键盘处理子程序 测速软件设计 控制算法子程序 四设计总结 五参考文献 附录 前言 在工业控制领域中，直流电机是常见的机电装置，以单片机为控制器对电机 进行控制，运用串口通信技术实现电机的远程测控。通过采用周期测量法测量电 机的转速，运用技术实现对电机的驱动控制，为直流电机的控制提供了种 低成本高精度的测控方案。 在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用用电动机进行驱动传动和 控制，而现代智能控制系统中，对电机的控制要求越来越精确和迅速，对环境的 适应要求越来越高。随着科技的发展，通过对电机的改造，出现了些针对各种 应用要求的电机，如伺服电机步进电机开关磁阻电机等非传统电机。但是在 些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中，传统电机如直流电 机乃有很大的优势，而要对其进行精确而又迅速的控制，就需要复杂的控制系统。 随着微电子和计算机的发展，数字控制系统应用越来越广泛，数字控制系统有控 制精确，硬件实现简单，受环境影响小，功能复杂，系统修改简单，有很好的人 机交换界面等特点。 总体设计概述 单片机直流电机调速简介单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑 调速。是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压， 进而达到控制要求的种电压调整方法。在驱动控制的调整系统中，按个 固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变个周期内接通和断开 时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小， 从而控制电动机的转速。因此，又被称为开关驱动装置。本系统以 单片机为核心，通过单片机控制，语言编程实现对直流电机的调速。 系统控制方案的分析本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据 调速的基本原理，通过控制以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的 大小，从而控制电动机的转速为机控制单元电机驱动电路显示电路霍尔 传感器电路构成。 键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过与其中口输出 与转速相应的脉冲，另口输出方波，根据方波测出转速，比较给定转速与 实际转速得到差值再通过控制来实现电动机转速的控制。电动机的运转状态通 过显示出来。电动机所处速度显示。每次电动机启动后开始计时，停止时 显示出本次运转所用时间，时间精确到。总体设计方案的硬件部分详细框图 如图所示 键盘扫描及显示 单片机小键盘数码管显示 直流电机及驱动 直流电机驱动电路 基于霍尔传感器的测速电路 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 。 单片机 本次实验采用的是单片机， 三软件设计 主程序设计 主程序主程序是个循环程序，其主要思路是，先设定好速度初始值，这个 初始值与测速电路送来的值相比较得到个误差值，然后用算法输出控制系数 给发生电路改变波形的占空比，进而控制电机的转速。 主程序流程图如下 开始 初始化 开定时器 延时 调用波 波软件软件设计 提供了个特殊的位定时器，该定时器具有个位捕捉比较模块。 每个模块都可被编程工作于以下四种模式上升和或下降沿捕捉，软件定时器，高输出 和脉冲宽度调制。第五个模块除上述四种模块外还可以编程为看门狗定时器。 每个模块都有个外部引脚，与口复用模块连接至，模块连接至 ，模块连接至，模块连接至，模块连接至 其结构框图如下 定时计数器 模块 模块 模块 模块 模块 在驱动控制的调整系统中，按个固定的频率来接通和断开电源，并且 根据需要改变个周期内接通和断开时间的长短。通过改变直流电机电 枢上电压的占空比来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转 速。 设电机始终接通电源时，电机转速最大为，设占空比为，则 电机的平均速度为，其中指的是电机的平均速度是指电 机在全通电时的最大速度是指占空比。由上面的公式可见，当我们 改变占空比时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的 目的。 本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制，模式被用于产生个连续 的占空比可调的方波信号。脉冲宽度调制通过比较定时器的低字节和比较寄存器 的低字节产生位脉冲。当时，输出高电平。输出频率取决于 定时器的信号源。占空比由写入比较寄存器的高字节控制，计算如下 其中为位整型数，为百分数。 键盘查询处理子程序 由于只用到了三个按键，所以按键查询比较简单，只需要行信号位送零即可，然后列 信号读进来，与键值进行比较，即可知道是哪个键按下。 开始 延时 判断键 是否按下 判断键 是否按 下 判断键 是否按 下 延时 否 是是是 否 显示子程序 利用数组方式定义显示缓存区，缓存区有位，分别存放各个管要显示的值。 显示子程序为带参子程序，参数为显示缓存的数组名，通过 方式对每位加上位选码，送到口并进行延时。 开始 送转速的千位数段选 送千位数对应的位选 送转速的百位数段选 送转速的十位数段选 送十位数对应的位选 送百位数对应的位选 摘要 在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段 有很多，模拟控制是最早发展起来的控制策略之，长期以来形成了典型的 结构，并且参数整定方便，能够满足般控制的要求，但由于在模拟控制系 统中，参数旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由 于现场的系统参数温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因 此采用模拟控制器难以获得满意的控制效果。随着计算机技术与智能控制理 论的发展，数字技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟所完成的控制 任务，而且具备控制算法灵活可靠性高等优点，应用面越来越广。 本设计以上面提到的数字为基本控制算法，以单片机为控 制核心，产生占空比受数字算法控制的脉冲实现对直流电机转速的控制。 同时利用霍尔传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环 控制，达到转速无静差调节的目的。在系统中采数码管和键盘作为人机交互 界面，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。该系统控制简单，反应灵 敏，具有很强的抗干扰能力。 目录 前言 总体设计方案 二硬件单元模块设计 显示模块 直流电机驱动单元 基于霍尔传感器的测速模块 单片机控制单元 三软件功能调试 主程序设计 波软件软件设计 显示子程序 键盘处理子程序 测速软件设计 控制算法子程序 四设计总结 五参考文献