的硬件结构是基于单片机而开发的，所用功能为外部中

断、定时中断、检测传感器脉冲信号、及输入／输出等。

ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ的Ｐ０．０，ＰＯ．１，Ｐｏ．２端口分别作为按键

ＳＥＴ、按键ＭＯＶＥ、按键ＵＰ的输入口，通过ＳＴＣ８９Ｃ５２

定时器ＴＯ的定时中断控制脉冲发送频率，进而控制电

机的转速［８］。系统原理图如图２所示。

３系统软件设计

控制器的软件主要完成ＬＥＤ显示，接受键盘输入，

实现伺服电机匀速运行和继电器控制几项功能，包括主

程序、按键中断服务程序、定时器ＴＯ中断服务程序及

ＬＥＤ显示子程序。在交流伺服电机控制系统中，单片

图２

系统系统原理图

２．２驱动部分电路的硬件设计

由于单片机属于ＴＴＬ电路（逻辑１和０的电平分

别为２．４

Ｖ和０．４

Ｖ），其Ｉ／Ｏ口输出的开关量控制信

号电平无法直接驱动电机，所以在Ｐ２．６口控制升速信

号输出端需加入驱动电路㈣；同理该驱动电路也应用于

Ｐ２．７口的降速输出端。系统采用光耦耦合器和晶体管

作驱动，由光电耦合器输出通道传人控制电机，所以具

有很强的抑制噪声干扰能力，起隔离作用，可防止强电

磁干扰；晶体管主要起功率放大作用［３］。电机驱动电路

如图３所示。

图３

电机驱动电路

Ｒ

２

瓷

ＬＥＤｌ

机的主要作用是产生脉冲序列，它是通过

ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ的Ｐ３．２口发送的。系统软件编

制采用定时器定时中断产生周期性脉冲序列，

不使用软件延时，不占用ＣＰＵ。ＣＰＵ在非中

断时间内可以处理其他事件，惟有到了中断时

间，才驱动伺服电机转动一步［９］。系统程序流

程图如图４所示。

３．１按键预置子程序

面板上有３个键与该子程序相关，它们是

ＳＥＴ，ＭＯＶＥ和ＵＰ，其功能分别是：ＳＥＴ用来

确定设定位，共有４位，包括个位、十位、百位和

千位；ＭＯＶＥ用来选择那一位；ＵＰ控制被控

位的增加，每次增加，在Ｏ～９之间循环。当用

户确定其输入时可按键ＳＥＴ，程序便根据输入

的值确定伺服电机工作时的给定转速，最后，

将设定值存入对应的变量中，按键子程序流程

如图５所示。

图４

系统程序流程图

３．２定时中断服务子程序

电机每转动１圈，单片机就中断１次。通过检测两

次中断的时间间隔，即通过定时器的计数，就可以算出

电机转速。为了实现转速检测需将转速中断配置为最

高中断优先级ＩＮＴＯ。中断计数的程序框图如图６

所示。

３．３

转速的ＰＩＤ控制算法

作为模糊控制和ＰＩＤ控制相结合的产物，模糊自适

应ＰＩＤ控制除具有调速范围宽，调节速度快和不要求掌

握受控对象的精确数学模型等优点外，还具备结构简单、

容易实现的特点。根据直线电机位置运动规律，模糊自

适应ＰＩＤ控制的基本思想是：当误差大时，需加大误差控

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万方数据