毕业论文（设计）_基于单片机的直流电机控制系统的设计.doc文档下载39页 ㊣ 精品文档 值得下载

调速的基本方法，直流电机调速的相关知识以及调速的基本原理和实现方法。

重点介绍了基于单片机的用软件产生信号以及信号占空比调节的方法。

对于直流电机速度控制系统的实现提供了种有效的途径。

直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动制动和反转能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。

电动机调速系统采用微机实现自动控制，是电气传动发展的主要方向之。

采用微机控制后，整个调速系统体积小结构简单可靠性高操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。

关键词单片机最小系统直流电机调速，第章直流电机调速分析及研究意义直流电机调速原理基本原理及其实现方法基本原理实现方法控制程序设计研究背景论文研究的目的与意义目的意义第二章系统硬件设计系统方案设计要求功能简介主要内容电机调速控制模块方案选择调速工作方式调脉宽方式软件实现方式系统分析与硬件设计单片机最小系统的设计电源电路设计直流电机驱动电路设计显示模块设计键盘电路设计元件选择与参数计算设计所需部分器件技术路线应用软件的编制调试第三章系统软件的设计程序的总体设计第四章调试与仿真仿真图形第五章结论和总结参考文献致谢附程序清单第章直流电机调速分析及研究意义直流电机调速原理根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。

不同励磁方式的直流电机机械特性曲线有所不同。

对于直流电机来说，人为机械特性方程式为公式式中，额定电枢电压额定磁通量，与电机有关的常数，电枢外加电阻电枢内电阻，理想空载转速转速降。

分析式可得当分别改变和时，可以得到不同的转速，从而实现对速度的调节。

由于，当改变励磁电流时，可以改变磁通量的大小，从而达到变磁通调速的目的。

但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流，和磁通量只能在低于其额定值的范围内调节，故只能弱磁调速。

而对于调节电枢外加电阻时，会使机械特性变软，导致电机带负载能力减弱。

对于他励直流电机来说，当改变电枢电压时，分析人为机械特性方程式，得到人为特性曲线。

如图所示。

理想空载转速随电枢电压升降而发生相应的升降变化。

不同电枢电压的机械特性曲线相互平行，说明硬度不随电枢电压的变化而改变，电机带负载能力恒定。

当我们平滑调节他励直流电机电枢两端电压时，可实现电机的无级调速。

基于以上特性，改变电枢电压，实现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。

改变电枢电压可通过多种途径实现，如晶闸管供电速度控制系统大功率晶体管速度控制系统直流发电机供电速度控制系统及晶体管直流脉宽调速系统等。

图直流电动机机械特性曲线图电枢电压占空比与平均电压关系基本原理及其实现方法基本原理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。

可以应用在许多方面，如电机调速温度控制压力控制等。

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。

在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加电机断电时，速度逐渐减少。

只要按定规律，改变通断电的时间，即可让电机转速得到控制。

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公式式中，电机的平均速度电机全通电时的速度最大占空比。

由公式可见，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。

严格地讲，平均速度与占空比并不是严格的线性关系，在般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。

实现方法信号的产生通常有两种方法种是软件的方法另种是硬件的方法。

硬件方法的实现已有很多文章介绍，这里不做赘述。

本文主要介绍利用单片机对信号的软件实现方法。

系列典型产品具有两个定时器和。

通过控制定时器初值和，从而可以实现从的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。

由于信号软件实现的核心是单片机内部的定时器，而不同单片机的定时器具有不同的特点，即使是同台单片机由于选用的晶振不同，选择的定时器工作方式不同，其定时器的定时初值与定时时间的关系也不同。

因此，首先必须明确定时器的定时初值与定时时间的关系。

如果单片机的时钟频率为，定时器计数器为位，则定时器初值与定时时间的关系为公式式中，定时器定时初值个机器周期的时钟数。

随着机型的不同而不同。

在应用中，应根据具体的机型给出相应的值。

这样，我们可以通过设定不同的定时初值，从而改变占空比，进而达到控制电机转速的目的。

控制程序设计控制程序的设计有两种方法软件延时法和计数法。

软件延时法的基本思想是首先求出占空比，再根据周期分别给电机通电个单位时间，所以。

然后，再断电个单位时间，所以。

改变和的值，从而也就改变了占空比。

计数法的基本思想是当单位延时个数求出之后，将其作为给定值存放在存储单元中。

在通电过程中，对通电单位时间的次数进行计数，并与存储器的内容进行比较。

若不相等，则继续输出控制脉冲，直到计数值与给定值相等，使电机断电。

软件采用定时中断进行设计。

如图所示，单片机上电后，系统进入准备状态。

当按动按钮后，执行相应的程序，根据或输出的高电平决定直流电机的正反转。

根据不同的加减速按钮，调整或输出高低电平时的占空比，从而可以控制或输出高低电平时的延时时间，进而控制电压的大小来决定直流电机转速。

研究背景随着社会的发展，各种智能化的产品日益走入寻常百姓家。

为了实现产品的便携性低成品以及对电源的限制，小型直流电机应用相当广泛。

对直流电机的速度调节，我们可以采用多种办法，本文在给出直流电机调整和实现方法的基础上，提供种用单片机软件实现调速的方法。

论文研究的目的与意义目的对基于系列单片机实现直流电机调速系统进行研究和设计，能够在不同的按钮作用下分别实现直流电机的停止加速减速正转反转控制能够实现基于系列单片机的直流电机的调速设计。

意义直流电动机有良好的起动制动性能，宜于在广范围内平滑调速，至今在金属切削机床造纸机等需要高性能可控电力拖动的领域中仍有广泛的应用。

直流调速系统在不断发展，尤其是近年来，国内外各厂家竞相推出全数字直流调速装置，使得直流调速系统在理论和实践方面都迈上了个新的台阶。

以往的直流调速装置是全模拟式设备。

变电压调速是直流调速的主要方法，常用晶闸管可控整流器做可控直流电源。

这些旧设备急待更新改造。

另外，目前高等院校的电力拖动自动控制系统的实验教学，还采用全模拟式的实验设备，尚无适合于教学的全数字式直流调速实验装置，有待于开发。

本文研究的基于系列单片机的直流电机调速系统属于微机控制领域，通过对单片机的学习和研究对自己以后从事硬件产品的开发有定的实际指导意义。

将所学的知识理论和实践想结合，为以后再此基础上结合相关领域设计智能化产品和改进些产品性能具有很好的实践意义。

第二章系统硬件设计系统方案本设计以单片机为核心，以个弹跳按钮作为输入达到控制直流电机的停止加速减速正转反转。

在设计中，采用技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。

设计要求能实现通过调节给定的电压对直流电机的速度及转向控制通过按钮能实现直流电机的加速减速等变速及转向控制功能简介直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑方便，调速范围广过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动停止和反转能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。

电动机调速系统采用微机实现自动控制，是电气传动发展的主要方向之。

采用微机控制后，整个调速系统实现自动化，结构简单，可靠性高，操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平，静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。

由于单片机性能优越，具有较佳的性能价格比，所以单片机在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。

调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点由于调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好同样，由于开关频率高，快速响应特性好，动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带开关器件只工作在开关状态，主电路损耗小，装置效率高。

本文所介绍的系统就是个采用典型的开环调速原理组成的单片机调速系统。

主要内容采用单片机构成的直流电动机数字调速系统，其控制核心主要由最小系统电源模块电机驱动电路按键加速减速急停正转反转显示模块四位数码管直流电机组成。

系统采用芯片作为驱动直流电动机的供电主回路。

单片机通过软件处理输出信号，实现了直流电动机的速度控制，在运行中获得了良好的动静态性能。

由于系统性价比高，结构简单，具有实用价值和推广价值。

在介绍了基于单片机用实现直流电机调整的基本方法，直流电机调速的相关知识，及调整的基本原理和实现方法。

重点介绍了基于单片机的用软件产生信号的途径，并介绍了种独特的通过软件定时中断实现信号占空比调节的方法。

对于直流电机速度控制系统的实现提供了种有效的途径。

键盘识别通过口的低电平输入识别不同的按键。

通过对单片机程序烧录实现对直流电机的停止加速减速正转反转控制。

由于单片机的驱动能力不强，驱动直流电机需要很强的电流所以必须有外围的驱动电路，因此本设计采用芯片放大单片机微弱的电流。