1、本科生實習(shx)報告實習(shx)類型 題 目 學院(xuyun)名稱 核技術(shù)與自動化工程學院 專業(yè)名稱 機械工程及自動化 學生姓名 學生學號 指導教師 實習地點 實習成績 二 年 月 二 年 月填寫(tinxi)說明實習類型填寫為：認識實習、生產(chǎn)實習、教學實習、綜合實習等與專業(yè)培養(yǎng)(piyng)方案一致的實習類型；專業(yè)填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向(fngxing)的用小括號標明；封面底下日期請?zhí)顚憣嵙暼掌?，應與培養(yǎng)方案的實習時間吻合；格式要求：用A4紙雙面打?。ǚ饷骐p面打印）或在A4大小紙上用藍黑色水筆書寫。打印排版：正文用宋體小四號，1.5倍行距，頁邊距采取默認形式（上下2.54cm，左

2、右2.54cm，頁眉1.5cm，頁腳1.75cm）。字符間距為默認值（縮放100%，間距：標準）；頁碼用小五號字底端居中。具體要求：題目（二號黑體居中）；摘要（“摘要”二字用小二號黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小4號宋體）；關(guān)鍵詞（隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉3-5個關(guān)鍵詞，用分號隔開，小4號黑體)； 正文部分采用三級標題；第1章 (小二號黑體居中，段前0.5行)1.1 小三號黑體（段前、段后0.5行）1.1.1小四號黑體（段前、段后0.5行）參考文獻（黑體小二號居中，段前0.5行），參考文獻用五號宋體，參照參考文獻著錄規(guī)則（GB/T 77142005）。TOC o 1-3 h u H

3、YPERLINK l _Toc21025 第1章.設(shè)計(shj)任務 單向(dn xin)數(shù)控平臺課程設(shè)計摘要(zhiyo)隨著科技的不斷(bdun)發(fā)展與進步，越來越多的機械設(shè)備更傾向于數(shù)字化、自動化，要實現(xiàn)機械設(shè)備的自動化，需要很多動力設(shè)備、控制設(shè)備及輔助設(shè)備的共同作用。關(guān)鍵詞：交流伺服電動機；滾珠絲杠；單片機；位置控制窗體頂端窗體底端第1章.設(shè)計任務1.1設(shè)計任務介紹及意義1.1.1課程設(shè)計題目機電傳動單向數(shù)控平臺設(shè)計1.1.2 主要設(shè)計內(nèi)容機械傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計 (2)電氣控制系統(tǒng)1.1.3課程設(shè)計意義培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，獨立進行機電控制系統(tǒng)(產(chǎn)品)的初步設(shè)計工作。培養(yǎng)

4、學生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運用各種標準和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計算、繪圖等基本技能。培養(yǎng)學生掌握機電產(chǎn)品設(shè)計的一般程序和方法，進行工程師基本素質(zhì)的訓練。樹立正確的設(shè)計思想及嚴肅認真的工作作風。1.2設(shè)計任務明細1.2.1電機驅(qū)動方式步進電機、直流伺服電機、交流伺服1.2.2機械傳動方式螺旋絲杠，滾珠絲杠，同步皮帶，鏈傳動等1.2.3電氣控制方式(fngsh)單片微機控制(kngzh)、plc控制(kngzh)1.2.4功能控制要求速度控制、位置控制 1.2.5 主要設(shè)計參數(shù)：單向工作行程1500 mm；移動負載質(zhì)量100kg；負載移動阻力50 N；移動速度控制3m/min

5、；工作壽命：每天8小時，工作8年1.3設(shè)計的基本要求1.3.1 方案設(shè)計根據(jù)課程設(shè)計任務的要求，在搜集、歸納、分析資料的基礎(chǔ)上，明確系統(tǒng)的主要功能，確定實現(xiàn)系統(tǒng)主要功能的原理方案，并對各種方案進行分析和評價，進行方案選優(yōu)。1.3.2 總體設(shè)計針對具體的原理方案，通過對動力和總體參數(shù)的選擇和計算，進行總體設(shè)計。1.3.3 主要任務 根據(jù)控制功能要求，完成電氣控制設(shè)計，給出電氣控制電路原理圖一張，主要軟件流程圖一張，機械系統(tǒng)裝配圖（A3一張）。1.3.4 成果展示 課程設(shè)計的成果最后集中表現(xiàn)在課程設(shè)計說明書和所繪制的設(shè)計圖紙上，每個學生應獨立完成課程設(shè)計說明書一份，字數(shù)為2000字以上。1.3.5

6、 繪圖及說明書 用計算機繪圖，打印說明書；1.3.6 設(shè)計選題 分組進行，每兩位同學采用不同方案獨立完成。第2章總體方案設(shè)計(shj)2.1設(shè)計基本(jbn)依據(jù)2.1.1交流(jioli)伺服電動機的特點交流伺服電機是用交流電信號控制的伺服電動機，它在機電一體化設(shè)備中作為執(zhí)行元件，其功能是將輸入的電壓控制信號轉(zhuǎn)換為軸上的角位移或角速度輸出。交流伺服電動機具有以下特點：a、穩(wěn)定性好。交流伺服電動機具有線性下垂的機械性，能在較寬的速度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。b 、可控性好。交流伺服電動機具有線性的調(diào)節(jié)特性，能使轉(zhuǎn)速正比于控制電壓的大??；轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性；控制電壓為零時，轉(zhuǎn)子無慣性，能立即停轉(zhuǎn)。c

7、、響應迅速。交流伺服電動機具有較大的起動轉(zhuǎn)矩和較小的轉(zhuǎn)動慣量，在控制信號增加、減小或消失的瞬間，直流伺服電動機能快速起動增速、快速減速和快速減速。d、控制功率低，損耗小。e、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大。2.1.2 滾珠絲杠的特點滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。滾珠絲杠是工具機和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成線性運動，或?qū)⑴?/p>

8、矩轉(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點：a、與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。b、高精度的保證(bozhng)滾珠絲杠副是用日本制造的世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)(shngchn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。c、微進給可能(knng)滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力

9、矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。d、無側(cè)隙、剛性高滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達到負值,進而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實際用于機械裝置等時,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強)。e、高速進給可能滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。2.1.3單片機的特點a. 高集成度，體積小，高可靠性單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通

10、道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。b. 控制功能強為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為1.8V3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。c. 易擴展片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應用系統(tǒng)。d. 優(yōu)異的性能價格比單片機的性能極高。為了提高速度和運行效率(xio l)，單片機已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機的尋址能力也已突

11、破64KB的限制，有的已可達到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達62MB，RAM容量則可達2MB。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分低廉，其性能價格比極高。2.2總體方案的確定(qudng)2.2.1 參數(shù)(cnsh)(1)電機驅(qū)動方式：交流伺服電機機械傳動方式：滾珠絲杠電氣控制方式：單片機控制功能控制要求：位置控制主要設(shè)計參數(shù)：單向最大工作行程1500mm；移動負載質(zhì)量100kg；負載移動阻力50N；移動速度控制3m/min;壽命要求：每天8小時，工作8年。選用矩形導軌，工作臺滑動摩擦系數(shù) =0.15；絲杠材料初選鋼材為42CrMo，其HRC為5860。

12、絲杠兩端為固定支撐（F-F），每個支座安裝兩個25的接觸角推力球軸承，面對面安裝，進行預拉伸。 2.2.2 機械傳動裝置組成及原理第3章.機械傳動系統(tǒng)(xtng)設(shè)計及核算計算及說明結(jié)果3.1導軌的選擇 3.1.1已知條件 本設(shè)計選擇滾動絲杠，已知：單向最大工作行程1500mm；移動速度控制3m/min;移動負載質(zhì)量100kg；工作臺與滑座質(zhì)量假定為50kg。壽命要求：每天8小時，工作8年,一年按300個工作日。3.1.2動載荷的計算作用在滑座上的力：（100+50）x9.8=1470N則單個滑座受力=1470/4=367.5N導軌額定壽命：額定行程長度壽命：其中n為每分鐘運行的次數(shù)則有：設(shè)計

13、平臺上共有滑座四個，每根導軌有兩個滑座有公式：K壽命系數(shù) 取K=50硬度系數(shù) 取=1溫度系數(shù) 取=1接觸系數(shù)取=0.81負載系數(shù) 取=1.5則動載荷為：N已知動載荷Ca=2792.6N查機電一體化設(shè)計手冊導軌選擇型號：鋼球間隔保持器型LM滾動導軌 微型 SRS型。型號：2SRS15WMC1+1800LHM基本額定動載荷C=7430N基本額定靜載荷C0=8590N導軌長度 1800 mm，4個滑塊。3.2滾珠絲杠的選擇與校核3.2.1滾珠螺母的循環(huán)方式和預緊方式根據(jù)機器的工作條件及完成的功能，滾珠螺母的循環(huán)方式和預緊方式。滾珠螺母的循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)預緊方式為雙螺母墊片預緊導軌的摩擦力為： 移動負

14、載的質(zhì)量 取=100kg 工作臺的質(zhì)量 取=50kg 導軌的摩擦系數(shù) 取=0.15=0.15X（100+50）X9.8=220.5N3.2.2 初選絲杠導程根據(jù)公稱直徑范圍選擇Ph=5mm3.2.3計算滾珠絲杠的動載荷動載荷公式為：式中為壽命系數(shù)，=Lh為工作壽命，Lh=19200h為載荷系數(shù) 取=1.2為動載荷硬度影響系數(shù)，取=1.0為短行程系數(shù)，取Ki=1.0為轉(zhuǎn)速系數(shù)，其中r/min為滾珠絲杠等向軸向載荷，有公式K=1.15為負載移動阻力，=50NFm=1.15X50+220.5=278N 計算的：N3.2.4初選滾珠絲杠副的型號和有關(guān)參數(shù)根據(jù)上面所計算的數(shù)據(jù)，選取的滾珠絲杠的基本額定動

15、載荷要大于計算的動載荷初選型號為FFZD2505型內(nèi)循環(huán)浮動返向器雙螺母墊片預緊滾珠絲桿副。 其主要參數(shù)：額定動載荷為=11KN 額定靜載荷為 公稱直徑 導程Ph=5mm 鋼球直徑 預緊力計算 NLz=1500mmV=3m/minm1=100kgm2=50kgFz=1470NF=367.5NTh=19200hTs=3456hK=50=1=1=0.81=1.5Ca=2792.6N=100kg=50kg=0.15F=220.5NKh=3.4Lh=19200h=1.2=1.0Ki=1.0Kn=0.38n=600r/minK=1.15=50NFm=278NCa=2984.8N=11KNPh=5mmF0

16、=1000N 絲杠螺紋部分長度lu=工作臺最大行程+螺母長度+兩端余程 =1500+86+40=1626mm 軸承的支撐距離應大于螺紋部分的長度 取支撐距離 =2000mm3.2.5絲杠穩(wěn)定性驗算 根據(jù)工作環(huán)境選擇兩端采用角接觸軸承固定的工作方式，則絲桿不發(fā)生失穩(wěn)的最大工作載荷為： 式中： 材料的拉壓彈性模量 鋼取 ； 絲杠軸最小截面慣性矩 ； 為滾珠絲杠的公稱直徑 ； 絲杠小徑 ； 實際承受載荷的能力； 壓桿穩(wěn)定的支撐系數(shù)（雙推雙推時為4，單推單推時為1，雙推簡支時為2，雙推自由式時為0、25），此時?。?K 壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)（一般去2.54），垂直安裝時取小值，此時取。 N 符合壓桿穩(wěn)定性

17、要求。3.2.6臨界轉(zhuǎn)速校核 不發(fā)生共振最高轉(zhuǎn)速成為臨界轉(zhuǎn)速，表示 絲桿的臨界轉(zhuǎn)速系數(shù) 取 l 臨界轉(zhuǎn)速計算距離 =2000mm 長度系數(shù) 能夠達到不共振要求。 此外滾珠絲桿還應滿足發(fā)熱條件 綜上，滾珠絲桿滿足壓縮失穩(wěn)、共振、發(fā)熱的條件 3.2.7 滾珠絲杠副的系統(tǒng)剛度軸向載荷F產(chǎn)生的軸向變形量，絲杠采用兩端固定的方式 式中： 絲杠兩支撐間的距離（mm）； 絲杠的計算長度，指和作用處到固定支承端 的距離； 絲杠材料的彈性模量，鋼材的MP； 絲杠的計算截面面積 轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的軸向變形量 絲杠的螺紋導程； 絲杠計算截面的極慣性矩： 絲杠材料的切變模量，鋼材的； 螺旋傳動的轉(zhuǎn)矩；滾珠絲杠副的當量摩擦系

18、數(shù)：，當量摩擦角；軸向載荷F使鋼球與螺旋滾道間產(chǎn)生的軸向變形量因為，而且有預緊，所以 式中 工作螺母中的鋼球總數(shù) 預緊力，一般取 載荷分布不均勻系數(shù)，一般取軸向總變形量： 絲杠的軸向剛度： 計算得絲杠允許的軸向剛度，則滿足剛度條件3.2.8 效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率為 要求在90%95%之間，所以該絲杠副合格。 經(jīng)過上述計算驗證，所選型號規(guī)格滾珠絲杠各項性能均符合題目要求，可選用。3.3 交流伺服電動機的選擇 交流伺服電機具有響應迅速、精度和效率高、高速范圍寬、負載能力大、控制特性優(yōu)良等優(yōu)點，被廣泛應用在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中。 交流伺服電機的選擇要滿足慣量匹配和容量匹配原則。3.

19、3.1等效負載轉(zhuǎn)矩計算 選擇傳動比為i=1負載轉(zhuǎn)矩 負載總的合力3.3.2 等效轉(zhuǎn)動慣量（1）滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量（2）工作臺等效到電機輸出軸上 （3）聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量 根據(jù)滾珠螺桿和電動機輸出軸的直徑，選擇YLD1聯(lián)軸器，其轉(zhuǎn)動慣量為 因此，換算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量：3.3.3初選電動機型號 已知負載轉(zhuǎn)矩 等效轉(zhuǎn)動慣量 初選電動機型號為SGMAH-01A（B）（安川電動機），電磁式交流伺服電動機，其額定轉(zhuǎn)矩為0.318N.m，最大靜轉(zhuǎn)矩為 該電機參數(shù)如下：最大轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)速：3000最大轉(zhuǎn)速：5000r/min額定輸出功率：100W外形尺寸：總長119.5mm，外徑30mm，軸徑8mm，輸出軸

20、長25mm重量：0.5kg3.4 聯(lián)軸器的選用 根據(jù)步進電動機輸出軸的直徑和滾珠絲杠的直徑，選用YL3 YLD3 J1型凸緣聯(lián)軸器。 其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=25N.m許用轉(zhuǎn)速： 軸孔直徑d=8mm 軸孔長度l0=30mm 螺栓數(shù)量3個，采用M8螺栓 轉(zhuǎn)動慣量3.5 滾動軸承的選用與校核 根據(jù)工作情況以及滾珠絲杠的受力，初選軸承為角接觸球軸承，其，型號為7002AC 基本額定載荷為 受力情況如下圖： 為徑向外載荷： 為軸向外載荷： Fa=F=367.5N 軸承支反力 軸承派生軸向力 軸承所受軸向載荷 則軸承1受力： 軸承2受力 計算軸承當量動載荷，工作在中等沖擊 載荷系數(shù) 查表 查表 計算當量動載荷

21、： 計算軸承的壽命： 因為， 故按進行校核。 取溫度系數(shù) ft=1 故 壽命指數(shù) 對于球軸承 因為Ln19200h,所以軸承符合要求 7002AC角接觸軸承基本尺寸 內(nèi)圈直徑 外圈直徑 軸承寬度 軸承質(zhì)量 靜載荷 動載荷 3.6 鍵的校核3.6.1連接交流伺服電動機與聯(lián)軸器上鍵的校核選A型普通平鍵，根據(jù)軸徑d=8mm查表GB/T1095-2003選鍵：b=2mm,h=2mm,L=18mm 鍵的強度校合，驗算其擠壓強度 ，查表得其許用壓應力 =100MPa，又 其中Ti為負載轉(zhuǎn)矩，Ti=0.24N.m鍵的工作長度，則 符合要求；3.6.2連接聯(lián)軸器和滾珠絲杠鍵校核（1）選擇A型普通平鍵根據(jù)軸徑d

22、=15mm，確定b=5mm,h=5mm,L=14mm。（2）鍵的強度校核驗算其擠壓強度，查表得鍵的工作長度則符合強度要求。3.7 潤滑與密封裝置 由已知條件選擇脂潤滑，密封裝置為毛氈圈。lu=1626mm=2000mm s=2000mmN符合要求符合要求絲桿滿足使用要求=1800mm=2000mmMP Ph=5mmT=465取取滿足剛度條件可選用 Fm=278NTn=25N.md=8mml0=30mmFa=367.5Nft=1Ln=231481h Ti=0.24N 符合強度要求l=9mm符合強度要求第4章 電氣(dinq)控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 閉環(huán)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成(guchng)閉環(huán)伺服系統(tǒng)的構(gòu)成

23、圖1所示。閉環(huán)系統(tǒng)是負反饋控制系統(tǒng)。檢測元件將執(zhí)行部件的位移、轉(zhuǎn)角、速度等量變換成電信號，反饋到系統(tǒng)的輸入端并與指令(zhlng)迸行比較,得出誤差信號的大小，然后按照減小誤差大小的方向控制驅(qū)動電路，直到誤差減小到零為止。反饋檢測元件一般精度比較高，系統(tǒng)傳動鏈的誤差、閉環(huán)內(nèi)各元件的誤差以及運動中造成的誤差都可以得到補償，從而大大提高了系統(tǒng)的跟隨精度和定位精度。閉環(huán)系統(tǒng)的定位精度可達0.0010.003.根據(jù)檢測元件的安裝位置，閉環(huán)系統(tǒng)分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。位置檢測元件直接安裝在最后的移動部件上，形成全閉環(huán)系統(tǒng)。 閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)的構(gòu)成4.2 閉環(huán)伺服系統(tǒng)設(shè)計(1)伺服元件的選擇根據(jù)伺服系統(tǒng)的

24、實際情況，選擇電磁式交流伺服電機。(2)檢測元件的選擇閉環(huán)伺服系統(tǒng)通常是位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)3環(huán)聯(lián)合的反饋系統(tǒng).因此，選擇檢測元件就是選擇位置傳感器和速度傳感器。常用的位置檢測傳感器有旋轉(zhuǎn)變壓器、感應同步器、光電編碼器、光柵尺、礠尺等。如被測量為直線位移，則 應選直線位移傳感器，如光柵尺、磁尺、直線感應同步器等。在位置伺服系統(tǒng)中，為了獲得良好的性能，往往還要對執(zhí)行元件的速度進行反饋控制，因而還要選用速度傳感器。交直流伺服電機常用的速度傳感器為測速發(fā)電機。4.3 伺服電機轉(zhuǎn)速(zhun s)控制采用硬件電路實現(xiàn)對直流電機的轉(zhuǎn)速控制已在實踐中應用多年，其硬件組成復雜，速度調(diào)整困難，缺乏控制的靈活

25、性。本文采用XX單片機，利用(lyng)PWM信號發(fā)生器實現(xiàn)了對直流伺服電機轉(zhuǎn)速的實時檢測和控制。4.3.1 PWM直流調(diào)速原理(yunl)直流電動機直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)PWM簡介：為了獲得可調(diào)的直流電壓，利用電力電子器件的完全可控性，采用脈寬調(diào)制技術(shù)，直接將恒定的直流電壓調(diào)制成可變大小和極性的直流電壓作為電動機的電樞端電壓，實現(xiàn)系統(tǒng)的平滑調(diào)速，這種調(diào)速系統(tǒng)就稱為直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。脈寬調(diào)制的基本原理：脈寬調(diào)制（Pulse Width Modulation），是利用電力電子開關(guān)器件的導通與關(guān)斷，將直流電壓變成連續(xù)的直流脈沖序列，并通過控制脈沖的寬度或周期達到變壓的目的。所采用的電力電子器件都為全控型

26、器件，如電力晶體管（GTR）、功率MOSFET、IGBT等。通常PWM變換器是用定頻調(diào)寬來達到調(diào)壓的目的。PWM變換器調(diào)壓與晶閘管相控調(diào)壓相比有許多優(yōu)點，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動機的損耗和發(fā)熱較小、動態(tài)響應快、開關(guān)頻率高、控制線路簡單等。為達到更好的機械特性要求，一般直流電動機都是在閉環(huán)控制下運行。經(jīng)常采用的閉環(huán)系統(tǒng)有轉(zhuǎn)速負反饋和電流截止負反饋。4.4 AT89C51簡介51單片機是對目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是Intel的8031單片機，后來隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長

27、足的進展，成為目前應用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在目前乃至今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機是基礎(chǔ)入門的一個單片機，還是應用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機一般不具備自編程能力。主要特性：a) 與MCS-51 兼容(jin rn)b) 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 c) 壽命：1000寫/擦循環(huán) d) 數(shù)據(jù)(shj)保留時間：10年 e) 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz f) 三級程序存儲器鎖定 g) 1288位內(nèi)部(nib)RAM h) 32可編程I/O線i) 兩個

28、16位定時器/計數(shù)器 j) 5個中斷源k) 可編程串行通道l) 低功耗的閑置和掉電模式 m) 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2) AT89C51引腳圖:3) 管腳說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)

29、部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出(shch)4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為(zuwi)輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容(ni

30、rng)。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

31、P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該

32、引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入(shr)及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向(fn xin)振蕩器的輸出。振蕩器特性(txng):XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4.5 二極管的應用1) 整流二極管利用二極管單向?qū)щ娦?，可以把方向交替變化的交流電變換成單一方向的脈動直流電。2)

33、開關(guān)元件二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。3) 限幅元件二極管正向?qū)ê?，它的正向壓降基本保持不變（硅管?.7V，鍺管為0.2V）。利用這一特性，在電路中作為限幅元件，可以把信號幅度限制在一定范圍內(nèi)。4) 繼流二極管在開關(guān)電源的電感中和繼電器等感性負載中起繼流作用。4.6 電路組成4.6.1晶振電路圖2晶振電路圖，由兩個電容和一個晶振組成，晶振頻率為12MHz。圖24.6.2 復位(f wi)電路圖3為復位(f wi)電路圖，由直流電源，電容和電阻組成，

34、其主要功能是對單片機進行復位功能。圖3 4.6.3 單相(dn xin)橋式整流電路圖4是單相橋式整流電路圖，由4個場效應管IGBT和四個二極管組成，其功能是將交流電轉(zhuǎn)化成直流電。其負載為伺服交流電機，通過門控信號的改變可以調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 圖44.6.4 調(diào)制(tiozh)電路圖5是調(diào)制電路圖，由兩個與門和一個非門組成，其功能主要是產(chǎn)生(chnshng)PWM脈沖來控制IGBT。圖54.7 仿真(fn zhn)結(jié)果圖下圖是系統(tǒng)的仿真圖，圖中左下方是三個控制開關(guān)，分別控制直流伺服電動機的正反轉(zhuǎn)，加減速。開關(guān)按下時，是高電平信號(xnho)，開關(guān)開時，是低電平信號（信號為高電平時有效）。開關(guān)右側(cè)的單片機AT89C51，其主要功能就是將開關(guān)的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，并通過固定程序，通過對信號的識別，輸出相應的控制信號。系統(tǒng)圖的最右側(cè)是采用IGBT作為開關(guān)器件的單相橋式PWM逆變電路。以電動機作為負載，工作時Q1,Q3的通斷狀態(tài)互補，Q2,Q4的通斷狀態(tài)也互補。PWM逆變電