电机调速控制模块 方案采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。 但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问 题在于般电动机的电阻很小，但电流很大分压不仅会降低效率，而且实现很困 难。 方案二采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度 进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢机械结构 易损坏寿命较短可靠性不高。 方案三采用集成芯片。是通标标准技术服务有限公司公司 的产品，内部包含通道逻辑驱动电路。是种二相和四相电机的专用驱动器，即内 含二个桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准逻辑电平信号，可驱动 以下的电机。其有控制精度高稳定性好响应速度快等优点，使用它和 技术可控制驱动电流大小以达到电机速度的调整。 兼于方案三调速特性优良调整平滑调速范围广过载能力大，因此本设计其基本工作原理为配合可以控制电机的转向，为使能端当设定好 电机转向后，对进行高频调制输入，在电枢电感滤波的作用下，电机就可以 得到低于电源电压的实际工作电压。当时，电机端电压，当时， 电机通过主开关管的反并联二极管图中未示出虚流，实际相当于电机反转在电源 两端，电机端电压，因此，可以推出，当的占空比为时，电机实际获得 哈尔滨应用职业技术学院 毕业论文 题目直流电机控制系统 学生姓名陈雷 系部名称自动化系 专业班级机电体化二班 指导教师黄德明 起止时间年月 教务处制毕业论文项目表 填表日期年月日迄今已进行周剩余周 学生姓名陈雷系部自动化系专业班级机电体化二班 指导教师姓名黄德明职称教师从事专业电工是否外聘是否 题目名称直流电机控制系统 指导教师 意见 指导教师签字年月日 系意见 系主任签字年月日 毕业答辩 成绩 年月日 小组答辩委员会成员签字 年月日 答辩委员会主任 的设计，能够简化系统构成降低系统成本增强系统性能满足更多应用场合的需 要。 针对直流电机运行环境恶劣干扰严重的特点，从系统的硬件设计软件设计等多 方面进行抗干扰的综合考虑，并利用多种软件和硬件技术来提高和改善系统的抗干扰 能力，有效地提高了系统的可靠性和实用性。运行结果表明，系统实现了电机的高精 度多速度控制，达到了性能指标要求。 关键词电机控制 哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 目录 摘要 目录 绪论 第章设计方案比较与分析 电机调速控制模块 电机测速模块 电机速度显示模块 第章系统分析与设计 控制方法及分析 电机转速控制元件选用及分析 电机测速及显示 电机闭环检测系统 系统的软件设计 第章测试结果与分析 第章结论 参考文献 哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 绪论 直流电机因具有良好的线性调速特性效率高控制简单调速性能好及体积小 等优点得到了广泛使用。常规电机调速控制方法中，电机工作不稳定，损耗较大，尤其 在低电压轻负荷时情况更为严重，且工作频率受电源频率的限制，难以满足高精度的字 年月日哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 摘要 当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动 控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其 转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，直在传 动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床工业机器人等工厂自动化设备中。随 着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提 出了更高的要求。为此，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。 本文设计开发了套基于单片机的直流电机多速控制器，作为其配套的试验 装置。论文根据系统的要求完成了整体方案设计和系统选型，针对所设计的控制方案 对控制系统的软硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以 单片机为核心的硬件构成，对调速电路测量电路闭环检测电路和显示电 路等作了详细阐述软件部分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图。论述 了软件的设计思想和方法实现了对直流电动机转动参数的设置启动停止加速 减速正转反转和显示等功能。利用芯片进行低成本直流电动机控制系 渐减少。只要按定规律，改变通断电机的平均速度得到控制。 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。严格的讲，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。 由于后种方法较复杂，操作起来也麻烦。所以我们采用以软件的方法来产生 信号，即使用单片机。 单片机是具有两个定时器和。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，而不同的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，首先明确定时器的定时初值与定时时间的关系。 如果单片机和在系统可编程，使得为 众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。具有以下标准 功能字节，字节，位口线，看门狗定时器，个数据 指针，三个位定时器计数器，个向量级中断结构，全双工串行口，片 内晶振及时钟电路。另外，可降至静态逻辑操作，支持种软件可选 择节电模式。空闲模式下，停止工作，允许定时器计数器串口中断 继续工作。掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结，单片机切工作停哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 止，直到下个中断或硬件复位为止。位微控制器字节在系统可编程 。 电机驱动芯片 是通标标准技术服务有限公司公司的产品，比较常见的是脚 封装的，内部包含通道逻辑驱动电路。是种二相和四相电机的 专用驱动器，即内含二个桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准逻辑电 平信号，可驱动以下的电机。且其有控制精度高稳定性好响应速度快等 优点。其能很好满足电路设计要求。如图为其内部结构图 时钟频率为，定时器计数器为哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 位，则定时器初值与定时时间的关系为 式中，定时器定时初值个机器周期的时钟熟。 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。 注占空比是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值 电机转速控制元件选用及分析 单片机 单片机选用，其与单片机产品兼容字节在系统可编程 存储器次擦写周期全静态操作三级加密程序存储器 个可编程口线三个位定时器计数器八个中断源全双工串行通道 低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电 标识符。 功能特性描述 是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程 存储器。使用公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业产 品指令和引脚完全兼容。片上允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编 程器。在单芯片上，拥有灵巧的位传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的种传 感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高体积小和耐高温等特点，在机车控制 系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强高精度和尽可能短的 检测时间。其对硬件电路要求也要高。 方案二使用光电码盘。光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同 心码道，每个码道上都有按定规律排列的透光和不透光部分。工作时，光投射 在码盘上，码盘随运动物体起旋转，透过亮区的光经过狭缝后由光敏元件接受， 光敏元件的排列与码道对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者 为，后者为，当码盘旋转在不同位置时，光敏元件输出信号的组合反 映出定规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。但其使用较麻烦，准确度与反 应速度不高。对软件方面要求也高。 方案三使用光电开关。光电开关光电传感器是光电接近开关的简 称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有 无的。如下图。的标准用法，端端。接上电路检测到 光电管的状态变化，得到信号。使用它不仅电路简单，且很实用，反应快，准确度高。 兼于方案三测速性能优良价格便宜调速范围广使用简单因此本设计采用 方案三。哈尔滨应用职业技术学院毕业设计论文 电机速度显示模块 方案使用数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管， 八段数码管比七段数码管多个发光二极管单元多个小数点显示按能显 示多少个可分为位位位等等数码管按发光二极管单元连接方式 分为共阳极数码管和共阴极数码管。由于本电路要求。要位体的数码管才行， 但其硬件电路复杂，且只能显示单纯的数字，不能显示电机运转状态。 方案二使用液晶是能显示行，每行个字符，字符包 括英文字符及阿拉伯数字。但其不能显示汉字。 方案三使用液晶带中文字库的是种具有位位