2013届毕业设计说明书
基于单片机的直流调速系统的设计
系 、 部： 电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师： 职称 教授 专 业： 电气工程及其自动化 班 级：
完成时间： 2013-5-28
2013届毕业设计课题任务书
院(系)：电气与信息工程学院 专业：电气工程及其自动化
指导教师 课题名称 学生姓名 基于单片机的直流调速系统的设计 内 容 及 任 务 分析单片机对直流电机进行速度测量应用的基本原理，并用单片机产生PWM波来控制直流电机的可逆调速，从而实现了对普通直流电机的转速测量和转速调节。 研究以单片机AT89S52和IR2110控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片可以进行低成本直流电动机控制系统的设计，并且能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、以满足更多应用场合的需要。 要求: (1)设计一个单闭环调速系统，通过外接键盘及按钮实现直流电机正转、反转及速度调节控制。 (2)直流电机转速调节范围为30-50转/秒，实时测量电机的实际转速,并要求在LED数码管上显示出来。 (3)选择可以构成闭环系统的方案、选择所需器件和模块、以及IGBT管组成桥式斩波电路。 (4)要求系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LED上的实时显示。 (5)对直流电机模型进行PID控制分析。 (6)对直流电机进行MATLAB仿真和分析。 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标
摘 要
本文主要研究了利用AT89S52单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章介绍了AT89S52的详细参数，并对PWM信号的原理、产生方法、以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了阐述。设计分为两个部分，硬件部分和软件部分。对于硬件部分首先从总体上做了设计，也就是以AT89S52为中心来组成硬件部分，其辅助部分包括了显示电路、测量电路、键盘电路；对于软件部分则选择了使用模块化的设计思路，根据本设计的要求以及它要实现的功能编写了属于每个模块部分的流程图。并且说明了软件的设计方式和思路。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PID运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。本系统中使用了光电编码器对输出的转速进行了测量，并且作为反馈值输入到单片机进行PID运算，从而实现了对输出速度的控制。
关键词： PWM信号；IR2110；PID运算
ABSTRACT
This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using AT89S52 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. The design is divided into two parts,hardware and software part.For the hardware part,the AT89S52 is the center form of the hardware part,the auxiliary part includes display circuit,measuring circuit,keyboard circuit;Software adopts modular design concept.write each modular flow chart.Discusses the design thought and method of software.In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, is used in this system to measure the speed of D.C. motor. In software, the article introduced the PID operation procedures, such as initial program and the writing of the thought and specific program realization .The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PIDcalculation.
Key words: PWM signal；IR2110；PID calculation
目录
摘要 .............................................................. Ⅰ ABSTRACT .......................................................... Ⅱ 目录 .............................................................. Ⅲ 1 绪论 ............................................ 错误！未定义书签。
1.1直流电机的发展及设计背景 ................... 错误！未定义书签。 1.2直流电机调速原理 ........................... 错误！未定义书签。 1.3 系统方案与分析 ............................. 错误！未定义书签。 1.4总体硬件电路设计 ........................... 错误！未定义书签。 2 PWM脉宽调制原理 ................................. 错误！未定义书签。
2.1 PWM调速原理 ............................... 错误！未定义书签。 2.2 PWM 调速方法 ............................... 错误！未定义书签。 2.3 PWM 实现方式 ............................... 错误！未定义书签。 3硬件部分 ......................................... 错误！未定义书签。
3.1单片机的选型 ............................... 错误！未定义书签。 3.2驱动电路 ................................. 错误！未定义书签。
3.2.1 芯片IR2110性能及特点 ................ 错误！未定义书签。 3.2.2 IR2110的引脚图以及功能 ............... 错误！未定义书签。 3.2.3 元器件的选择比较、选型 .............. 错误！未定义书签。 3.3 H桥双极性主电路 .......................... 错误！未定义书签。 3.4检测回路 ................................... 错误！未定义书签。
3.4.1 光电编码器 ........................... 错误！未定义书签。 3.4.2 M/T法测速原理 ....................... 错误！未定义书签。 3.5 键盘及显示电路 ............................. 错误！未定义书签。
3.5.1键盘/显示芯片8279简介 ................ 错误！未定义书签。 3.5.2键盘设计 .............................. 错误！未定义书签。 3.5.3显示器设计 ............................ 错误！未定义书签。 3.6电源电路 ................................... 错误！未定义书签。 4系统软件设计 ..................................... 错误！未定义书签。
4.1 PWM实现方式 .............................. 错误！未定义书签。