数字化直流电机双闭环调速系统
双闭环直流电动机数字调速系统
摘要转速、电流双闭环控制直流调速系统是性能很好、应用最广的直流调速系统。
用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件。
介绍了一台3KW直流电动机与8051单片机构成的数字化直流调速系统。
根据晶闸管的特性，通过调节控制角α大小来调节电压。
基于设计题目，直流电动机调速控制器。
选用了转速、电流双闭环调速控制电路。
在设计中调速系统的主电路采用了三相全控桥整流电路来供电。
系统实现了电流与转速双闭环的恒速调节，具有结构简单、控制精度高、成本低、易推广等特点。
关键词：8051单片机；双闭环；直流调速系统；数字化AbstractSpeed and current double closed-loop D.C governor system is a D.C speed controlled system which has fairly good performance and the most extensive apply. The paper stated a digital DC speed control system composed by 3kw DC motor and 8051 single-chip computer, which had the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer. Based on the characteristic of thyristor,it adjusts voltage by regulating the trigger angle “α” of SCR. In paper, D.C motor speed controller is using of current and speed double closed-loop speed control circuit. The energy of power circuit is supplied of three-phase full-bridge controlled rectifier. The result of real time control indicated that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed. This system also had the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread.Key Words: 8051 single-chip computer; Double closed-loop; DC speed control system; digital目录ABSTRACT (I)一、设计目的及要求 (1)1.1课程设计的目的 (1)1.2课程设计的预备知识 (1)1.3课程设计要求 (1)1.4设计内容及要求 (1)二、系统总体方案设计 (2)2.1双闭环直流电动机数字调速系统原理 (2)三、主电路设计 (3)3.1主电路 (3)3.1.1限流电阻 (4)3.1.2泵升电压限制 (4)3.2主电路参数计算和元件选择 (4)3.2.1整流二极管的选择 (4)3.2.2绝缘栅双极晶体管的选择 (5)3.3调节器参数设计 (5)3.3.1系统设计的一般原则 (5)3.3.2电流环的参数设计 (6)3.3.3转速环的参数设计 (7)3.4数字控制器PI增量式算法及程序 (7)四、控制回路 (9)4.1PWM控制电路 (9)4.2PWM功率放大驱动电路设计 (10)五、单片机小系统设计 (12)5.1 键盘、显示接口 (12)5.2 A\D转换芯片 (12)5.3 光电编码盘 (12)六、调速系统的软件设计 (13)6．1调速系统总体设计模块 (13)6.2主程序、中断子程序和定时模块 (14)七、课程设计心得体会 (17)参考文献 (17)一、设计目的及要求1.1 课程设计的目的计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理双闭环直流调速系统是一种用于控制直流电动机转速的调速系统。
它由两个闭环控制回路组成，分别是转速外环和电流内环。
其中，转速外环控制直流电机的转速，通过调节电压来控制直流电机的转矩；而电流内环则控制直流电机的电流，通过调节电压来控制直流电机的转矩。
1.稳定性：双闭环控制系统能够有效地控制直流电动机的转速和电流，使其在运行过程中保持稳定的转矩输出。
通过转速外环对转速进行控制，可以实现精确的转速调节；而电流内环则能够控制电机的电流，防止过载和短路等故障。
2.响应速度：双闭环控制系统的转速外环具有较快的响应速度，能够实现快速的转速调节。
而电流内环的响应速度则相对较慢，主要起到电机保护的作用。
3.鲁棒性：双闭环控制系统具有较好的鲁棒性，能够对外部干扰和参数变化具有一定的抗干扰能力。
通过合理的控制策略和参数调整，可以提高系统的鲁棒性。
1.转速外环控制原理：转速外环将输出电压与给定的转速进行比较，得到转速误差，并通过调节电压反馈回内环控制器中。
转速外环控制器通常采用PI控制器，根据转速误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得转速误差趋于零，从而实现对直流电机转速的调节。
2.电流内环控制原理：电流内环控制器将输出电压与给定的电流进行比较，得到电流误差，并通过调节输出电压来控制电流。
电流内环控制器通常也采用PI控制器，根据电流误差和积分项来控制输出电压。
通过不断调节输出电压，使得电流误差趋于零，从而实现对直流电机电流的调节。
3.反馈信号处理：双闭环直流调速系统中，转速和电流测量信号需要经过滤波和放大等处理，以便传递给控制器进行计算。
滤波器通常采用低通滤波器，用于去除高频噪声，放大器则用于放大信号强度。
4.控制指令处理：由上位机或人机界面输入的控制指令需要经过处理，包括限幅、线性化等，以确保输入信号符合控制系统的要求。
处理后的指令将送入控制器，进行计算和控制输出电压。
通过双闭环直流调速系统的控制，可以实现对直流电机的转速和电流的精确调节，并具有较好的稳定性、响应速度和鲁棒性，广泛应用于工业自动化领域。
双闭环直流电机调速系统设计
双闭环直流电机调速系统设计嘿，大家好！今天咱们聊聊一个挺酷的话题：双闭环直流电机调速系统。
虽然听起来有点像外星人的科技，但是其实它就是咱们日常生活中的一些电机背后的“聪明脑袋”。
没错，电动工具、电动汽车，甚至是你家那台洗衣机，都可能用到这种技术。
别担心，我会用简单易懂的语言，把这个“高大上”的话题聊得通俗易懂，让你像喝水一样轻松明白。
1. 什么是双闭环系统？首先，咱们得搞清楚什么是双闭环系统。
你可以把它想象成一辆高科技的赛车。
车上有两个智能系统，一个负责控制车速，另一个负责检查车速是不是正好。
第一个环节，叫做“速度闭环”，就像是车里的加速器，它根据你给的油门信号来调整速度。
第二个环节，叫做“电流闭环”，就是车上的仪表盘，它会实时监控实际速度和预定速度的差异，确保车速始终如你所愿。
两个环节相互配合，就像是赛车手的左右手，协作得天衣无缝。
1.1 速度闭环的作用速度闭环系统，简单来说，就是确保电机转得刚刚好。
你可以把它想成是你的车速表，告诉你车速到底快不快。
当你设定了目标速度后，速度闭环就会一直“盯着”电机的实际速度，看是不是达到了你想要的。
要是电机转得快了或者慢了，速度闭环会发出“警报”，让电机调整到正确的速度。
就像你开车的时候，如果超速了，车上的警报器就会提醒你：“嘿，慢点！”1.2 电流闭环的作用而电流闭环呢，就是确保电机在运行时不会超负荷。
你可以把它想象成你的车载电脑，时刻监控电机的“健康状态”。
如果电机的电流过大，就像是车上的发动机超负荷一样，电流闭环会自动调整电流，防止电机“过劳”工作，保障电机的长寿命和稳定性。
这就像车上的“健康检查”，时刻关注电机的“身体状况”，让它保持在最佳状态。
2. 如何设计双闭环系统？说到设计双闭环系统，那可不是简单的“煮熟的鸭子嘴里跑”，而是要细心雕琢的“工艺品”。
设计时，你需要考虑到很多细节，就像调配一杯完美的鸡尾酒一样，必须把每个成分都搭配得恰到好处。
2.1 控制器的选择首先，你得挑选一个靠谱的控制器。
双闭环直流调速系统特性与原理
双闭环直流调速系统特性与原理1.双闭环直流调速系统的特性：(1)调速性能优良：双闭环控制可以提高调速性能，使得速度响应更加迅速、稳定。
由于速度闭环控制，系统可以实时检测速度偏差，并根据偏差调整电机的控制信号，从而使电机转速保持恒定。
(2)载荷抗扰性好：双闭环直流调速系统具有良好的抗负载扰动能力。
通过电流闭环控制器对电流进行反馈控制，一旦发生负载变动，系统可以根据反馈信号快速调整电流，以保持电机输出功率稳定。
(3)适应性强：双闭环直流调速系统适应性强，可以适应各种负载条件下的调速要求。
通过速度闭环控制器可以实时检测速度偏差，并根据偏差调整电机的控制信号，以适应不同的负载要求。
(4)技术难度较高：双闭环直流调速系统需要同时进行速度闭环控制和电流闭环控制，涉及到多个反馈环节和控制算法的设计与调试，技术难度相对较高。
2.双闭环直流调速系统的原理：(1)速度闭环控制原理：速度闭环控制器测量电机的速度，并将测量值与期望速度信号进行比较，得到速度偏差。
根据速度偏差，通过控制器计算得到电机的控制信号，调整电机的输入电压或者电流，使得速度偏差减小，并最终稳定在期望速度值上。
(2)电流闭环控制原理：电流闭环控制器测量电机的电流输出值，并将测量值与期望电流信号进行比较，得到电流偏差。
根据电流偏差，通过控制器计算得到电机的控制信号，调整电机的输入电压或者电流，使得电流偏差减小，并最终稳定在期望电流值上。
(3)内环逆变器控制：双闭环直流调速系统通常采用内环逆变器控制方式。
内环逆变器控制主要是通过改变电机的输入电压或者电流来控制其输出转矩和速度。
内环逆变器可以调整直流电动机的极性和大小，以实现对电机力矩和速度的精确控制。
(4)反馈和调节：双闭环直流调速系统中的反馈环节起到了至关重要的作用。
通过测量电机的速度和电流输出值，并与期望值进行比较，得到偏差信号，通过控制器计算得到控制信号，对电机输入电压或者电流进行调节，以实现对速度和电流的闭环控制。
双闭环直流调速系统工作原理
双闭环直流调速系统工作原理1.系统结构：双闭环直流调速系统主要由两个闭环控制组成，即速度内环和电流外环。
速度内环控制器接收速度设定值和速度反馈信号，通过计算得到电流设定值，并发送给电流外环控制器。
电流外环控制器接收电流设定值和电流反馈信号，通过计算得到电压设定值，并输出给电源控制器。
电源控制器接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压，以确保电机输出的电压和电流符合控制要求。
2.速度内环控制：速度内环控制器是实现速度调节的关键部分。
它通过比较速度设定值和速度反馈信号，得到速度差，然后根据速度差来调节电流设定值。
控制器根据速度差的大小来调整电流设定值的大小，如果速度差较大，则增大电流设定值；如果速度差较小，则减小电流设定值。
通过不断调整电流设定值，使得速度差逐渐减小，最终达到设定的速度。
3.电流外环控制：电流外环控制器是为了保证电流的稳定性而设置的闭环控制。
它接收电流设定值和电流反馈信号，通过比较二者的差异，计算得到电压设定值。
控制器根据电流设定值和电流反馈信号的差异来调整电压设定值的大小，如果电流差较大，则增大电压设定值；如果电流差较小，则减小电压设定值。
通过不断调整电压设定值，使得电流差逐渐减小，最终达到设定的电流。
4.电源控制：电源控制器是为了保证电机输出的电压和电流符合控制要求而设置的。
它接收电压设定值和电源反馈信号，通过调节电源输出电压来实现电机的调速。
当电压设定值与电源反馈信号存在差异时，控制器会相应地改变电源输出电压，使得电机的电压和电源设定值尽可能接近。
通过不断调整电压输出，最终使得电机的电压和电流稳定在设定值。
5.系统优点：双闭环直流调速系统能够实现对电机的精确调节，具有较高的速度和电流控制精度。
通过速度内环和电流外环的联合控制，可以准确地调节电机的转速，并且能够自动调整输出电流，适应不同负载。
此外，该系统还具有较好的稳定性和抗干扰能力，在外界干扰较大时仍能保持较高的控制精度。
双闭环直流可逆调速系统设计
双闭环直流可逆调速系统设计
一、实现双闭环直流可逆调速系统的基本原理
双闭环直流可逆调速系统是一种复杂的控制系统，通过控制电机转速
调整和调节，可以实现直流可逆调速系统的功能。
它的工作原理是：当电
机的转速发生变化时，运用程序控制器调整反馈信号。
在反馈信号中，检
测电机转速，并将其作为参考，经过放大器检测调节，将放大器调节的参
数输入给程序控制器，然后根据给定的转速和调节参数，程序控制器根据
相关的算法，调节步进电机的每一步的转速，实现当电机转速发生变化时，程序控制器控制电机转速。
二、双闭环直流可逆调速系统的组成
1.输入信号源：输入信号源主要有可逆调节信号和程序控制参数信号，两者同时作用，确定电机控制的转速范围和精度要求，从而保证可逆调速
系统的精度。
2.程序控制器：程序控制器是可逆调速系统的核心，它根据输入的控
制信号，控制反馈电路，实时获取电机的转速参数，根据算法，按照程序
控制的调节参数调节步进电机，实现调节目标速度。
直流电机双闭环调速控制系统分析
直流电机双闭环调速控制系统分析摘要：直流电机双闭环调速控制系统用于工业生产中能够为其提供良好的调速支持，具有适应性强、经济性好、抗干扰能力较强等优势。
在工业生产中想要更好的发挥直流电机双闭环调速控制系统的作用，需要对其控制系统的工作原理与结构特点进行研究，应该注重分析系统在设计和应用中的注意事项，在应用过程中不断完善直流电机双闭环调速控制系统，进行细节控制，从而提升工业生产效率。
关键词：直流电机；双闭环调速；控制系统直流电机双闭环调速控制系统是一种结合了电子技术、直流调速、数字控制理论等技术于一体的调速控制系统，将其应用于工业生产中可以为生产活动提供可靠、稳定的电力传动支持，提高生产效率。
钢铁企业在生产过程中，合理的运用直流电机双闭环调速控制系统，能够为生产创造更加稳定、高效的条件，能够提供更加精准的调速，从而保证生产质量。
为了能够更好的应用直流电机双闭环调速控制系统，需要对其硬件要求、软件系统、转速调节原理、转换原理等各项内容进行研究，在了解转速调节程序的相关内容，以便在后续生产活动中更好的发挥其控制作用。
一、直流电机双闭环调速控制系统1、系统概述直流电机可以将电能转化为机械能，驱使机械设备完成生产工作，对于工业生产来说具有重要的意义。
由于工业生产环节和生产目标不同，直流电机的负载也各不相同，因此需要针对不同的负载需求在一定范围内进行电动机转速调节，保证其满足生产需求，直流电机双闭环调速控制系统就是其调速的系统[1]。
直流电机双闭环调速控制系统是应用最为广泛的速度调节控制系统之一，直流电机双闭环调速系统能够实现转速和电流两种负反馈，通过两个调节器的加入，可以分别对电流和转速进行调节，形成转速、电流双闭环调速系统。
2、工作原理直流电机双闭环调速控制系统中，直流电机的能量转换是将电能转化为机械能，而直流调速系统的工作原理是通过电流与转速调节器，由电流控制器负责给转速调节器输出电压，让电枢电流由电流环调节转速偏差，实现调速控制。
双闭环直流电机调速系统设计
双闭环直流电机调速系统设计在今天的科技世界里，电机就像是家里的“万能小助手”，无处不在。
你想想，电风扇、洗衣机、甚至小汽车，都少不了它们的身影。
而双闭环直流电机调速系统就是这个小助手的“智囊团”，让它在各种环境中游刃有余，真是个神奇的存在。
今天，我们就来聊聊这个系统是怎么工作的，听起来是不是有点高大上？别担心，咱们用通俗易懂的语言来探讨，让你在闲聊中也能装装逼！1. 什么是双闭环控制？1.1 直流电机的基本知识直流电机，这东西其实就是通过直流电来转动的电机，简单说，就是通过电流来产生磁场，让电机的轴子转动起来。
想象一下，你在玩一辆遥控小车，控制它的速度和方向，其实和电机的工作原理类似。
电流大了，小车跑得快；电流小了，小车就慢了。
是不是很简单？不过，要把这个电机调得又快又稳，就得靠我们的双闭环系统了。
1.2 双闭环系统的工作原理双闭环控制，顾名思义，分为两个环，一个是速度环，一个是电流环。
速度环就像是你的眼睛，时刻盯着电机的转速，确保它不会跑偏。
而电流环就像是你的手，及时调整电机所需的电流，让它在需要的时候有充足的动力。
就好比你骑自行车，风一吹，你得用力蹬脚踏，让车子稳稳前行，这就是速度和电流的配合。
两者相辅相成，形成了一个良性的循环，确保电机在各种负载下都能稳定工作。
2. 设计双闭环系统的重要性2.1 提高系统性能你想啊，电机如果没有双闭环控制，开得快的时候，可能转速就飙到天上，没法控制；慢的时候，又感觉力不从心。
这就像你打球，想要扣篮却被卡在了框下，真是让人心急火燎！而有了双闭环系统，电机就能在不同的环境中保持稳定的转速，性能大大提升。
无论是重载还是轻载，电机都能游刃有余，根本不在话下。
2.2 降低能耗再来谈谈能耗的问题。
我们都知道，能源危机可是个大麻烦。
双闭环系统能够通过实时监测和调节，确保电机在最优状态下运行，从而降低能耗。
想象一下，省电就像是在家里随便找零花钱，谁不乐意呢？通过科学合理的控制，电机就能用更少的电，做更多的事，真是一举两得！3. 实际应用案例3.1 工业自动化说到双闭环系统的实际应用，那可真是多得数不过来。
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数字化直流电机双闭调速系统摘要本文叙述了直流电动机的基本原理和调速原理，介绍了直流电动机开环和双闭环调速系统的组成及静、动态特性，并且根据直流电动机的基本方程建立了调速系统的数学模型，给出了动态结构框图，用工程设计方法设计了直流电动机双闭环调速系统。
最后用MATLAB 软件搭建了仿真模型，对调速系统进行了仿真研究。
通过对直流电动机双闭环调速系统动态特性的研究与仿真，可以清楚地看到，直流电动机双闭环调速系统具有较好的动态特性，可以在给定调速范围内，实现无静差平滑调速，这为直流电动机调速系统的硬件实验提供了理论依据。
关键词：直流调速；双闭环调速；转速环；电流环；MATLAB 仿真目录第1 章绪论 (1)第2 章课程设计的方案 (2)2.1 概述 (2)2.2 方案选择 (2)2.3 系统组成总体结构 (4)第3 章硬件设计 (5)3.1 单片机控制器 (5)3.2 接口电路 (5)3.3 D/A 转换电路 (6)3.4 触发电路 (6)3.5 三相整流电路 (7)3.6 电流检测电路 (7)3.7 A/D 转换电路 (8)3.8 转速检测电路 (8)3.9 键盘显示电路 (9)第4 章软件设计 (11)4.1 设计要求 (11)4.2 电流环的设计 (11)4.3 转速环的设计 (12)4.4 闭环动态结构框图设计 (12)4.5 程序设计 (13)第5 章系统测试与分析/实验数据及分析 (15)第6 章课程设计总结 (17)参考文献 (18)第1章绪论三十多年来，直流电机调速控制经历了重大的变革。
传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足生产要求，但是因为元件容易老化，在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及标准性得不到保证，甚至出现事故。
而如今首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
大功率直流调速系统通常采用三相全控桥式整流电路对电动机进行供电，从而控制电动机的转速。
同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。
直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。
从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动领域应用历史悠久。
近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。
双闭环不可逆调速系统在上世纪七十年代在国外一些发达国家兴起，经过数十年的发展已经成熟，在二十一世纪已经实现了数字化与智能化。
我国在直流调速产品的研发上取得了一定的成就，但和国外相比仍有很大差距。
我国自主的全数字化直流调速装置还没有全面商用，产品的功能上没有国外产品的功能强大。
而国外进口设备价格昂贵，也给国产的全数字控制直流调速装置提供了发展空间。
目前，发达国家应用的先进电气调速系统几乎完全实现了数字化，双闭环控制系统已经普遍的应用到了各类仪器仪表，机械重工业以及轻工业的生产过程中。
随着全球科技日新月异的发展，双闭环控制系统总的发展趋势也向着控制的数字化，智能化和网络化发展。
而在我们国内，双闭环控制也已经经过了几十年的发展时期，已经基本发展成熟，目前的趋势仍是追赶着发达国家的脚步，向着数字化发展。
随着单片机技术的发展和应用，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，使系统的性能更优。
第2章课程设计的方案2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计双闭环直流调速系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练，能够较全面地巩固和应用“微型计算机控制系统”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型微机系统设计的基本方法。
应用场合: 应用于经常频繁调速运行的高性能调速系统，例如可逆轧钢机和龙门刨床等高精度工业自动化领域。
系统功能介绍：双闭环直流调速系统是串级调速控制系统，即分别通过转速环和电流环协同作用来调节直流电动机的转速，由相应的控制器连接外围电路，实现转速设定、显示和保护等功能。
2.2 方案选择方案一：单闭环直流调速系统单闭环直流调速系统是指只有一个转速负反馈构成的闭环控制系统。
在直流电动机上安装一台测速装置，引出与转速成正比的电压U n 与给定转速定电压U * n 比较后，得偏差电压U ，经ASR 控制器进行PID 调节，产生整流触发装置的控制电压U k ，控制直流电动机转速，如图2.1 所示。
图2.1 单闭环直流调速系统原理图方案二：双闭环直流调速系统2转速、电流双闭环直流调速系统原理图如图2.2 所示。
电动机的转速和电流分别由两个独立的调节器控制，系统中设置了电流调节器ACR 和转速调节器ASR。
可见，电流调节器ACR 和电流检测反馈回路构成了电流环（内环），ACR 接收由ASR 输出U * 和反馈电流电压U i 的偏差电压进行调节，输出信号控制触发i 整流装置；转速调节器ASR 和转速检测反馈环节构成了转速环（外环），ASR 接收给定转速电压U * 和转速电压U n 的偏差电压进行调节，输出电流环的给定电n 压U * 。
ASR 和ACR 均为PI 调节器，输入输出均设有限幅电路，转速调节器i ASR 的输出限幅电压U* 决定了电流给定电压的最大值，电流调节器ACR 的输出im 限幅电压U cm 限制了电力电子变换器的最大输出电压U dm 。
图2.2 双闭环直流调速系统原理图方案一采用单闭环直流调速系统结构简单，可以在保证系统稳定的前提下实现转速无静差，实现平滑调速。
但是反馈调节时整流电路的脉波数m = 2 ，3，6，12，其数目总是有限的，比直流电机每对极下换向片的数目要少得多。
因此,除非主电路电感L = ∞，否则晶闸管电动机系统的电流脉动总会带来各种影响，主要有：(1) 脉动电流产生脉动转矩,对生产机械不利；(2)脉动电流流入电源，对电网不利，同时也增加电机的发热。
晶闸管整流电路的输出电压中除了直流分量外，还含有交流分量，交流分量会造成电网波动。
方案二采用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。
而单闭环直流调速系统对于快速起制动、突加负载动态速降小等环境就不能满足要求，因为单闭环系统不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
综合考虑，本设计选择了方案二，即双闭环直流调速系统。
2.3 系统组成总体结构本系统主要由单片机控制器、接口电路、D/A 转换电路、触发电路、三相整流电路、电流检测电路、A/D 转换电路、转速检测电路、键盘显示电路和直流电动机构成。
系统由键盘输入给定转速，给定值与接口电路接收的转速反馈信号及电流反馈信号形成偏差，由单片机控制器分别进行转速和电流的PID 调节，输出控制信号经数模转换作为触发整流电路的控制电压，调节整流输出电压以调节直流电动机的转速，使转速尽快达到给定值并实现无静差，并实时显示电机转速。
系统结构图如下图2.3 所示。
图2.3 系统结构框图第3章硬件设计3.1 单片机控制器双闭环直流调速系统的控制功能简单，选择单片机AT89C52 作为主控制器，AT89C52 是一个低电压、高性能的CMOS 8 位单片机，片内8KB Flash ROM 程序存储器；可寻址64KB 的片外程序存储器片外数据存储器控制电路；2 个16 位定/计数器；2 个外部中断；一个全双工的异步串行口。
单片机最小系统如下上图3.1 所示。
图3.1 单片机最小系统电路3.2 接口电路由于外围所接电路的信号及数据线较多，故选择8255A 接口电路进行拓展，其中8255A 接口有PA、PB、PC 三个可编程接口，可以工作在三种方式。
接口电路与A/D 和D/A 转换电路相连，接收经A/D 转换的反馈电流信号并送往单片机P0 口，接收单片机控制信号送往D/A 转换器转换后控制触发整流电路。
接口电路图如下图3.2 所示。
图3.2 接口电路图3.3 D/A 转换电路本设计的D/A 转转器采用DAC0832，DAC0832 是采用CMOS 工艺制成的单片直流输出型8 位数/模转换器，可以工作在直通、单缓冲和双缓冲三种方式，本设计采用直通方式。
D/A 转换图如下图3.3 所示。
图3.3 D/A 转换电路图3.4 触发电路为使线路简单，工作可靠，装置体积小，本设计采用KJ004 组成的六脉冲集成触发电路。
触发电路根据给定的控制电压，输出相应的触发脉冲信号，分别控制三相晶闸管整流电路的晶闸管触发端，改变导通角以实现调节直流电动机的供电电压。
a 相触发电路图如下图3.4 所示。
图3.4 触发原理引脚图3.5 三相整流电路整流电路形式为三相全控桥，而全桥电路中整流晶闸管是关键。
针对本设计的直流电动机，选择型号为KP50-7 晶闸管元件。
KP50-7 晶闸管工作原理图如下图所示。
图3.5 KP50-7 工作原理图3.6 电流检测电路电流检测电路的主要作用是获得与主电路电流成正比的电压信号，经过滤波整流后，用于控制系统中。
本设计的电流检测电路采用ACS712 传感器，ACS712 串联在整流回路中，里面的霍尔传感器根据电流大小感应出电压来，将电压送往A/D 转换器处理，作为电流反馈信号。
电流检测电路脚图如下图3.6 所示。
图3.6 电流检测电路图3.7 A/D 转换电路本设计的A/D 转转器采用ADC0809，ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D 转换器。
它由一个8 路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。
A/D 转换器将采集来的电流反馈信号进行数模转换，送给单片机的接口电路，完成信息采集。
A/D 转换电路图如下图3.7 所示。
图3.7 A/D 转换电路图3.8 转速检测电路对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速，测速器选择EPC7553。