工学毕业答辩分析报告.ppt

研究背景与意义 研究背景 如今，科学技术日新月异，控制技术成为当今科技的主流之一。这种控制技术已经渗透到了医疗、汽车制造、铁道运输、航天航空、钢铁生产、物流配送、饮料生产等多个方面。人们对生活舒适性的追求将越来越高，PID控制技术作为一项具有发展前景和影响力的新技术，正越来越受到国内外各行业的高度重视。 意义 (1)进一步的学习、掌握与应用先进的控制技术与解决方案，以提升设备性能、档次与市场竞争力。 (2)在运动控制系统中PID控制技术应用更为广泛，是机器人等高技术领域的技术基础，它可以对运动部件的位置、速度等进行实时控制管理，使其符合相应的控制要求。 设计摘要 本设计以数字PID为基本控制算法，以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。在系统中采128×64LCD显示器作为显示部件，通过4×4键盘设置P、I、D、V四个参数和正反转控制，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速和运行时间。该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。 系统原理框图 原理框图如下图所示 系统硬件部分 该设计系统硬件分为四个模块电路 一、单片机控制器模块 二、电机驱动模块 三、速度采集模块 四、显示模块 五、键盘模块 六、电源模块 单片机控制电路模块 系统电路连接及硬件资源分配图 电机驱动模块 电机驱动电路 速度采集模块 电机速度图 显示模块 显示模块和键盘模块 电源模块 电源电路 系统软件部分 本计分系统软件部分主要分为四大部分 1、PID算法 2、PWM脉冲控制技术 3、算法实现 4、程序流程 PID算法和PWM脉冲技术 本系统设计的核心算法为PID算法，它根据本次采样的数据与设定值进行比较得出偏差，对偏差进行P、I、D运算最终利用运算结果控制PWM脉冲的占空比来实现对加在电机两端电压的调节，进而控制电机转速。 PWM脉冲技术控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形 Company Logo LOGO 指导教师：戴青玲老师 单片机PID控制的直流电机调速系统 姓名：程基德 班级：机材A1121班 学号：23 电动机驱动模块 直流电机 速度检测模块 键盘模块 控制器模块 显示模块 PWM脉冲 AT89S51单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。它的芯片引脚少，在硬件很容易实现。并且它还具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，在各个领域中应用广泛。 驱动模块是控制器与执行器之间的桥梁，只有引入电机驱动模块才能保证电机按照控制要求运行，在这里选用L298N电机驱动芯片驱动电机。通过调整输入脉冲的占空比，调整电动机转速。此电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好。 采用对射式光电传感器。其检测方式为：发射器和接受器相互对射安装，发射器的光直接对准接受器，当测物挡住光束时，传感器输出产生变化以指示被测物被检测到。通过脉冲计数，对速度进行测量。从图中可以得出电机每转一圈在P3.3的输出端就会产生N个低电平。若知道一段时间t内传感器输出的低脉冲数为n，则电机转速v=n/(N*t) 1.采用128×64LCD液晶显示器，该显示器功率低，显示屏幕大、可对汉字和字符进行显示。 2. 采用标准的4×4矩阵式键盘以实现对P、I、D三个参数和电机正反转的设定，以及对电机启动、停止、暂停、继续的控制。 在本系统中直流电机需要12V电源，而单片机、显示模块等其它电路需要5V的电源，因此通过固定7805、7812两种稳压芯片对整流后的电压进行降压、稳压处理。 附件 电路原理图 附件 电路原理图 谢谢戴老师的悉心指导！谢谢各位评委老师！ 致 谢 Company Logo LOGO