采用包含直流调速系统的设计和 基于 51 单片机的控制器设计两大部分，从而实现对直流电动机的转速 调节。 关键词：单片机 直流调速系统 I 目录 第一章 绪论1 1.1 直流调速系统简介1 1.2.直流调速系统原理1 第二章直流调速系统主电路设计 .2 2.1 直流调压调速主电路结构 .2 2.2 双闭环调速系统的组成和设计 .2 2.3 双闭环直流调速系统的数学模型 .4 2.4 调
2、节器的具体设计 .4 2.5 速度环的设计7 第三章 基于 51 系列单片机的控制器 9 3.1 基于 51 系列单片机的控制器设计 .10 3.2 同步信号电路设计 .11 3.3 人机接口设计12 3.3.1 人机接口的电路设计 .13 3.4 输入信号及驱动电路设计 .13 第四章 软件设计 14 4.1 主流程设计14 4.2INTO 中断服务程序 .15 4.3 定时器 0 中断子程序（触发脉冲输出） .16 4.4 触发角的修改16 第五章 系统集成与结论17 5.1 操作说明17 5.2 结论.18 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 直流调速系统简介直流调速系统简介 最初的直流
3、调速系统是采用恒定的直流电压向流电动机电枢供电，通 过改变电枢回路中的电阻实现调速。这种方法简单易行，设备制造方 便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽围内平滑 调速，所以目前极少采用。30 年代末，出现了发电机一电动机(也称为 旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件， 可获得优良的调速性能。如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、 较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过 发电机非常容易地将电动机轴的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面 可得到平滑的制动特性；另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。 但发电机一电动机调速系统的主要缺点是需要增
4、加两台与调速电动机 相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大、费用高、效率 低、安装需有地基、运行有噪声、维修困难等。 1.2.直流调速系统原理直流调速系统原理 直流电动机具有良好的起、制动性能，易于在大范围平滑调速， 在金属切削机床、轧钢机、矿井卷扬机、海洋钻机、高层电梯等需要 高性能电力拖动中得到了广泛应用。 直流电机的转速表达式: K IR-U n 式中，U 为直流电动机电枢两端的电压，I 通过电枢的电流，R 式电枢回路的电阻，为励磁磁通，K e 是励磁常数。 由上式可以看出，有三种调节电动机转速的方法： 调节电枢供电电压 U。 改变电动机主磁通 。 改变电枢回路电阻 R。 2 第二
5、章直流调速系统主电路设计第二章直流调速系统主电路设计 2.1 直流调压调速主电路结构直流调压调速主电路结构 图 2.1 主电路原理图 三相全控制整流电路由晶闸管 VT1、VT3、VT5 接成共阴极组，晶 闸管 VT4、VT6、VT2 接成共阳极组，在电路控制下，只有接在电路共 阴极组中电位为最高又同时输入触发脉冲的晶闸管，以及接在电路共 阳极组中电位最低而同时输入触发脉冲的晶闸管，同时导通时，才构 成完整的整流电路。 2.2 双闭环调速系统的组成和设计双闭环调速系统的组成和设计 双闭环调速系统是建立在单闭环自动调速系统上的，实际的调速 系统除要求对转速进行调整外, 很多生产机械还提出了加快启动
6、和制 动过程的要求,这就需要一个电流截止负反馈系统。 3 在电机启动时, 启动电流很快加大到允许过载能力值 dm I, 并且保持不 变, 在这个条件下, 转速n得到线性增长, 当开到需要的大小时, 电机 的电流急剧下降到克服负载所需的电流 fz I值,对应这种要求可控硅整 流器的电压在启动一开始时应为 dm IR, 随着转速n的上 升, dme UIRC n 也上升, 达到稳转速时, fze UIRC n 。这就要求 在启动过程中把电动机的电流当作被调节量, 使之维持 在电机允许的 最大值 dm I, 并保持不变。这就要求一个电流调节馈系统启动电流波形 器来完成这个任务。带有速度调节器和电流调节器的双闭环调速系统 便是在这种要求下产生的。 为了实现转速和电流两种负反馈分别起作用，在系统中设置了两 个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级联接，如图所 示。这就是说把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流 调节器的输出去控制晶闸管整流器的触发装置。从闭环结构上看，电 流调节环在里面，叫内环；转速调节环在外边，叫做外环，这样就形
