微机课程设计-直流电机..docx

章增裕12901308微机接口技术课程设计说明书课题名称：小直流电机调速实验学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化组员：章增裕叶宏路郑佳伟指导老师：赵骆伟孔敏王万强日期：2015年5月31日目录1 .课程设计任务书12 .说明书正文22.1 前言22.2 现状32.3 任务分析与方案设计32.4 系统电路原理图52.5 元器件参数选择及清单92.6 电路的调试93 .心得体会104 .参考文献115 .附录121 .课程设计任务书1.1 任务要求在Dais试验台基础上设计并调试一个外接电路，能够测量和显示所测量的值，并且具有一定得控制功能，变成并完成整个开发系统。每组一题，分别由3-4位同学合作完成。1.2 主要技术要求1）实现电机的正反转控制2）实现电机转速自动调节1.3 主要完成任务1、查找相关资料，确定课程设计方案;2、微机接口电路硬件的焊接、装配、逐步排除故障及调试;3、用protel2004绘制微机最小系统配置原理图;4、用protel2004绘制相关项目的接口原理图；5、编写有关项目的程序，并进行调试；6、按照相关项目内容要求，上机进行联调；7、编写课程设计报告。L4提交成果1、课程设计说明书一份（电子文档和打印稿各一份）。要求:内容完整，图表完备，条理清晰，分析有据，计算准确。所附电路图布局合理，清洗完备，图形和符号要规范。2、所有原器件清单。3、电路实体一套。要求:该电路实体必须是经过自己安装调试并达到性能指标要求的电路实体。1.5 时间安排5月25日分组及分配课程设计任务，查找相关资料，初拟总体方案，分发参考资料、讨论确定总方案，上机熟悉Protel2004软件。5月26日完成微机最小系统配置原理图、相关项目接口电路，原理图及各项目接口；借领工具，、PCB板及相关元器件。5月27日5月30日各项目PCB板的焊接、装配、调试等工作、相关程序设计、编写及联机调试。5月31日答辩及验收课程设计成果（归还所借工具，上交课程设计成果）。6月1日提交修改后的最终报告及成果。1.6 注意事项1、按时上下机，严禁玩游戏，主义公共卫生。2、爱护实验室内一切实验设施，违者按零分计。3、爱护借用的工具，丢失工具者按原价赔偿。故意损坏工具者按零分计,并原价赔偿。4：注意登全。下课时关闭总闸与空调，拔掉电烙铁，关好门窗。5、不准用笔在实验桌上乱写乱画，否则按零分计。6、依据阶段设计任务，按时完成；否则按零分计。章增裕129013082 .说明书正文2.1 前言随着计算机的发展突飞猛进，主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了制造业各个领域，在机械自动化和机电一体化应用方面发挥了很大的作用。它大量采用计算机技术进行自动控制，这使制造业各个领域的成果，效率和质量得到大幅度提高。微型计算机简称“微机”，是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出（I/O）接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机。微型计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。其中存储器又分内存储器、外存储器；通常我们把输入设备及输出设备统称为外围设备；而运算器和控制器又称为中央处理器。微机原理与接口技术课程设计能够在教材整体框架设计上强调针对不同专业群体，体现不同专业类别的需求，突出计算机基础教学的应用性。同时，充分考虑不同层次学校、不同专业在人才培养上的差异，针对各门课程设计了面向不同对象的教材。除主要教材外，还配有必要的实验教材。从程序基本结构入手，由浅入深，从给出程序和补充完整程序进行调试到自编程序上机调试通过，逐步掌握编程方法和调试方法。硬件实验由常用可编程接口芯片应用（基础性实验）和多片可编程接口芯片综合应用（提高性实验）两部分组成，包括设计性为主的实验和研究探索性为主的实验。通过完成可编程芯片硬件连线与芯片的初始化编程和应用程序的设计，使学生掌握使用微机接口常用外围芯片的方法，培养学生使用常用可编程接口芯片并结合数字电子技术进行I/O接口设计的能力。各种微机控制系统在基本构造上是类同的，主要由微机控制器，被控对象与接口电路（输入，输出及驱动接口电路）组成。根据被控对象的不同，微机控制系统又分为闭环控制系统（反馈控制输出信号的大小）与开环控制系统，学好“微机原理与接口技术”是掌握微机控制系统原理与技术的基础。同时微机原理与接口技术是一门很有趣的课程，任何一个计算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。讨论某一部分原理时又要涉及到其它部分的工作原理。这样一来，不仅不能在短时间内较深入理解计算机的工作原理，而且也很难孤立地理解某一部分的工作原理。课程设计是培养学生综合应用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践能力的重要环节，将理论与实践结合在一起，培养学生动手能力、创新能力及团队协作能力，。而“微机原理与接口技术课程设计”是巩固，深化，掌握本门课程知识不可缺少的重要环节。通过本次课程设计加深对微机原理与接口技术的理解和掌握。在设计程序的过程中，广泛的查阅相关资料，屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在计算器的设计当中，提高自己的专业知识水平和动手能力，为学生将来走出校门，踏入社会，从事具体工作打下一定得基础。2.2 现状当前，新技术正在突飞猛进地发展。微型计算机以它独恃的价格和作用无孔不入地深入各个领域，它已成为衡量一个国家现代科学技术发展的重要标志。微型计算机不但在工农业生产方面有重要的应用，在科研设备中也有比较普遍的应用,而且在办公自动化以及家庭生活中也已逐渐得到推广和应用。在机械控制中，随着自动控制技术与计算机科学技术的快速发展，制造业领域已大量采用计算机技术来进行自动控制，应用微机可以大大提高产品精度、稳定产品质量和提高生产效率，这对于推进科学技术现代比，提高经济效益有着重大意义。微型计算机系统（Microcomputer System）是以微型计算机为核心，再配以相应的外部设备、电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统应用微机可以大大提高产品精度、稳定产品质量和提高生产效率，这对于推进科学技术现代比,提高经济效益有着重大意义。随微型计算机尤其是便携式计算机技术开始步入快速发展和普及应用时期，在人们的生活中起到了越来越重要的作用，给人们的生产、生活提供更多的便利和贡献。直流电动机可以通过改变电枢输入电压以及调节励磁电流实现无级调速。因为直流电机转矩与电枢电流和励磁磁通两者的乘积成正比，而且电枢电流和励磁磁通两者可以独立控制，动态性能好，所以在现代调速系统中仍然有一定的市场。直流电机具有良好而机械特性和调速特性，而且有结构简单、维护方便、运行可靠、寿命长等优点，在国民经济各领域应用日益广泛。因此，采用计算机技术来控制直流电机 具有重要章义。因此微机控制着流电机这$方法必然是制造业发展的趋势，将它们用于实际系统中，其创造性劳动在于如何用计算机的有关技术和厂家提供的各种芯片，设计实用的电路和系统，再配上相应的应用程序，完成各种实际应用项目。同时学好微机接口技术对以后的学习乃至工作很有帮助。也给社会带来效益，给人们的生产、生活提供更多的便利和贡献。2.3任务分析与方案设计1）任务分析本次课程设计要求通过键盘或开关设置实现对直流电机正反转控制及调速控制控直并用指示灯指明电机状态。该任务要求使用8086、8255、DAC0832对直流电机的转向和转速进行控制，在对PWM电路反复研究之后，在老师的指导下我们小组决定用8255的输出信号在8086的控制下输出高低电平来控制占空比，从而实现转速的控制。DAC0832通过输出0V或5V来控制电机的正反转。本次课程设计要求实现对直流电机正反转控制及调速控制，包括软件部分和硬件部分。硬件部分主要要求设计并焊接电路板，软件部分要求编写程序通过Dais试验台实现对电机的控制。要求程序有如下功能：（1）控制电机正反转（2）控制电机转速变化。即通过开关控制，完成电机正转快速，正转慢速，反转快速，反转慢速4个功能。2）组内任务分工硬件部分（两人）XXXXX主要负责根据图纸在PCB板上焊接电器元件、后期和软件同学一起调试电路。软件部分（一人）xxxx主要负责该部分包括控制程序的编写，后期的测试和完善。3）方案设计直流电机转速n的表达式为：n UR式中：U电枢电压I电枢电流R电枢回路总电路-每极磁通量由此可知，直流电机的转速调节方法可分为两类：调节励磁磁通的励磁控制方法和调电枢电压的电枢控制方法。由于励磁控制方法在高速和低速是都受到限制，动态响应较差，所以这种方法用得很少。现在，大多数场合都是用电枢控制方法。绝大多数直流电机采用开关驱动方式。开关驱动方式是使半导体器件工作在开关状态，通过脉宽调制PWM来控制电机电枢电压，从而实现减速。在PWM调速时，占空比a是一个很重要的参数。以下三种方法都可以改变占空比的值：（1）定宽调速法（2）调频调宽法（3）定频调宽法前两种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期，当输入脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起震荡，因此这两种方法用得很少。目前，在直流电机的控制中，主要使用定频调宽法。硬件部分：（参考图一）有图得只需改变直流电机两端电压方向即可改变电机转向，接口电路中正反转切换控制模块可实现该功能通过8255芯片读取开关信号从而控制电机的正转和反转。利用DAC0832芯片将输入的数字信号转换成模拟信号驱动电机转动。8255A的PA0与正反转控制信号输入口直接连接，这样便能控制电机正反转。要控制电机转速变化可通过DAC0832来实现，CPU向0832输出数字量，经0832转换为模拟量输出，执行延时程序控制占空比，以达到控制电机转速的目的。软件部分. （参考程序）程序要实现的通能有：（1）控制电机正反转切换（2）控制电机转速变化我们通过对8086输入汇编程序来输出控制信号，从而对PWM直流电机控制电路进行控制，以实现所要求的功能。PWM直流电机控制电路的工作原理主要是，通过输入的控制信号来控制4个PNP三极管的工作状态，是其实现开关的功能。由硬件分析可知：只需改变直流电机两端电压方向即可改变电机转向，接口电路中正反转切换控制模块可实现该功能，程序只需完成向正反转控制信号输入口循环输出高低电平（0或1）即可。因此可用8255A与CPU通信,CPU执行程序向8255A的PA 口以一定时间间隔循环输出不同信号,8255A的PA 0与正反转控制信号输入口直接连接，这样便能控制电机正反转。要控制电机转速变化，就需改变电机电枢电压。可通过DAC0832来实现,CPU向0832输出数字量，经0832转换为模拟量输出，执行延时程序控制占空比，以达到控制电机转速的目的。DAC0832的