资源描述：
《步进阀门闭环扼制摹拟剖析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、步进阀门闭环扼制摹拟剖析1系统设计。L1系统工作原理。主要由键盘，LCD显示，AT89C52单片机，L297,光电耦合,L298驱动芯片，步进电机，光电编码器电路构成。系统工作原理：单片机通过按钮设定脉冲值，光电编码器测得步进电机的实际位置，通过编码器接口电路反馈到单片机。单片机通过比较设定值与实际反馈值（脉冲个数）得到差值，经过PID控制算法得出控制量。单片机根据控制量，改变脉冲输出个数，通过L297脉冲分配器，光电耦合，经L298驱动芯片进行功率放大输出，控制步进电机。为精确得到反馈脉冲波形，将反馈信
2、号连接到L297和L298驱动芯片之间，软件加入随机数干扰，使设定值与P0.1输出值不一致，模拟外界对步进电机的扰动，通过PID控制算法，用LCD显示设定脉冲值，实际位置值与反馈脉冲值，反馈实际位置值，从而达到了仿真效果。1.2驱动电路。控制脉冲信号的脉冲分配可以用软件实现，其缺点加重微处理机和程序设计的负担。采用集成芯片L287,L298分配脉冲，驱动步进电机。L297是步进电机控制集成芯片(包括环形分配器)，脉冲分配器内部是可逆计数器，加上一些组合逻辑，产生每周8步的时序信号应用于微处理机控制两相双极
3、性和四相单极性步进电机，同吋设于晶片内的PWM斩波线路容许以开关形式控制线路的电流，方向控制(CW/CCW)与P0.0连接，时钟(CLOCK)与P0.1口连接,CONTROL为高电平时对A,B,C,D有控制作用。通过光耦连接L298.L298是内含双H桥高电压大电流驱动器，接受标准TTL逻辑电平信号，可驱动电压46V,每相位2.5A以下的步进电机。1・3光电编码器电路设计仿真。光电编码器输出A,B两个互差90。的方波信号，当光电编码器顺时针旋转时，A超前B90°,反之B超前A90°o光电编码电路设计时，步
4、进电机位置反馈的脉冲信号直接连接到D触发器和与门电路，D触发器作为方向判断器，门电路和可逆计数器完成计数功能。A相信号在相位上超前B相信号，经D触发器后Q为低电平，C2输出为高电平，A,B经与门C1输出一个脉冲，计数器累计加1,反馈为步进电机顺时针旋转一周。B相信号在相位上超前A相信号，经D触发器后Q为高电平，C2输出为低电平，A,B经与门C1输出一个脉冲，计数器累计减1,反馈为步进电机逆时针旋转一周。软件部分用KEILC51
5、iVision3编译程序，生成。HEX文件，在proteus中双击AT89C5
6、2,在ProgramFile中载入。HEX文件，点击运行，P0.1输出脉冲，反馈信号A,B脉冲和C1输出脉冲及光电编码器仿真图。1.4步进电机闭环控制设计仿真。硬件设计：加入5个按钮，分别控制步进电机开/关和4个不同位置量（不同脉冲个数），仿真步进电机控制的阀门开度等问题，并在LCD±显示各个参数，为减小干扰，在脉冲分配器与驱动器之间加入光电耦合器。软件设计：AT89C52内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器。用片内单片机定时器中断方式产生周期性脉冲（高优先级），来控制步进电机转动步数，用另一个定
7、时器计反馈脉冲数。软件总体包括3部分：主循环程序，中断服务子程序以及其他相应服务子程序（包括键盘，LCD显示，延时，PID控制，驱动子程序）；系统采用C语言模块化结构，用KEILC51^Vision3编译程序，点击闪存一配置闪存工具一输出，生成。HEX文件，在proteus中载入。HEX文件。由于单片机P0.1输出8个脉冲信号经L297脉冲分配器A,B,C,D输出，产生步进电机一个旋转周期信号，所以反馈信号就产生一个脉冲信号，当设定脉冲值为8的整数倍时，光电编码电路的反馈信号为完整周期脉冲，能准确反馈步进
8、电机旋转周期位置，当设定脉冲值不为8的整数倍时，步进电机接近稳定吋，反馈脉冲信号与设定脉冲值经PID运算产生周期信号，C2输出脉冲，反馈A,B脉冲,C1输出脉冲。为提高反馈电路脉冲精确度，又真实模拟外界对步进电机的扰动，硬件上反馈电路输入端直接连接在A2,C2端口，U5：A的6端口为方向反馈，接单片机P2.3端口，将反馈计数脉冲P3.4直接连接到P0.1；软件上加入随机数种子进行干扰，使设定值与反馈值（输出值）不一致，从而改变脉冲输出值；单片机比较设定值与反馈值（脉冲个数），得到差值，经PID算法多次运算
9、达到稳定输出，并在LCD上显示设定值，反馈值，PID算法运行次数和最后一次脉冲校正值。用KEILC51
10、iVision3编译程序，生成。HEX文件，在proteus中载入。HEX文件，点击运行。2PID算法软件设计。在连续控制过程中，PID控制算法结构简单，参数易于调整，采用增量式数字PID程序对脉冲输出进行控制。增量式数字PID的数学表达式可写为：Au(k)=Ale(k)-A2e(k-1)+A3e(k-2)(1)式中A1=K
