在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备家用电器电子玩具等等方面， 直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机电唱机录相机电子计算机等， 都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是门很实用的技术。直流电机，大体上可 分为四类几相绕组的步进电机永磁式换流器直流电机伺服电机两相低电压交 流电机 直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大， 能在宽广的范围内平滑经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相 比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。随着大功率晶体管的问世以及矢 量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型各种 功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。适用范围直流调速器在数控机床 造纸印刷纺织印染光缆线缆设备包装机械电工机械食品加工机械橡胶机械 生物设备印制电路板设备实验设备焊接切割轻工机械物流输送设备机车车 辆医疗设备通讯设备雷达设备卫星地面接受系统等行业广泛应用。高性能的交 流传动应用比重逐年上升，在工业部门中，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史 的必然。 尽管如此，我认为设计个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对 名电子信息工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。四川师范大学成都学院本科毕业论文 单片机速度的 测量计算输入 设定及系统控 制 单片机运算控制器 模拟发生器 电机 速度采集电路 电机驱动电路 键盘 显示器 总体设计方案 方案波调速 采用由达林顿管组成的型电路图。用单片机控制达林顿管使之工作 在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止 模式下，效率非常高型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制电子开关的 速度很快，稳定性也极佳，是种广泛采用的调速技术。我们采用了定频调宽方式， 因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定并且在采用单片机产生脉冲的软件 实现上比较方便。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。 图波调速电路 其结构图如图所示 图电机调速系统框图四川师范大学成时间和幅度的分辨率都没有 限制。电池就是种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于，而是随时间 发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在组可能的取 值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能 取值集合之内，例如在,这集合中取值。 模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的 模拟收音机中，音量旋钮被连接到个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小流 经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变 大或变小。与收音机样，模拟电路的输出与输入成线性比例。 尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中点 就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可 能非常庞大笨重如老式的家庭立体声设备和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其 功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任四川师范大学成都学院本科毕业论文 何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度 降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和已经在芯片上包含了控制器， 这使数字控制的实现变得更加容易了。 三系统硬件电路设计 电源电路 芯片介绍 ,就代表它所输出的电压值，能降低电压 电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的系列和负电压输出 的系列。故名思义，三端是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分 别是输入端接地端和输出端。 用系列三端稳压来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过 流过热及调整管的保护电路。该系列集成稳压型号中的或后面的数字代表 该三端集成稳压电路的输出电压，如表示输出电压为正，表示输出电压为 负。 有时在数字或后面还有个或，如或,用来区别输出电流和 封装形式等，其中调系列的最大输出电流为，系列最大输出电流为， 系列最大输出电流为。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的 散热器当然小功率的条件下不用。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损 坏。 电路原理图 电源电路采用系列芯片产生。电路图如图 图系列的电源电路四川师范大学成都学院本科毕业论文 桥驱动电路 基于三极管的使用机理和特性，在驱动电机中采用桥功率驱动电路，桥功率驱 动电路可应用于步进电机交流电机及直流电机等的驱动永磁步进电机或混合式步进 电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向 电流，这样绕组电源需用桥驱动。直流电机控制使用桥驱动电路图，当 为低电平,通过对输出占空比不同的矩形波使三极管同时导通截止，从 而实现电机正向转动以及转速的控制同理，当为高电平,通过对输出占空 比不同的矩形波使三极管同时导通，截止，从而实现电机反向转动以及转速 的控制。 图桥的电机驱动电路 基于霍尔传感器的测速模块 霍尔传感器的工作原理 霍尔效应在块半导体薄片上，其长度为，宽度为，厚度为,当它被置于磁 感应强度为的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流，且磁场方向与电流方向 正交，则在半导体另外两边将产生个大小与控制电流和磁感应强度乘积成正比的 电势，即，其中为霍尔元件的灵敏度。该电势称为霍尔电势，半导体薄 片就是霍尔元件。 工作原理霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变四川师范大学成都学院本科毕业论文 化的霍尔电压放大后再经信号变换器驱动器进行整形放大后输出幅值相等频 率变化的方波信号。信号输出端每输出个周期的方波，代表转过了个齿。单位时间 内输出的脉冲数，因此可求出单位时间内的速度。 霍尔传感器的电路原理图 图霍尔传感器的测速电路 显示模块 芯片介绍 液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了个不同的点阵 字符图形，这些字符有阿拉伯数字英文字母的大小写常用的符号和日文 假名等，每个字符都有个固定的代码，比如大写的英文字母的代码是 ，显示时模块把地址中的点阵字符图形显示出来，我们就 能看到字母。因为识别的是码，试验可以用码直接赋值， 在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如。采用标准的脚 接口，其中 第脚为电源地 第脚接电源正极 第脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源 时对比度最高对比度过高时会产生鬼影，使用时可以通过个的电位 器调整对比度。四川师范大学成都学院本科毕业论文 第脚为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令 寄存器。 第脚为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 第脚或端为使能端。 第脚为位双向数据端。 第脚空脚或背灯电源。脚背光正极，脚背光负极。 电路原理图 图显示电路 四调速设计模块 波软件软件设计 程序流程图 四川师范大学成都学院本科毕业论文 图软件电机控制的方框图 通过控制总中断使能控制电机的开关，同时使能对霍尔传感器输出的方波在单 位时间内脉冲个数的计数。其中定时器,分别对脉冲的宽度霍尔元件输出的脉冲 数对应的秒时间定时。对脉冲宽度的调整是通过改变高电平的定时长度，由变量 控制。变量分别实现电机的转向加速减速。 通过按键实现对电机开关调速转向的控制的程序 开始 按键查询 是否按下 时 定时器开始计时 是否按下 初始化 是是 增大矩形波占空 比 是否按下 是 减小矩形波占空 比 或是 否按下 改变转向或关闭 电机 产生矩形波四川师范大学成都学院本科毕业论文 目录 前言 总体设计方案 方案波调速 二方案二晶闸管调速 单元模块设计 桥驱动电路设计方案 二调速设计方案 三系统硬件电路设计 电源电路 桥驱动电路 基于霍尔传感器的测速模块 显示模块 四调速设计模块 波软件软件设计 测速软件设计 系统功能调试 调试软件介绍 二直流电机的调速功能仿真 调速前的波形图