直流電機轉速測量與控制系統(tǒng)方案設計書與實現(xiàn)報告

1、直流電機轉速測量與控制系統(tǒng)設計實驗報告評語：成績教師：年月日班級：學號：姓名：地點：時間：直流電機轉速測量與控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)一、課程設計題目：直流電機轉速測量與控制系統(tǒng)實驗。二、課程設計目的：1. 了解以微機為核心的閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成原理。掌握電機轉速閉環(huán)控制系統(tǒng)的構成方法。2. 了解霍爾器件的工作原理：電機轉速的測量與控制的基本原理。掌握PW碉速原理和應用方法。3. 掌握控制系統(tǒng)的設計與調(diào)試方法，提高分析問題和解決問題能力。三、課程設計的內(nèi)容：設計一個對直流電機轉速測量與轉速控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)。微機控制中心在監(jiān)控界面上設置電機轉速。電機轉速測量利用霍爾傳感器電路產(chǎn)生轉速脈沖，定時/計數(shù)電路

2、通過脈沖計數(shù)獲得轉速參量。電機轉速調(diào)整采用PWM脈寬調(diào)節(jié)）方法，控制中心采樣到電機轉速參量，算得轉速值同預定轉速設置值進行比較，若不相同，則調(diào)整控制轉速脈沖的占空比，來達到調(diào)速的目的。（占空比=脈沖寬度/脈沖周期）四、系統(tǒng)功能要求與設計要求：1. 系統(tǒng)監(jiān)控界面設計：監(jiān)控系統(tǒng)具有轉速參數(shù)設置窗口、采樣的電機轉速數(shù)據(jù)顯示窗口、轉速動態(tài)曲線顯示窗口相應功能選擇菜單。2. 監(jiān)控程序設計要求：a）監(jiān)控程序用查詢方式獲取轉速數(shù)據(jù)。b）監(jiān)控程序用中斷方式獲取轉速數(shù)據(jù)。3. 硬件設計要求：充分利用現(xiàn)有實驗系統(tǒng)資源設計一個性能較好的直流電機轉速閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用帶鎖存的I/O接口電路（如8255,74LS273

3、，D/A-DA0832）輸出控制電機轉速的脈沖。采樣轉速用 霍爾傳感器件提供電機轉速脈沖。利用定時/計數(shù)電路對電機轉速脈沖計數(shù)。微機可從定時/計數(shù)電路中獲得電機轉速數(shù)值，并產(chǎn)生控制電機轉速的PW脈沖。五、設計詳情：1）閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖電機轉速測量與控制閉環(huán)系統(tǒng)基本功能圖2）電機控制及轉速測量原理圖3）操作步驟直流電機在控制脈沖作用下轉動，電機轉盤上的永久磁鐵隨之旋轉，霍爾傳感器件 3101T受磁場的影響，從端口 OUT俞出脈沖信號，電機旋轉一圈，霍爾傳感器輸出一個脈沖， 脈沖頻率于電機轉速成正比。通過測出脈沖信號的頻率（單位時間脈沖個數(shù)）就可以計算出 電機的轉速。測量轉速時，需要一個定時器，

4、設定時間為T,還需要一個計數(shù)器，將霍爾傳感器的（OUT 端）輸出脈沖引導計數(shù)器的輸入端。電機轉動時，同時啟動定時器和計數(shù)器，當定時器定時時間T到時，停止計數(shù)器的脈沖計數(shù)，并讀出計數(shù)器的計數(shù)值S（即：時間T內(nèi)的轉數(shù)），可以計算出主流電機的轉速 R=S/T。直流電機轉速調(diào)整：首先確定控制脈沖占空比的調(diào)整方式，一種是設定正（或負）脈沖寬度，不斷調(diào)整負脈（或正）沖寬度實現(xiàn)轉速，當轉速高于設定轉速時，加大負脈沖（或減小正脈沖）的寬度。另一種是同時調(diào)整正負脈沖的寬度實現(xiàn)直流電機轉速調(diào)整。在調(diào)整了脈沖占空比后， 同時啟動定時器和計數(shù)器，進行轉速測量，直流電機轉速調(diào)整 與測量交叉進行。PWMA. 編制利用帶鎖

5、存功能I/O端口(如8255,74LS273 , D/A-DA0832)輸出控制電機轉速的脈沖程序B. 編制利用定時器/計數(shù)器測量電機轉速程序C. A)程序和B)程序合并，實現(xiàn)電機轉速測量與控制D. 編制系統(tǒng)監(jiān)控界面的程序E. 電機轉速測量與閉環(huán)控制系統(tǒng)的連調(diào)。4) 課程設計試驗環(huán)境：1. 微機一臺(Pentium 4 )微機接口技術實驗箱一個ISA - PCI轉接卡一塊連接電纜一條萬用表一塊微機接口技術實驗講義一本導線、剝線鉗等2. 軟件環(huán)境：Windows XP 平臺Visual C+ 6.0 編譯器六、實驗結果：我們在完成了實驗的基本要求基礎上，還完成了實驗的全部三個附加要求。詳情如下:

6、1)界面截圖a直流電機饕速狽喔與控制題統(tǒng)控制與監(jiān)控設定鑄速開始 實測轉謹運行時間實測占空比運行狀態(tài)停止I fr?湎2）測試數(shù)據(jù)設定轉速2600r/m2100r/m1800r/s1200r/m600r/m300r/m實測轉速40r/s37r/s30r/s19r/s11r/s0調(diào)整時間oo015s8s20soo誤差oo5.71%0. 0%5%10%oo實際觀察設定速度最接近設電機剛啟電機剛啟電機剛啟由于速度情況如：調(diào)超過了額定速度，并動后，立即動后，立即動后，立即太小，電機節(jié)快慢，波定最大速且剛啟動達到最大達到最大達到最大收到阻尼，動大小等度，無法平就穩(wěn)定。速度，等待速度，等待速度，等待產(chǎn)生震蕩，

7、衡，因此該一段時間一段時間一段時間無法測出數(shù)據(jù)為壞后，下降到后，下降到后，下降到實際速度。值。設定速度。設定速度。設定速度。七、實驗心得：這次實驗的題目確實比較難，因為是6個人一組，設為組長，我們首先討論 了要完成這個題目需要做的工作，于是我們首先對任務進行了分工，兩個人負責 頂層軟件的設計以及具體的程序控制， 兩個人對硬件進行設計，兩個人進行中間 接口的設計和分析8255, 8253等一起的代碼，在做完之后大家再一起討論，爭 取使每個人都能明白整個實驗的原理和具體的實現(xiàn)過程。經(jīng)過這次試驗，我明白了 8255, 8253等器件的用處以及對這兩種器件的編 程，對硬件的編程有了更深的理解，由于在實

8、驗過程中，我負責的是頂層的軟件 設計與控制，所以對MFC進行了學習，對MFC也有了進一步的認識與了解。實驗過程中，大家在一起交流學習，共同為一個課題而努力，這是平時很難 得的機會。增進了友誼，促進了學習。很希望大學期間可以多有一些這樣的課程 設計！八、實驗附錄:實驗代碼：#in elude stdafx.h#i nclude kkk.h#i nclude kkkDIg.h#i nclude PCI9052Dll.h#ifdef _DEBUG#defi ne new DEBUG_NEW#un def THIS_FILEstatic char THIS_FILE = _FILE_;#en dif/

9、 CAboutDlg dialog used for App Aboutclass CAboutDlg : public CDialogpublic:CAboutDlg();/ Dialog DataAFX_DATA(CAboutDlg)enum IDD = IDD_ABOUTBOX ;AFX_DATA/ ClassWizard gen erated virtual fun ctio n overridesAFX_VIRTUAL(CAboutDlg)protected:/ DDX/DDV supportvirtual void DoDataExcha nge(CDataExcha nge* p

10、DX);/AFX_VIRTUAL/ Impleme ntati onprotected:/AFX_MSG(CAboutDlg)/AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP();CAboutDlg:CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg:IDD)/AFX_DATA_INIT(CAboutDlg)/AFX_DATA_INITvoid CAboutDlg:DoDataExcha nge(CDataExcha nge* pDX) CDialog:DoDataExcha nge(pDX);AFX_DATA_MAP(CAboutDlg)/AFX_DATA_MAPBEGIN

11、_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog)AFX_MSG_MAP(CAboutDlg)/ No message han dlers/AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()/ CKkkDIg dialogCKkkDlg:CKkkDlg(CWnd* pPare nt /*=NULL*/):CDialog(CKkkDlg:IDD, pPare nt)AFX_DATA_INIT(CKkkDlg)m_str = _T(”)；m_set_speed = 30;AFX_DATA_INIT/ Note that LoadIc on does n ot require a

12、 subseque nt DestroyIc on in Win32 m_hlco n = AfxGetApp()-Loadlco n(IDR_MAINFRAME);void CKkkDlg:DoDataExcha nge(CDataExcha nge* pDX)CDialog:DoDataExcha nge(pDX);AFX_DATA_MAP(CKkkDlg)DDX_Text(pDX, IDC_EDIT_SPEED, m_str);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT_SET_SPEED, m_set_speed);DDV_Mi nM axI nt(pDX, m_set_speed,

13、 0, 2400);/AFX_DATA_MAPBEGIN_MESSAGE_MAP(CKkkDlg, CDialog)AFX_MSG_MAP(CKkkDlg)ON_WM_SYSCOMMAND()ON_WM_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, On Speed_Add)ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON2, On Speed_ Min)ON_WM_TIMER()ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_ADD, On Butt on Add)ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON4, On S

14、top)/AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()/ CKkkDlg message han dlersBOOL CKkkDlg:O nlni tDialog()CDialog:O nlni tDialog();/ Add About. menu item to system menu./ IDM_ABOUTBOX must be in the system comma nd ran ge.ASSERT(IDM_ABOUTBOX & OxFFFO) = IDM_ABOUTBOX);ASSERT(IDM_ABOUTBOX Appe ndMe nu(MF_SEPARATOR);pS

15、ysMe nu-Appe ndMe nu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMe nu); / Set the icon for this dialog. The framework does this automatically/ whe n the applicati ons mai n wi ndow is n ot a dialogSetIco n(m_hlco n, TRUE);/ Set big iconSetIco n(m_hlco n, FALSE);/ Set small icon/ TODO: Add extra in itializatio

16、 n herethis-SetTimer(1235,1000,0);Open Device();GetIoBase(&usloAddr1);data 仁 0x50;OutByte(usloAddr1+0x08+3,data1);data1=0xff;OutByte(usIoAddr1+0x08+1,data1);return TRUE; / return TRUE uni ess you set the focus to a con trolvoid CKkkDlg:O nSysComma nd(UINT nID, LPARAM lParam)if (n ID & 0xFFF0) = IDM_

17、ABOUTBOX)CAboutDlg dlgAbout;dlgAbout.DoModal();elseCDialog:O nSysComma nd( nID, lParam);/ If you add a mini mize butt on to your dialog, you will n eed the code below/ to draw the icon. For MFC applicati ons using the docume nt/view model,/ this is automatically done for you by the framework.extern

18、int data100;extern in t i ndex_data;exter n int in dex_x;void CKkkDlg:O nPai nt()if (Islc oni c()CPaintDC dc(this); / device con text for paintingSen dMessage(WMCONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0); / Cen ter icon in clie nt recta ngleint cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);int cyIcon = GetS

19、ystemMetrics(SM_CYICON);CRect rect;GetClie ntRect(&rect);int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;int y = (rect.Height() - cyIco n + 1) / 2;/ Draw the icondc.DrawIc on(x, y, m_hIc on); elseCDialog:O nPai nt();CClie ntDC dc(this);/xdc.MoveTo(0,300);dc.L in eTo(700,300); dc.MoveTo(685,295);dc.L in eTo(

20、700,300);dc.MoveTo(685,305);dc.L in eTo(700,300); /y dc.MoveTo(20,0);dc.L in eTo(20,300);dc.MoveTo(15,20);dc.Li neTo(20,0);dc.MoveTo(25,20);dc.Li neTo(20,0); /xxxxxCPen pen;pe n.CreatePe n(PS_SOLID,2,RGB(O,O,255); CPe n *oldpe n=dc.SelectObject(&pe n);dc.MoveTo(0,300-m_set_speed*5);dc.L in eTo(700,3

21、00-m_set_speed*5); dc.SelectObject(oldpe n);/draw dataCPen penl;pen I.CreatePe n(PS_SOLID,2,RGB(255,O,O);oldpe n=dc.SelectObject(&pe n1);in dex_data=0;for(i nt i=0;i in dex_x-1;i+)dc.MoveTo(i ndex_data+20,300-datai*5);dc.L in eTo(i ndex_data+10+20,300-datai+1*5);in dex_data+=10;dc.SelectObject(oldpe

22、 n);/fon t.DeleteObject();/ The system calls this to obtai n the cursor to display while the user drags/ the mi ni mized win dow.HCURSOR CKkkDlg:O nQueryDraglco n()return (HCURSOR) m_hIco n;#defi ne Num 1024int data100;int in dex_x=0;int in dex_data=0;int coun t=0;int flag=Num/2;in t last=0;bool IsS

23、top=0;int timeLast=0;void CKkkDlg:O nSpeed_Add()/ TODO: Add your con trol no tificati on han dler code here if(flag=10)flag-=10;CStri ng str;str.Format(%f,flag*1.0/Num);SetDlgltemText(IDC_EDIT_PWM,str);void CKkkDlg:O nTimer(UINT nIDEve nt)/ TODO: Add your message han dler code here an d/or call default/read 8253In Byte(usloAddr1+0x09,&ldata1);int temp=255-Idata1;data1=0xff;OutByte(usloAddr1+0x08+1,data1);UpdateData();while (temp=m_set_speed)goto loop;if(tempm_set_speed+1)if(flag=20)flag-=20;else if(tempm_set_speed-1)if(flagKillTimer(1235);/draw ing/CClie ntDC dc(