本文主要探讨了微机控制直流脉宽调速系统的设计与实现，该系统基于MCS-51单片机和大功率GTR（门极可关断晶闸管）技术，通过脉冲宽度调制（PWM）方法控制直流电机的转速。研究的核心在于设计出一个双闭环调节系统，利用硬件电路和软件程序提高系统的可靠性与抗干扰性。
### PWM直流调速系统原理
PWM调速技术是指在固定周期内通过控制GTR的通断时间比，即脉宽，来调节加在直流电机两端的平均电压，从而实现对电机转速的精细调控。PWM调速系统的主电路线路较为简单，功率元件少，开关频率高，可以达到1000Hz至4000Hz的水平。系统采用的是双闭环控制方式，即外环为速度环，内环为电流环，通过调节器输出来控制电机的速度和电流，以达到良好的调速效果。
### 系统硬件设计
系统硬件部分主要包括MCS-51单片机和GTR功率模块。单片机负责实现双闭环调节算法，通过改变PWM脉冲的占空比来控制电机速度。系统还包括了脉冲移相、驱动等硬件电路，这些电路的设计旨在提高系统的可靠性和抗干扰性。
### 系统软件设计
软件部分是系统实现的关键，它负责状态设置、初始化、电机工作模式的判断以及执行相应的程序。软件主要由以下几个部分组成：
1. 主程序：负责系统的初始化和状态设置，以及转入相应的执行程序。
2. 键盘中断子程序：允许用户通过键盘修改电机的控制参数，使系统能够达到最佳工作状态。
3. 模数转换PI中断程序：采集数据并根据PI调节规律运算，利用偏差对电机转速进行调整。
4. 数模转换及速度显示子程序：负责将数据转换为模拟信号并显示电机速度。
5. 修改参数子程序：用于系统参数的调整。
整个软件设计遵循实时控制系统的理念，即所有操作必须在规定的时间周期内完成，因此软件设计采用了中断的形式，以保证系统的快速响应和稳定性。
###PWM变换器与硬件电路
PWM变换器是PWM调速系统的核心部分，它在固定周期内通过控制GTR的通断时间来改变电动机两端的电压，从而实现电机转速的调节。硬件电路设计采用了MCS-51单片机配合大功率GTR，通过改变占空比来调节电动机的转速。此外，硬件电路还包括了给定电位器、触发电路、驱动电路等，这些都是系统能够正常工作的硬件基础。
### 研究的意义与价值
PWM调速技术因其简单的电路结构、较少的功率元件、高效的开关频率和良好的动态响应性能，适用于许多高性能的调速场合。尤其是当大功率的开关器件如CTR、GTO、IGBT出现后，PWM调速技术的应用范围得到了极大的扩展，其性能和功率等级均有大幅度提升，使得其在交通、工业等领域的应用成为可能。本文的研究对于解决传统直流调速系统在调速精度和稳定性方面的问题具有重要的意义和价值。
通过对微机控制直流脉宽调速系统的深入研究和实践应用，可以为现代工业自动化控制提供一种高效、稳定和精确的电机控制解决方案。这不仅有助于提高生产效率和产品质量，也为工业电机控制技术的进步做出了贡献。
