任务书-小功率直流电动机调速系统设计

本科毕业论文（设计）
工作记录及成绩评定册
（理工类）
论文题目小功率直流电动机调速系统设计学生姓名
学号
所在学院控制工程学院
专业电气工程及其自动化
班级电气2008级班
指导教师伍瑾斐（讲师）
二零一一年六月
成都信息工程学院教务处制
使用说明
一、此册中各项内容为学校对本科毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人按指定格式认真填写；
二、指导教师、评阅教师、答辩小组记分均为百分制（无小数点，四舍五入），学院答辩委员会成绩为五级制（优(>=90)、良(>=80、<90)、中(>=70、<80)、合格(>=60、〈70)、不合格(<60)）；
三、参加二辩的学生，根据学生具体情况，由各教学单位选择所需表格填写（表格包括指导教师、评阅教师、答辩小组评阅表）并附于最后；
四、本科毕业论文（设计）工作完成后，由各学院办公室组织将论文（设计）和此册等资料装入专用档案袋中，放入学院资料室保存。

本科毕业论文（设计）任务书题目小功率直流电动机调速系统设计
题目来源□科研项目□生产实践
□自选题目■其他
题目
类型
□理论研究□科学实验
■设计开发□其他
选题背景及目的
直流电机调速系统最常用的方式是调节电枢电压达到调速目的，其核心技术是脉宽调制技术（Pulse Width Modulation），因其工作方式是控制驱动器件工作在开关模式，使输出平均电压与占空比成正比，可以达到近似线性输出，所以相比传统的电枢回路串电阻调速方式具有无极调速和节能高效的优点。

在现代化的各种电气传动设备中，小功率直流电机应用相当广泛，对其节能和高精度要求则更为严格，需要有性能优良的调速系统与其配合工作。

采用PWM控制技术构成的无级调速系统，起停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定等特点。

因此，对基于PWM的小功率直流电机调速系统进行设计具有较好的实用性。

工作任务及要求主要工作内容包括：
1、PWM调速系统方案简述；
2、主电路元器件选型，绘制相应电路图；
3、驱动电路和控制电路设计，绘制出总电路原理图；
4、编写软件，实现电机的速度控制；
5、设计PCB电路板，制作出本设计实物；
6、测试调速效果并对结果进行分析；
7、提出设计方案改进意见。

8、撰写论文。

以上内容由指导教师填写
学院
审核
年月日
本科毕业论文（设计）开题报告题目模拟路灯控制系统的设计（以下红色内容仅供写法参考）
课题研究的背景与意义：
时代的发展离不开能源的消耗。

随着当今世界经济的发展，人们对于能源的需求愈加强烈，能源的消耗已经呈几何级数的增加。

在党的十七大上，胡锦涛总书记提出了科学发展观，倡导人与自然和谐发展。

随着当今世界科学的进步，科学研究的重心正倾向于此，普通民众的节能观念也越来越强，节能电池、节能车、节能住宅等等已经成为当今科学的热点。

对于当今能源缺乏的现状，为了节能的要求，实现路灯的节能控制是必不可少的，这就需要有优秀的解决方案。

路灯的节能调节我们可以从三部分考虑：第一，特定情况需要固定设定路灯的开关灯时间，使其在规定时间内一直保持亮度，这是传统路灯控制模式，也是本设计必不可少的控制模式；第二，通过外部环境亮度变化自动调节开关灯时间，并在此基础上嵌入检测环节。

在外部亮度变暗时自动实现路灯点亮（必要条件一），当传感器检测到有物体经过时自动实现路灯点亮（必要条件二），当必要条件一与必要条件二同时满足时，路灯点亮，且当相邻路灯的检测装置检测到物体经过时，之前亮的路灯自动熄灭，如此循环往复，实现路灯的节能控制；第三，通过信号调节技术实现对每个路灯的亮度变化手动调节，不同的路段，不同的天气状况等等对于路灯的亮度要求是各不相同的，将各个路灯根据实际情况设定亮度可以有效实现节能控制。

在本设计中，固定的开关灯时间可以通过DS1302芯片配合单片机实现控制，它是一款可以实现自动定时的常用芯片，可以满足“部分一”的要求；外部环境亮度的检测可以用光敏电阻配合电位器及放大器LM324完成功能，检测使用的传感器可以选用光电开关，逻辑功能的实现可以通过程序完成，如此，可以满足“部分二”的要求；亮度调节的核心技术是脉宽调制(Pulse Width Modulation)控制技术，该技术通常简称为PWM控制技术。

PWM脉冲信号控制驱动器件的开断，占空比的变化来调节输出的平均功率，在很大程度上节约了电能，每个路灯的独立控制可以通过程序完成，如此，可以满足“部分三”的要求。

实现上述整体的控制后，城市路灯的能耗将有明显下降，既可以实现路灯的基础功能，又有益于节约型社会，对于目前国家提出的节能减排具有积极意义。

主要研究思路和方法：
模拟路灯控制系统的设计以单片机STC89C52RC控制为核心，通过时钟芯片（DS1302）产生实时时钟信号，通过单片机控制采样，对两个路灯进行定时开关灯控制；信号输入包括光敏总控部分根据天气明暗（光敏电阻采集光强信号）输入给单片机的开关信号、光电开关输入给单片机的路面检测信号、恒流源检测部分输给单片机的亮度检测信号；串口通信是为了帮助STC单片机实现程序的下载；按键输入是为了方便进行控制，包括四个按键，作用分别为“切换界面”、“选择调整”、“+1”、“-1”；显示部分采用液晶LCM1602B进行显示，它包括接电、控制、数据总线等十六个接口，显示内容包括路灯定时时间、控制路灯亮度的PWM 的占空比、路灯工作模式等；信号报警主要是当路灯在需要亮的情况下没有工作，则由单片机输出高电平信号启动声光报警装置；路灯驱动部分即恒流源部分，可通过单片机输出的PWM信号调节路灯亮度，当工作于光敏控制方式时，需要配合检测模块共同实现，检测模块由漫反射光电开关进行实现。

在以上所有条件与单片机配合工作时，实现路灯的启动及控制，LED工作。

系统工作框图如下图所示：
一、硬件部分：
本设计硬件部分分为十个模块。

（1）单片机最小系统模块，采用经典配置。

（2）为实现程序下载需要串口模块，采用电平转换芯片MAX232实现。

（3）为实现通过环境亮度调节开关灯需要光敏总控模块，采用光敏电阻作为检测元件，配合电位器及比较器LM324实现此控制。

（4）为配合光敏总控模块控制两个路灯需要电源总控模块，通过NPN三极管9013配合直流5V继电器实现此控制。

（5）为实现光敏控制环境下检测物体功能需要光电检测模块，通过反射型光电开关完成此功能。

（6）为实现实时时钟控制路灯需要外部时钟模块，通过实时时钟芯片DS1302实现此控
制。

（7）为实现路灯亮度的调节功能需要恒流源模块，通过直流5V继电器配合具体电路实现此控制，此模块有两个，并相应配有亮度检测电路，配合其他功能实现。

（8）为确保正常运行需要声光报警模块，通过NPN三极管9013及LED、蜂鸣器配合实现此控制。

（9）为实现方便控制的功能需要按键模块。

共四个。

（10）为实现显示功能需要液晶显示模块，通过液晶LCM1602B实现。

二、软件部分
在主程序下，分别编写了如下子程序：外部时钟（DS1302）程序、PWM调节控制程序、按键扫描程序、液晶显示程序等。

本设计将实现模拟路灯的定时开关灯、根据交通环境情况亮灭、路灯亮度调节、声光报警、液晶显示控制等基本功能。

工作进度安排：
2009年11月01日——2009年11月10日：准备撰写开题报告；
2009年11月11日——2009年11月21日：设计前期资料收集；
2009年11月22日——2009年11月30日：完成开题报告，并准备翻译3000字英文文献；2009年12月01日——2009年12月15日：设计各模块电路原理图；
2009年12月16日——2009年12月31日：对各模块电路原理图进行软件仿真，并通过面包板搭建电路进行模拟；
2010年01月01日——2010年01月10日：确定设计原理图，绘制电路PCB；
2010年01月11日——2010年01月20日：选购元器件；
2010年01月21日——2010年02月31日：进一步确定原理图，检查3000字中英文翻译。

2010年03月01日——2010年03月10日：腐蚀并焊接电路板；
2010年03月11日——2010年03月20日：加电调试焊接好的硬件；
2010年03月21日——2010年03月25日：绘制程序流程图；
2010年03月26日——2010年04月06日：程序设计；
2010年04月07日——2010年04月30日：软硬件联调；
2010年05月01日——2010年05月10日：方案改进；
2010年05月11日——2010年05月20日：论文初稿；
2010年05月21日——2010年06月05日：论文定稿；
2010年06月06日——2010年06月10日：准备答辩。

（以上内容由学生在教师指导下填写）学生签字：年月日指导教师
审核意见签名：年月日
本科毕业论文（设计）指导工作记录
1 时间：2009年11月1日——2009年11月8日
问题：对选题意义不明确，不了解当前路灯系统发展实际背景。

解决方法：查阅相关文献资料，在网上搜索现代路灯控制的应用情况。

布置任务：进图书馆搜索、查阅中文及英文相关文本资料。

2 时间：2009年11月9日——2009年11月15日
问题：图书馆里关于路灯控制及发展的资料较少。

解决：在查阅图书馆资料的同时不能放过网络资源。

布置任务：收集资料撰写开题报告并做好时间安排。

3 时间：2009年11月16日——2009年11月22日
问题：时间安排是否合适。

解决方法：要按自身的学习能力安排，并保证联调及论文写作时间。

布置任务：查阅资料并完成3000字中英文翻译。

4 时间：2009年11月23日——2009年11月29日
问题：3000字英文翻译的中文格式有问题。

解决方法：按要求重新调整格式。

布置任务：定稿开题报告及中英文翻译，开始设计各个工作模块的电路原理图。

5 时间: 2009年11月30日——2009年12月13日问题：检测模块的选型问题。

解决方法：为避免干扰，建议选择光电开关。

布置任务：继续设计原理图。

6 时间：2009年12月14日——2009年12月20日
问题：光敏总控模块理论上不够稳定。

解决方法：改用光敏电阻配合放大器LM324设计光敏总控模块。

布置任务：为验证原理图可行性，对原理图进行软件仿真。

7 时间: 2009年12月21日——2009年12月27日
问题：电路仿真软件EWB的使用问题。

解决方法：在图书馆借书，学习使用电路仿真软件EWB。

布置任务：对仿真通过的电路，通过面包板搭建电路，继续验证。

8 时间：2009年12月28日——2010年1月3日
问题：继电器的使用问题。

解决方法：在图书馆查阅相关资料，学习继电器的使用。

布置任务：完善并确定原理图。

开始绘制PCB。

9 时间：2010年1月4日——2010年1月10日
问题：电路板设计软件PROTEL 99SE的使用。

解决方法：查阅相关资料，学习使用电路设计软件。

布置任务：完成设计电路的PCB。

10 时间：2010年1月11日——2010年2月31日
问题：PCB中飞线较多，不够美观。

解决：较大单面板飞线不可避免，但需注意应使飞线两端口拉近距离。

布置任务：开始选购设计所需的元器件，并保存好收据，在假期对原理进一步熟悉确认，对开题报告及中英文翻译进行进一步校对。

11 时间：2010年3月1日——2010年3月14日
问题：部分器件的价格问题。

解决：应多方打听价位，建议部分所需器件可以联合同学一起在网上购买。

布置任务：腐蚀电路板，开始搭建硬件并对整机硬件进行调试。

12 时间：2010年3月15日——2010年3月21日
问题：液晶无法工作。

解决方法：除去液晶15脚限流电阻并查阅资料学习液晶使用。

布置任务：继续调试硬件电路，确定硬件无误。

13 时间：2010年3月22日——2010年3月28日
问题：恒流源一工作不稳定。

解决方法：更换三极管，注意限流电阻的大小及二极管的质量。

布置任务：完成硬件调试并绘制程序流程图。

14 时间：2010年3月29日——2010年4月4日
问题：“环境亮度自动开关灯”与“定时开关灯”的优先级问题。

解决方法：明确两个“工作模式”。

布置任务：编写程序。

15 时间：2010年4月5日——2010年4月11日
问题：液晶显示汉字的程序设计。

解决：为节约单片机内存，建议以英文代替汉字。

布置任务：逐个模块进行软硬件联调。

16 时间：2010年4月12日——2010年4月25日
问题：恒流源模块依然出现工作不稳定问题，且报警电路也出现问题。

解决：各模块在电路板上距离过近，硬件修改也过多，建议重新绘制PCB，重新布线，可以避免不必要的问题的发生。

布置任务：尽快完成软硬件联调。

17 时间：2010年4月26日——2010年5月9日
问题：报警电路不够理想，有“光”无“声”。

解决：建议在单片机P2.4口接一个上拉电阻到VCC，以提高单片机的驱动能力。

布置任务：对系统进行进一步调试，以期达到最佳效果。

18 时间：2010年5月10日——2010年5月23日
问题：已经调好的模块由于疏忽操作出现小问题。

解决：对设计实物进行加固，以保证其运行的稳定性和安全性。

建议将实物演示过程拍成DV。

布置任务：整理资料，撰写论文。

19 时间：2010年5月24日——2010年6月5日
问题：论文内容不够充实，格式不够标准。

解决：总结之前的工作，把握大体，注意细节，充实内容，参阅学校给出的模板，修改格式，并及时根据导师的反馈意见对论文做修改。

布置任务：监督论文写作进展，并不断给出论文修改意见，制作答辩PPT。

学生签名：教师签名：年月日
（注：不足请附页）
本科毕业论文（设计）中期检查记录
学生填写前期工作
小结
指导情况
□指导教师坚持每周指导，认真负责，要求严格
□指导教师指导不够，要求欠严格
学生签名年月日
指导教师填写对学生任务
完成情况的
评价
□按计划完成预定的工作内容
完成质量：□好□一般□差
□未按计划完成预定的工作内容，主要原因：
指导情况
□坚持每周指导，学生积极寻求和接受指导
□学生寻求和接受指导主动性不够
教师签名年月日
学院中期检查小组填写对学生学习
的评价
□按计划完成预定的工作内容
完成质量：□好□一般□差
□未按计划完成预定的工作内容
对指导教师
工作的评价
□坚持每周指导，认真负责，要求严格。

□坚持每周指导。

□未坚持每周指导。

检查结果及
下一步
工作要求
检查小组负
责人签字
年月日。