1、自動角度控制設計單片機控制的角度和位移控制指導老師張宏鵬專 業自動化姓 名王磊 王杰 朱嬌學 號090403114設計時間2012年5月1、 角度控制篇2、 濾波環節3、 AD環節4、 單片機控制5、 DA環節6、 濾波環節7、 執行器1、 設計目的及意義（1）、理論聯系實際，加強對自動控制理論的理解。增強分析問題、解決問題的能力。（2）、熟悉單片機軟件，掌握它在控制系統設計當中的應用，能熟練進行系統建模、性能分析、模型仿真等操作。（3）、用單片機進行編程。（4）、開發創新意識，增進對科學技術的興趣。（5）、培養嚴肅認真的科學態度。 總的框架圖功率放大器電動機傳感器1、 角度控制2、 為了使輸

2、出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改善濾波效果，再加一節RC低通濾波環節，稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好3、 0809的芯片說明：ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。 （1）ADC0809的內部邏輯結構 由上圖可知，ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出

3、鎖存器取走轉換完的數據。 （2） 引腳結構 IN0IN7：8條模擬量輸入通道     ADC0809對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是05V，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條     ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當ALE線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進轉換器進行轉換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量

4、輸入。通道選擇表如下表所示。CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數字量輸出及控制線：11條     ST為轉換啟動信號。當ST上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，ST應保持低電平。EOC為轉換結束信號。當EOC為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行A/D轉換。OE為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。OE1，輸出轉換得到的數據；OE0，輸出數據線呈高阻狀態。D7D0為數字量輸出線。 CLK為時鐘輸入信號線。因A

5、DC0809的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。 2 ADC0809應用說明（1） ADC0809內部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機直接相連。 （2） 初始化時，使ST和OE信號全為低電平。 （3） 送要轉換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4） 在ST端給出一個至少有100ns寬的正脈沖信號。 （5） 是否轉換完畢，我們根據EOC信號來判斷。 （6） 當EOC變為高電平時，這時給OE為高電平，轉換的數據就輸出給單片機了。 如下圖所示，從ADC0809的通道IN3輸入05V之間的模擬量，通過A

6、DC0809轉換成數字量在數碼管上以十進制形成顯示出來。ADC0809的VREF接5V電壓。  1、圖中A/D轉換為查詢方式（3分） 2、圖中8255A的地址。（4分） G1     G2A     G2B     C     B     AP2.7  P2.6P2.5   0     P2.4  P2.3&

7、#160;  P2.2    P2.1   P2.0 1     1  1      0       1     1     0        X    X  Y68255A的地址是:F80

8、0HFB00H(或:F8FFH6BFFH) （3）畫出實現該A/D轉換的流程圖如下（5分） · A/D轉換程序（8分）· START：MOV  A，#82H                      ；8255初始化    2分MOV  DPTR，#0FB00HMOVX  DPTR.，AMOV  A

9、，#09H             ；啟動A/D       2分 MOVX  DPTR.，AMOV  DPTR，#0F900HLOOP：MOV  DPTR，#0FA00HMOVX  A， DPTR            ；判斷轉換是否結束  2分ANL  A

10、，#01HJZ，LOOPDEC DPHMOVX  A，DPTR        ；讀A/D轉換結果   2分 END START7、執行器2直流伺服電動機的靜態特性靜態特性是指電動機在穩態情況下工作時，其轉子轉速、電磁力矩和電樞控制電壓三者之間的關系。圖3、2 直流伺服電動機的靜態特性原理圖直流伺服電動機運行特性的一般表達式為：= Ua/(Ce)-Ra/(CeCm2)Tm在采用電樞電壓控制時，令o= Ua/(Ce); k= Ra/(CeCm2)所以：=o-kTm。此式即為電樞控制時，直流伺服電動機

11、靜態特性方程。（1）當Tm=0，即空載時，=o= Ua/(Ce)o：理想空載角速度（2）當o=0，即啟動或堵轉時，Tm=Td= Ua/(Ce)Td：啟動轉矩直流伺服電動機的機械特性表達式： =o -Ra/(CeCm2)Tm圖3、3 機械特性圖 圖3、4 調節特性圖直流伺服電動機的調節特性表達式：= Ua/(Ce)-kTm3、3直流伺服電機的動態特性直流伺服電動機的動態特性是指當給電動機電樞加上階躍電壓時，轉子轉動隨時間的變化規律，用=f(t)描述。建立其平衡方程：轉矩T與電流I有關，電動勢e與旋轉速度有關，通過常數Kt、Ke建立方程式。在單輸入單元中，Kt=Ke根據牛頓定律和基爾霍夫定理，可列出下列方程式：利用 Laplace 轉換可以把上面的式子變換如下式：通過消除I(s) 我們就能得到開環傳遞函數, 其中轉動速度作為輸出，而電壓作為輸入。根據增益K不同選值，我們可以看到電動機角速度的單位階躍響應規律。圖3、5 電動機角速度的單位階