论文题目：基于单片机的直流电机调速系统软件设计 专 业：电气工程及其自动化 本 科 生： 指导教师：
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摘 要
直流电动机是一种新型，机电一体化电机，具有调速性能好，启动容易，能够重载启动等优点，现已广泛用于工业控制的各个领域。显然对它的控制也越来越重要。
本文主要介绍了基于单片机的直流调速系统，研究了利用89C52单片机控制直流电机并对其进行速度的测量。首先，本文介绍了直流电机的发展以及研究目的。其次，设计出整个系统的方案以及绘制出各模块的硬件电路图。然后，运用软件Keil51设计出相应的测速、电流保护、按键子程序、PWM调速同时给出相应的程序流程图。最后，通过上述设计，并且通过试验，能够完成对直流电机的起停、正反转、刹车、调速等控制，完成整个系统的功能，满足设计要求。
关键词： 单片机系统，直流电机调速，PWM信号
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Subject: The DC Motor based on Microcontroller control speed Specialty: Electrical Engineering and Automation Name: (Signature)＿＿＿＿ Instructor: (Signature)＿＿＿＿
ABSTRACT
DC Motor is a new kind of the mechanical and electrical integrated motor, with the advantages of speed alter, high reliability, start easier, and overload starting, high efficiency and good speed performance has been widely used in industrial control fields. It is also clear that the control is the most important.
This article described the DC speed control system, and this always depended on Micro controller. A kind of speed regulation system of Pulse Width Modulation (PWM) for DC motor composed of microcontroller AT89C52 and L298 was designed. Firstly, this article describes the progress of the DC motor and research purposes. Secondly, designed kinds of modules and based on 89C52 control system, then designed the circuit diagram. Thirdly, design using software Keil51 corresponding speed, protection, display, and the speed control of PWM, then give out flow chart. Finally, through the designing and the testing, to complete the DC motor for starting, stopping, rotating, braking and speed control. Meet the design requirements.
KEY WORDS: SCM system,DC Motor Speed Control , PWM signal
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目 录
第一章 绪论 ........................................................... - 1 -
1.1 课题研究的背景 ................................................. - 1 - 1.2国内发展状况 ................................................... - 1 - 1.3国外发展状况 ................................................... - 2 - 1.4本课题研究的目的及意义 ......................................... - 3 - 第二章 设计方案的选择 ................................................. - 5 -
2.1电动机的供电方案的选择 ......................................... - 5 - 2.2电机调速控制模块 ............................................... - 5 - 2.3 PWM调宽方式 .................................................. - 5 - 2.4 PWM 调速工作方式 .............................................. - 6 - 2.5 显示模块的选择 ................................................ - 6 - 2.6 键盘方案的选择 ................................................ - 6 - 2.7论文主要研究内容 ............................................... - 7 - 第三章 直流电动机调速系统的设计 ....................................... - 8 -
3.1 89C52单片机的简介 ............................................ - 8 - 3.1.1 89C52 单片机的基本组成 .................................... - 8 - 3.1.2 CPU及8个部件的作用功能介绍如下 ......................... - 9 - 3.2 对系统功能的要求 .............................................. - 10 - 3.3 系统的整体框图 ............................................... - 11 - 3.4 直流电动机的简介 ............................................. - 11 - 3.5 直流调速系统的概述 ........................................... - 12 - 3.6直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理 ............................. - 13 - 第四章 主体设计 ...................................................... - 16 -
4.1 详细设计 ...................................................... - 16 - 4.2驱动电路 ...................................................... - 16 - 4.3 显示模块 ...................................................... - 16 -
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4.4键盘操作模块 .................................................. - 17 - 4.5测速模块 ...................................................... - 17 - 4.6 AD转换电路 ................................................... - 18 - 4.7闭环系统的设计 ................................................ - 19 - 第五章 软件设计 ...................................................... - 20 -
5.1 主程序的设计 .................................................. - 20 - 5.2 电机驱动程序 .................................................. - 22 - 5.3 PWM波程序的设计 .............................................. - 22 - 5.4 按键子程序的设计 ............................................. - 24 - 5.5 LCD1602的显示程序 ........................................... - 24 - 5.6 测速程序的设计 ............................................... - 25 - 5.7 中断程度的设计 ............................................... - 25 - 第六章 系统功能调试 ................................................... - 26 -
6.1 调试软件的介绍 ................................................ - 26 - 6.2 Keil c51 软件的简介 ........................................... - 26 - 6.2.1 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构 .................... - 27 - 6.2.3 Keil C51的开发过程 ...................................... - 27 - 6.3直流电机调速功能仿真 .......................................... - 28 - 6.4 电机速度的测量并显示功能仿真 .................................. - 28 - 6.5软件调试的方法 ................................................ - 29 - 第七章 个人总结 ...................................................... - 31 - 致 谢 .................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 .............................................................. - 32 - 附 录 一 .............................................................. - 33 - 附录二 ................................................................ - 42 -
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第一章 绪论
1.1 课题研究的背景
在现代化的工业生产过程中，电力传动装置的使用十分广泛，随着社会的发展和各种技术的更新，以及生产质量和工艺的不断增长和改善，自动调速已经广泛应用到各行各业中并且对其要求也越来越高。对调速系统的控制，可分为直流调速和交流调速。直流电机的调速具有很好的调速特性，有很大的过载能力，并且可以平滑，快速调速。可以轻易的实现多次正转反转并且能够适应生产和生活中的各种控制要求，至今在机床、造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域一直都有广泛的应用， 到目前为止仍是调速系统的主要形式。
直流电机是出现最早的电动机，可以分为有换向器和无换向器两类。虽然直流电机在价格，性能，维护等方面不如交流电动机，但是直流电动机具有调速性能好，启动容易，能够重载启动等优点，所以目前直流电动机的应用很广泛。直流电动机就是因其转速比较灵活，方法简单，且有很多优点。因此在传动控制领域占有很高的地位。研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义，为此对直流电机的速度调节，我们可以采用多种办法，而有一种通过使用价格低廉、通用性很强单片机为控制芯片的方法，以 PI 调节控制算法为基础，完成直流电机转速的调节，达到了控制性能好、成本低的目的。另外，以单片机为核心的电机调速系统还有维修简单、柔性强等优点。
在直流电机的测速系统中，随着现代技术的发展已经广泛使用PWM技术来对电机的转速进行控制，而且在电机的调速模块中，是从最初的用电位器调整直流电压从而达到电机调速的目的；然后是采用继电器的开关切换对电机进行速度的控制；现在是用封装集成好的H型器件，或是IGBT组成的H型电路，从而对电机进行调速。通过比较发展过程中的电机控制方法可知，在以上三种控制模块里主要以H型电路的驱动最为简单，可以简单控制电机的速度和转向的变化，因此也出现了L298N这些内部H桥型的芯片的封装，从而可以直接利用L298N这些类似芯片直接来驱动电机。
1.2国内发展状况
我国在很早从第一只晶闸管研发成功以后，晶闸管直流调速系统就得到了快速的发
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