数字式直流电机调速系统设计 毕业论文

数字式直流电机调速系统设计

摘 要

本文主要提到了直流调速的现状，研究状况，发展，控制方式和意义几个方面，直流调速具有调速范围宽，调速平滑，启动转矩大，启动性能好等优点，因而在工业传动系统中得到广泛的应用，直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在各个领域中起着越来越重要的作用。大量应用产品的出现，为数字式直流调速带来了更大的辉煌。

本文属于电机控制类的设计，本文主要是综合运用了电机学、单片机原理、EDA设计、电力拖动自动控制系统和MATLAB仿真技术，设计出数字式直流电动机的调速控制系统原理图，编制详细的软件流程，并运用MATLAB进行仿真分析。本文在硬件部分对单片机芯片的介绍较为详细，数据采集电路设计,显示模块设计,报警模块,键盘控制电路,输入执行模块设计采用了多种的不同的单片机芯片进行了设计。软件部分对主程序，时钟初值输入子程序,显示子程序,键扫描子程序KEY和键分析子程序KAYA,中断服务子程序，采样子程序，数据处理子程序，报警子程序进行了详细的设计，编制出了流程框图和相应的程序。利用MATLAB的Simulink进行了详细的双闭环仿真模块设计，对电流环和转速环进行了完整详细的设计

经测试各项指标达到设计的要求，成功验证了理论上的分析，仿真结果成功实现，设计成功。

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关键词：单片机；双闭环；直流电机；数字式；MATLAB/Simulink

The Design of the Digital DC Motor Speed System

ABSTRACT

This paper mainly referred to the status quo, DC speed regulation system research, development, several control methods and significance, DC motor with wide speed range, speed smooth, large starting torque, the advantages of good starting performance, so it is widely used in industrial drive system, the continuous development of DC speed regulation technology, mature, perfect, seriation, standardization, plays a more and more important role in each field. Application of the product appearance, has brought greater glory for the digital DC speed regulation.

Design this paper belongs to the motor control class, this paper mainly adopts the motor system and MATLAB simulation technology of automatic control, SCM principles, EDA design, electric drive, design a control chart speed digital DC motor system principle, the preparation of detailed software flow chart, and the use of MATLAB simulation analysis. In hardware part introduces in detail on the chip, the data acquisition circuit design, display module, alarm module, the keyboard control circuit, the input module design uses a single chip to design different. The software part of the

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main program, the initial input clock subroutines, display subroutines, key scan subroutine KEY and bond analysis subroutine KAYA, interrupt service subroutine, sampling subroutine, data processing, alarm subroutine are designed in detail, has developed a procedure frame diagram and the corresponding program. The design of double closed loop simulation module using MATLAB Simulink, the design of complete details of the current loop and speed loop

After testing various indexes meet the design requirements, successfully verifies the theoretical analysis, the simulation results successfully, successful design.

Key words: Single-chip computer；Double closed-loop ；DC speed control system；Digital model; MATLAB/Simulink.

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目 录

数字式直流电机调速系统设计 ............................................ I

摘 要 ............................................................. I ABSTRACT ....................................................... II 1.1 直流电机调速系统的发展状况 ..................................... 1 1.2 数字式直流电机调速系统的研究概述 ............................... 2

1.2.1 国外研究概况 ............................................. 2 1.2.2 国内研究概况 ............................................. 3 1.2.3现阶段直流电机常用驱动方式 ................................ 4 1.3 数字式直流电机调速系统的设计意义 ............................... 5 1.4 本课题的主要研究内容 ........................................... 6 第2章 基本原理 ....................................................... 7

2.1 单片机概述 .................................................... 7

2.1.1单片机应用概念 ............................................ 7 2.1.2单片机的特点和应用 ....................................... 10 2.2 基于单片机控制的直流电机双闭环调速系统原理 .................... 15 第3章 硬件电路设计 .................................................. 16

3.1 硬件电路框图 .................................................. 16 3.2单片机系统 .................................................... 16

3.2.1 8051的各引脚功能 ........................................ 18 3.2.2单片机的基本组成 ......................................... 18 3.3数据采集电路设计 .............................................. 19

3.3.1 8155芯片的引脚结构 ...................................... 19 3.3.2 8155芯片引脚的功能 ...................................... 21 3.3.3 ADC0809芯片的引脚结构 ................................... 21 3.3.4 ADC0809芯片引脚的功能 ................................... 22 3.4显示模块设计 .................................................. 23

3.4.1 8255芯片的引脚功能 ...................................... 24 3.4.2 LED介绍 ................................................. 26 3.5报警模块 ...................................................... 27 3.6键盘控制电路 .................................................. 27

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3.6.1键盘接口及其软件的任务 ................................... 27 3.6.2键盘电路 ................................................. 28 3.6.3功能简介 ................................................. 28 3.7输入执行模块设计 .............................................. 29

3.7.1DAC0832引脚的功能 ........................................ 29

第4章 软件电路设计 .................................................. 30

4.1软件电路设计 .................................................. 30

4.1.1单片机软件开发流程 ....................................... 30 4.1.2主程序设计 ............................................... 33 4.1.3时钟初值输入子程序 ....................................... 35 4.1.4显示子程序 ............................................... 39 4.1.5键扫描子程序KEY和键分析子程序KAYA ...................... 42 4.1.6中断服务程序 ............................................. 47

第5章 仿 真 分 析 ................................................... 59

5.1 Simulink系统动态结构仿真模型的建立及仿真参数的设置 ........... 60 5.2 双闭环系统的仿真结果 .......................................... 61 5.3 电流环参数改变时对动态特性的影响 .............................. 62 5.4 转速环参数改变时对动态特性的影响 .............................. 63 结束语 ............................................................... 66 参考文献 ............................................................. 67 致 谢 ............................................................... 69

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第1章 绪 论

1.1 直流电机调速系统的发展状况

直流调速具有调速范围宽，调速平滑，启动转矩大，启动性能好等优点，因而在工业传动系统中得到广泛的应用。传动直流调速系统的触发器以及调节器都是由模拟电路来实现，其缺点是：

（1）触法精度易受电网电压波动的影响。 （2）触发脉冲不对称度较大。

（3）调节器中的运算放大器会因为电网电压和温度变化引起漂移儿产生运算误差。

（4）模拟器件的老化也会引起运算误差，甚至使已经整定到得系统性能变差。 六七十年来，直流电机传动经历了重大的变革。20世纪50年代晶闸管的出现拉开了变革的序幕。首先，长久使用的直流发电机电动机组及其水银整流装置被晶闸管整流装置所取代，形成了晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统）完成了电气传动系统的一次大跃进。其次，脉宽调制的出现更加带动了电气传动的发展。随着科技的发展，由于高集成化、小型化、高可靠性及低成本的控制电路的出现，直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在各个领域中起着越来越重要的作用。

早期的直流传动的控制系统采用模拟分立器件构成，由于模拟器件其自身存在的诸如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，触发精度易受电网电压波

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动影响，运算误差大等缺点，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。20世纪80年代以来，出现的数字式直流电机调速系统开始全面取代了由模拟分立器件构成的直流传动系统，直流传动开始实现全数字化。数字式直流调速与模拟直流调速相比减弱了电网电压波动对触发精度的影响，在一定程度上减小了运算误差，同时抗干扰能力的提高不易受外界环境的影响也提高了控制精度和可靠性。通过与计算机的连通，直流调速系统的器件构成明显减少，故障率明显下降，在维修方面也变得更加的简单。通过计算机实现的数字化，使直流调速系统进入了一个全新的发展阶段。

1.2 数字式直流电机调速系统的研究概述 1.2.1 国外研究概况

20世纪80年代以后，随着全球数字化时代的到来，国外的各大企业已经开始将数字化制造技术当作了核心的技术来发展，数字化的竞争相当激烈。近些年，一些西方国家相当著名的公司都陆续推出了自己的的数字化直流调速产品，如西门子公司的SIMOREG K6RA24，ABB公司的PAD/PSD，GE公司的DC系列，CT公司的MENTOR系列等等，其中西门子公司生产的SIMOREG-K 6RA24 系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。设计电流范围为15A至1200A并可通过并联SITOR可控硅单元进行扩展。根据不同的应用场合，可选择单象限或四象限运行的装置，装置本身带有参数设定单元，不需要其它任何附加设备便可以完成参数设定。所有控制

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调节监控及附加功能都由微处理器来实现，可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。它们的产品已经成功的应用在了众多的机械设备之中，大量数字化产品的出现为高性能传动系统的出现提供了基本条件。

1.2.2 国内研究概况

目前国内的数字式直流调速系统的发展尚处于初级发展的阶段，国内没有完全自主的数字化直流调速装置生产企业，大量的设备需要通过进口，但这些设备价格昂贵无法满足国内的需要。目前，国内的不少大专院校，科研单位和厂家都在开发数字化装置，不少科研人员提出了很多优化数字化直流调速系统的方法和建议。数字式直流调速系统有着广阔的发展空间。其中有：

（1）、直流电动机及直流调速系统的参数辩识的方法。该方法据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统环节的内部参数。所获得的参数具有较高的精度，方法简便易行。

（2）、直流电动机调速系统的内模控制方法。该方法依据内模控制原理，针对双闭环直流电动机调速系统设计了一种内模控制器，取代常规的PI调节器，成功解决了转速超调问题，能使系统获得优良的动态和静态性能，而且设计方法简单，控制器容易实现。

（3）、单神经元自适应智能控制的方法。该方法针对直流传动系统的特点，提出了单神经元自适应智能控制策略。这种单神经元自适应智能控制系统不仅具有良好的静、动态性能，而且还具有令人满意的鲁棒性与自适应性。

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（4）、模糊控制方法。该方法对模糊控制理论在小惯性系统上对其应用进行了尝试。经1.5kw电机实验证明，模糊控制理论可以用于直流并励电动机的限流起动和恒速运行控制，并能获得理想的控制曲线。上诉的控制方法仅是直流电机调速系统应用和研究的一个侧面，国内外还有许多学者对此进行了不同程度的研究。

1.2.3现阶段直流电机常用驱动方式

(1)变频器控制方式

使用变频器对步进电机进行驱动控制时,可以很好的解决步进电机在启动和停止时容易失步的问题,提高了系统的控制精度。但是变频器的应用成本较高,结构和操作也比较复杂,无形中提高步进电机的控制难度。

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PLC控制方式

使用ABB、西门子、欧姆龙等国际知名PLC生产制造商研发的系列PLC产品可以实现对步进电机的理想化控制,但是基于PLC核心的步进电机控制系统成本高昂,且难以实现精确控制,在本系统中不太适合。

(3)单片机控制方式

随着嵌入式系统在工业控制领域中的广泛应用,以单片机特别是8051系列单片机作为控制核心的步进电机控制电路在生产生活领域得到了普及,单片机有着大规模数字集成电路和高成本控制芯片难以比拟的控制优势:体积小、价格便宜、

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通用性的接口以及编程简易。这些优势使得单片机在各行各业的应用都达到了一个新的高度。

1.3 数字式直流电机调速系统的设计意义

目前在不少机械制造企业中使用的B2151，B2152等大型龙门刨床，其所使用的KTS300/200A直流无级调速控制柜属于可控制逻辑控制无环流可逆直流调速控制系统。这种传统的控制直流调速系统控制回路的硬件设备及其复杂，故障率高，维修费用较高，该控制技术显得过时。对已经商品化集成化的产品进行微机化全数字式直流控制系统的更行改造，有极其高的经济价值和应用前景。

现在全球进入数字化时代，先进的制造技术是改造传统制造企业的有效手段，纵观国内外先进制造技术的现状和发展，可以看到数字化制造技术是先进制造技术的核心技术，是实施其先进技术的平台。数字化技术是制造业优质低耗，降低成本和快速响应市场的首选技术。

由于电力电子技术，计算机技术和通讯技术的快速发展，使得直流调速系统数字式方面的研究得到了很多国家的重视。现阶段较为先进的机床直流调速系统采用微机化数字控制的直流调速控制器。这类产品成功的用于冷，热连压机以及卷取机张力控制等生产机械，而且由过程控制模块组成，其结构和参数设置非常方便简单，工作稳定，不受环境影响，具有很强的自保护功能，因而使传动系统不仅具有很大的灵活性，还有很高的可靠性。对被控对象电动机的各种状态可实现快速，宽范围，高分辨率，高精度的检测，为高性能传动系统的实现提供了基

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本条件。

数字式传动装置控制器内有多种形式的存储器，能存储大量的实时数据，实现系统的保护，故障自诊断，报警显示，波形分析，故障自动复原等多种原先难以实现的功能。数字控制器具有很强的通信组网功能，不仅可以与上位机通信，在数字式直流传动装置之间，PLC之间和数字式交流传动装置之间都可以进行快速交换数据，实现生产过程的全局自动化。数字控制不仅简化了系统的硬件结构，使维修方便，故障率下降，提高系统运行的可靠性，很方便的对外部或内部信息实现数字滤波，提高系统的抗干扰能力。

本设计引入微机系统为调速系统的监控，管理和数据处理的设备，具有非常友好的人机界面，控制灵活方便，系统的硬件结构简单，计算机浮点运算性能好，响应速度快，可以实现比较复杂的控制算法，以满足不同的控制要求。

1.4 本课题的主要研究内容

本课题主要通过设计一个以单片机为主的直流调速系统，来改进现有的使用PWM的数字式双闭环直流调速系统。

本课题的设计目的是使用单片机来控制PWM的占空比来更精确的控制直流电机调速。

本文所设计的数字式直流电机调速系统主要是使用8051单片机为核心的调速系统。

设计的基本要求：本系统在调速过程中需要采集电机的转速，工作电压，工

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作电流以及电网电压四路模拟信号；每隔10ms循环采样一次，采样满5次后进行中值滤波，同时将采集的四路模拟信号经A/D转换后，显示各参数的实际值。

四个参数的测量范围、报警上下限要求如下：

（1）转速：0~2000r/min，700~1800r/min，超限1#发光二极管亮，反之，灭。

（2）工作电压：0~250V，200~240V，超限2#发光二极管亮，反之，灭。 （3）工作电流：0~200A，20~170A，超限3#发光二极管亮，反之，灭。 （4）电网电压：0~500V，330~430V，超限4#发光二极管亮，反之，灭。 （5) 通过软件设计实现不同按键下的不同显示要求以及对电机的控制。

第2章 基本原理

2.1 单片机概述 2.1.1单片机应用概念

所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。因此单片机早期的含义为单片微型计算机（single chip microcomputer），直接译为单片机，并一直沿用至今。

由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上

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来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（microcomputer）传统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。

单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（embedded micro controller）。但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。

随着大规模与超大规模集成电路技术的快速发展，微计算机技术形成了两大分支：微处理器（micro processor unit，MPU）和单片机（micro controller unit，MCU）。

微处理器MPU是微型计算机的核心部件，它的性能决定了微型计算机的性能。通用型的计算机已从早期的数值计算、数据处理发展到当今的人工智能阶段。它不仅可以处理文字、字符、图形、图像等信息，而且还可以处理音频、视频等信息，并正向多媒体、人工智能、数字模拟和仿真、网络通信等方向发展。它的存储容量和运算速度正在以惊人的速度发展。高性能的32位、64位微型计算机系统正向中、大型计算机挑战。

单片机MCU主要用于控制领域。它构成的检测控制系统应该有实时的、快速的外部响应，应该能迅速采集到大量数据，能在做出正确的逻辑推理和判断后实

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现对被控制对象参数的调整与控制。单片机的发展直接利用了MPU的成果，也发展了16位、32位的机型。但它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。目前，单片机的主流仍然是以8位机为主，16位、32位机为辅。单片机的发展主要还是表现在其接口和性能不断满足多种多样检测控制对象的要求上，尤其突出表现在它的控制功能上，构成各种专用的控制器和多机控制系统。

面向检测控制对象，嵌入到应用系统中去的计算机系统称之为嵌入式系统。实时性是它的主要特征，对系统的物理尺寸、可靠性、重启动和故障恢复方面也有特殊的要求。由于被嵌入对象的体系结构、应用环境等的要求，嵌入式计算机系统比通用的计算机系统 应用设计更为复杂，涉及面也更为广泛。从形式上可将嵌入式系统分为系统级、板级和芯片级。

系统级嵌入式系统为各种类型的工控机，包括进行机械加固和电气加固的通用计算机系统，各种总线方式工作的工控机和模块组成的工控机。它们大都有丰富的通用计算机软件及周边外设的支持，有很强的数据处理能力，应用软件的开发也很方便。但由于体积庞大，适用于具有大空间的嵌入式应用环境，如大型实验装置、船舶、分布式测控系统等。

板级嵌入式系统则有各种类型的带CPU的主板及OEM产品。与系统级相比，板级嵌入式系统体积较小，可以满足较小空间的嵌入式应用环境。 芯片级嵌入式系统则以单片机最为经典。单片机嵌入到对象的环境、结构体系中去作为其中一个智能化的控制单元，是最典型的嵌入式计算机系统。它有惟一的专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级的体积和在现场运行环境下的高可靠性，它最能满足各种中、小型对象的嵌入式应用要求。因此，单片机是

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目前发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式计算机系统。但是，一般的单片机目前还没有通用的系统管理软件或监控程序，而只是放置由用户调试好的应用程序。它本身不具备开发能力，常常需要专门的开发工具。

2.1.2单片机的特点和应用

1．单片机的基本组成 单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，构成一台功能独特的、完整的单片微型计算机。单片机典型结构框图如图2-1所示如下:

时钟OSC 程序存储器ROM 数据存储器RAM 内部总线 中央处理器CPU …… 中断 各种I/O 定时器/计数器CTC

图2-1为单片机典型结构框图

下面简要介绍各组成部分。

（1）中央处理器 单片机中的中央处理器CPU和通用微处理器基本相同，由

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运算器和控制器组成，另外增设了“面向控制”的处理功能，如位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。

（2）存储器 单片机的存储空间有两种基本结构。一种是普林斯顿结构（Princeton），将程序和数据合用一个存储器空间，即ROM和RAM的地址同在一个空间里分配不同的地址。CPU访问存储器时，一个地址对应惟一的一个存储单元，可以是ROM，也可以是RAM，用同类的访问指令。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛（Harvard）结构。CPU用不同的指令访问不同的存储器空间。由于单片机实际应用中“面向控制”的特点，一般需要较大的程序存储器。目前，包括MCS-51和80C51系列的单片机均采用程序存储器和数据存储器截然分开的哈佛结构。

① 数据存储器（RAM） 在单片机中，用随机存取的存储器（RAM）来存储数据，暂存运行期间的数据、中间结果、缓冲和标志位等，所以称之为数据存储器。一般在单片机内部设置一定容量（64B～256B）的RAM，并以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机的运行速度。同时，单片机内还把专用的寄存器和通用的寄存器放在同一片内RAM统一编址，以利于运行速度的提高。对于某些应用系统，还可以外部扩展数据存储器。

② 程序存储器（ROM） 单片机的应用中常常将开发调试成功后的应用程序存储在程序存储器中，因为不再改变，所以这种存储器都采用只读存储器ROM的形式。

单片机内部的程序存储器常有以下几种形式：

掩膜ROM（Mask ROM） 它是由半导体厂家在芯片生产封装时，将用户的应

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用程序代码通过掩膜工艺制作到单片机的ROM区中，一旦写入后用户则不能修改。所以它适合于程序已定型，并大批量使用的场合。8051就是采用掩膜ROM的单片机型号。 EPROM 此种芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除程序存储器的内容。应用程序可通过专门的写入器脱机写入到单片机中，需要更改时可通过紫外线擦除后重新写入。8751就是采用EPROM的单片机型号。

ROMLESS 这种单片机内部没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展一片EPROM作为程序存储器。89C51就是ROMLESS型的单片机。

OTP（one time programmable）ROM 这是用户一次性编程写入的程序存储器。用户可通过专用的写入器将应用程序写入OTPROM中，但只允许写入一次。

Flash ROM（MTP ROM）闪速存储器 这是一种可由用户多次编程写入的程序存储器。它不需紫外线擦除，编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，可保存10年。编程/擦除速度快，4KB编程只需数秒，擦除只需10ms。例如AT89系列单片机，可实现在线编程，也可下载。这是目前大力发展的一种ROM，大有取代EPROM型产品之势。

（3）并行I/O口

单片机为了突出控制的功能，提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O口。使用上不仅可灵活地选择输入或输出，还可作为系统总线或控制信号线，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便。

（4）串行I/O口

高速的8位单片机都可提供全双工串行I/O口，因而能和某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连接。

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（5）定时器/计数器

在实际的应用中，单片机往往需要精确地定时，或者需对外部事件进行计数，因而在单片机内部设置了定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。

2．单片机的特点

单片机独特的结构决定了它具有如下特点。

（1）高集成度、高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。

（2）控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力、I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。

（3）低电压、低功耗 为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。

（4）优异的性能价格比 单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。

3．单片机的应用

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（1）在测控系统中的应用 单片机可以用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如，工业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、导弹系统等。

（2）在智能化仪器仪表中的应用 单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化的处理等难题迎刃而解。

（3）在机电一体化中的应用 单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向智能化，构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业发展的方向。

（4）在智能接口中的应用 计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系统中，用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提高采集速度，还可以对数据进行预处理。如数字滤波、误差修正、线性化处理等。

（5）在人类生活中的应用 单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生活的诸多场合，如洗衣机、电冰箱、空调器、电饭煲、视听音响设备、大屏幕显示系统、电子玩具、信用卡、楼宇防盗系统等。单片机将使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。

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2.2 基于单片机控制的直流电机双闭环调速系统原理

对于一个闭环系统，我们借助单片机来控制，我们现运用AD芯片，运用单片机来控制AD芯片来转换模拟电压到数字电压，AD给定的电压越大，则产生的数字量越大，单片机再控制这个数字量来产生一个PWM，PWM占空比越大，就驱动晶体管导通的时间越长，这样加到压频转换器的电压也就越大，电压越大，则压频转换器输出的计数脉冲在单位时间也就越多，这样就相当于电机的电压越大，其转速也就会越快，我们再用单片机对压频转换器的输出脉冲计数，PID调节器就把这个计数脉冲和预先设定的值进行比较，比设定值小，这样就会得到一个偏差，再把这个偏差加到AD的给定电压，这样就相当于加大了PWM的占空比，要是比设定值大，这样也会得到一个偏差，就把这个变差与给定的电压向减，这样就可以减少PWM的占空比，通过改变占空比来改变晶体管的导通时间，就可以改变压频转换器的输入电压，也就改变压频转换器的单位计数脉冲，达到调电动机速度的目的。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/lxso.html