微原课设实验报告.doc

微机原理课程设计

实验报告

评语：成绩

教师：
年月日

班级：030813
学号：03081226
姓名：康丽弘
地点：EⅡ-311
时间：2011年9月

直流电机转速闭环控制系统设计与实现
一、课程设计题目：
直流电机转速闭环控制系统设计与实现

二、课程设计目的
1.了解以微机为核心的闭环控制系统的组成原理。掌握电机转速闭环控制系统的构成方法。2.了解霍尔器件的工作原理：电机转速的测量与控制的基本原理。掌握PWM调速原理和应用方法。
3.掌握控制系统的设计与调试方法，提高分析问题和解决问题能力。

三、课程设计的内容
设计一个对直流电机转速测量与转速控制的闭环控制系统。微机控制中心在监控界面上设置电机转速。电机转速测量利用霍尔传感器电路产生转速脉冲，定时/计数电路通过脉冲计数获得转速参量。电机转速调整采用PWM（脉宽调节）方法，控制中心采样到电机转速参量，算得转速值同预定转速设置值进行比较，若不相同，则调整控制转速脉冲的占空比，来达到调速的目的。（占空比=脉冲宽度/脉冲周期）

四、系统功能要求与设计要求
1.系统监控界面设计：监控系统具有转速参数设置窗口、采样的电机转速数据显示窗口、转速动态曲线显示窗口及强行干预系统运行的按钮功能或相应功能选择菜单。
2.监控程序设计要求：a)监控程序用查询方式获取转速数据。b)监控程序用中断方式获取转速数据。
3.硬件设计要求：
充分利用现有实验系统资源设计一个性能较好的直流电机转速闭环控制系统。利用带锁存的I/O接口电路(如8255,74LS273，D/A-DA0832)输出控制电机转速的脉冲。采样转速用霍尔传感器件提供电机转速脉冲。利用定时/计数电路对电机转速脉冲计数。微机可从定时/计数电路中获得电机转速数值，并产生控制电机转速的PWM脉冲。

五、设计详情
1）闭环控制系统原理图

电机转速测量与控制闭环系统基本功能图

2）电机控制及转速测量原理图

3）操作步骤
直流电机在控制脉冲作用下转动，电机转盘上的永久磁铁随之旋转，霍尔传感器件3101T受磁场的影响，从端口OUT输出脉冲信号，电机旋转一圈，霍尔传感器输出一个脉冲，脉冲频率于电机转速成正比。通过测出脉冲信号的频率（单位时间脉冲个数）就可以计算出电机的转速
测量转速时，需要一个定时器，设定时间为T，还需要一个计数器，将霍尔传感器的（OUT端）输出脉冲引导计数器的输入端。电机转动时，同时启动定时器和计数器，当定时器定时时间T到时，停止计数器的脉冲计数，并读出计数器的计数值S(即：时间T内的转数)，可以计算出主流电机的转速R=S/T.
直流电机转速调整:
首先确定控制脉冲占空比的调整方式，一种是设定正（或负）脉冲宽度，不断调整负脉（或正）冲宽度实现转速，当转速高于设定转速时，加大负脉冲（或减小正脉冲）的宽度。另一种是同时调整正负脉冲的宽度实现直流电机转速调整。
在调整了脉冲占空比后，同时启动定时器和计数器，进行转速测量，直流电机转速调整与测量交叉进行。
A.编制利用带锁存功能I/O端口(如8255,74LS273，D/A-DA0832)输出控制电机转速的PWM脉冲程序
B.编制利用定时器/计数器测量电机转速程序
C.A)程序和B)程序合并，实现电机转速测量与控制
D.编制系统监控界面的程序
E.电机转速测量与闭环控制系统的连调。
4）课程设计试验环境：
1.微机一台（Pentium4）微机接口技术实验箱一个ISA–PCI转接卡一块连接电缆一条万用表一块微机接口技术实验讲义一本导线、剥线钳等
2.软件环境：
WindowsXP平台VisualC++6.0编译器

六、实验结果
我们在完成了实验的基本要求基础上，还完成了实验的全部三个附加要求。详情如下：
1）界面截图

2）测试数据

七、实验心得
通过这一次的微机原理课程设计实验，我真的学到了很多东西，对于许多抽象的原理知识有了进一步的理解。不但掌握了芯片8253，8255的用法，还对直流电机转速的测量，MFC有了一定的理解，收获很大。
实验开始，我们按照上学期学的微机原理实验要求，对实验电路板进行了测试。通过测试确认了实验电路板的8253芯片以及8255芯片都是完好的。在设计之初，对于霍尔传感器的连接问题我们并不是十分熟悉，寻找解决办法却不知从何下手，在老师的帮助下，我们从原理下手，慢慢分析实验原理图以及各元器件的作用，终于发现了问题所在，并成功解决了问题，那种喜悦，真的是靠自己努力完成实验才能真切感受到的。后来的几天实验，我们做的都还比较顺利，虽然也遇到了许多问题，但是随着对实验更深入的理解，对原理更好的把握，加上老师的帮助，我们每次都能较快完成实验内容。也提高了自己的寻找问题解决问题的能力。而对于理论知识方面，通过老师的讲解以及自己的动手