基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计_毕业设计论文
基于单片机的直流电机速度控制系统毕业论文
学校代码10722学号分类号密级公开本科毕业论文（设计）题目：基于单片机的直流电动机的控制(中、英文）Control of DC motor based on SCM作者姓名：专业名称：电气工程及其自动化学科门类：工科指导教师：提交论文日期：二0一四年五月成绩评定：摘要随着微电子和计算机技术的发展，直流电机的要求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，并在国民经济各个领域都有应用。
研究直流电机的控制系统,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义.因为单片机具有集成度高、处理功能强、可靠性好、结构简单、价格低廉、易于使用等优点，所以论文采用51系列单片机进行控制系统的设计，由硬件设计和软件设计两部分组成。
其中，硬件设计主要包括单片机最小系统、键盘控制模块、直流电动机驱动模块、复位电路模块、晶振电路模块等功能模块的设计。
软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序,最终实现对直流电机转动方向及转动速度的控制。
系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。
关键词：直流电动机；转速控制；方向控制AbstractAlong with the development of microelectronics and computer technology, the requirement of the dc motor’s quantity grows day by day，it is widely used in printers，electric toys and other consumer products as well as the numerical control machine tools, industrial robots，medical equipment and other mechanical and electrical products，and applied in all professions and trades of the national economy。
基于单片机的直流电机控制系统设计毕业设计论文
毕业设计（论文）说明书课题名称：基于单片机的直流电机控制系统设计院系专业班级学号姓名指导教师2012 年 5 月 20 日摘要电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产、国防、医疗卫生、交通运输和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品中，都大量使用着各种各样的电动机。
电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。
本设计实现了对电动机的简单控制，也就是指对电动机进行启动、制动和正反转控制。
本设计采用了单片机STC89C52与PC串行实现通信，由于单片机输入、输出电平是TTL 电平，而PC机配置的是RS232标准串行接口，两者的电气规范不一致，因此要完成单片机与PC机的数据通信，必须对单片机输出的TTL电平进行电平转换。
采用的转换电平芯片为MAX232。
设计中采用STC89C52微处理器及其RS232通信接口、键盘、12864液晶显示器等外围电路，构成一台直流电机开环在线控制系统。
设计中采用PWM调制技术，实现对直流电机速度的调制，并通过串口实现上位机的在线控制。
系统实现了在线调速、正转、反转、加速、减速、停止等多种功能，并能实时显示、键盘设置等，具有一定的实际应用价值。
关键词：单片机电平转换直流电机在线控制PWM调制AbstractMotor as the main electromechanical energy conversion device, its application has been throughout all areas of the national economy and people's daily life.Both in industrial and agricultural production, national defense, medical and health, transportation and office equipment, or in the daily life of household appliances and consumer electronics products, extensive use of various motor.Motor speed control using simulation method, the motor control application more simple.The design and implementation of simple controlling motor, also refers to the motor starting, braking and reverse control.The design introduced AT89C51 single-chip serial communication with the PC method, as the single-chip input and output level is TTL level, and PC-standard configuration is a RS232 serial interface, both the electrical specifications are inconsistent, Therefore to complete PC-SCM and data communications, the need for single-chip output TTL level to level translators. Used in chip-level conversion for the MAX232. Applied to the design of STC89C52 microprocessor and RS232 communication interface, keyboard, 12864 LCD peripheral circuit, constitute a dc motor control system online.Applied to the design of PWM technology to realize the dc motor speed regulation, and through a serial port realize PC online control. The online speed regulation system, are turning, inversion, accelerate, slowing down, stop and other functions, and can real-time display, keyboard Settings, it has certain practical application value.Keywords: single-chip serial communication Level Translators Dc motor Online control PWM technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论............................................................... - 1 -1.1直流电机概述 (1)1.2单片机概述 (1)1.3脉宽调制（PWM）技术 (2)1.4课题任务及工作内容 (3)2 单片机直流电机控制系统总体设计方案................................. - 4 -2.1设计思路 (4)2.2方案论证与比较 (4)2.3系统组成 (5)3 单片机直流电机控制系统硬件设计..................................... - 6 -3.1系统硬件结构 (6)3.2系统单元电路设计 (6)3.2.1 单片机最小系统电路........................................ - 6 -3.2.2 独立式键盘电路............................................ - 7 -3.2.3液晶显示模块.............................................. - 7 -3.2.4 蜂鸣器电路................................................ - 8 -3.2.5 电源电路.................................................. - 8 -3.2.6 串口通信电路.............................................. - 9 -3.2.7 电机驱动电路............................................. - 10 -4 单片机直流电机控制系统软件设计.................................... - 11 -4.1软件总体结构 (11)4.2系统模块程序设计 (12)4.2.1初始化模块程序........................................... - 12 -4.2.2键盘扫描模块程序......................................... - 13 -4.2.3液晶显示模块程序......................................... - 15 -4.2.4串口通信模块程序......................................... - 15 -4.2.5电机调速模块程序......................................... - 17 -5 系统测试.......................................................... - 18 -5.1测试准备 (18)5.1.1 硬件环境................................................. - 18 -5.1.2 软件环境................................................. - 18 -5.1.3 测试项目................................................. - 18 -5.2测试过程 (18)5.3测试结果 (19)结束语............................................................... - 21 - 致谢................................................................. - 22 - 参考文献............................................................. - 23 - 附录................................................................. - 24 -1 绪论1.1 直流电机概述在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
直流电机转速分段pid控制的单片机实现_学位论文
摘要本设计采用微控制器AT89S52完成小型直流电机转速的采集、计算、显示、键盘设定等功能。
并将非均匀采样情况下的增量式积分分离PID控制算法应用于直流电机的PWM调速，实现了对电机转速的测量和分段控制，解决了通常低采样周期时系统的超调问题。
在设计过程中主要包括了以下两个方面的内容：一是直流电动机调速理论的研究及其控制器的理论设计，二是控制电路的仿真和硬件设计。
设计结果表明采用分段PID控制具有算法简单快速性能好动态恢复特性快的特点。
对调速系统的研究及以后同类系统的设计开发提供了一定的参考。
关键词：直流调速系统；PID控制；AT89S52；PWMAbstractThis design uses microcontroller AT89S52 to complete performances such as sampling，calculating，displaying，and keyboard setting of rotational speed for small DC electromotor. Under situation of non-uniform sampling，the increment type integral separation PID control algorithm has been applied in the PWM speed regulation for DC electromotor，which can realize measuring and sectional controlling of the electromotor rotational speed，and has solved the general overshoot problem with low sampling period. The paper mainly includes two aspects. The first aspect is the principle research in the speed regulation system of DC electromotor and design of it. The second aspect is simulation of circuit and hardware design. The results of design have indicated that，with sectional PID controller，the system has features including simple algorithm，good rapidity，fast dynamic recovery performances. The paper offers some consults for researching system of speed regulation and design of similiar system.Key words DC speed regulation system; PID control; AT89S52; PWM目录1 绪论 (1)1.1 课题来源及研究背景 (1)1.2 直流电动机的发展与现状 (2)1.3 直流电机调速系统 (3)1.4 数字PID技术概述 (4)1.5 本文内容及章节安排 (5)2 直流电机转速分段PID控制的单片机实现方案 (6)2.1 整体方案设计 (6)2.1.1 系统结构方案 (6)2.1.2 转速测量方案 (6)2.1.3 电机驱动方案 (7)2.1.4 键盘显示方案 (7)2.1.5 PWM软件实现方案 (8)2.2 系统原理框图设计 (8)2.3 本章小结 (9)3 硬件系统模块组成与电路分析 (10)3.1 速度测量电路设计 (10)3.1.1 转速/频率转换电路的设计 (10)3.1.2 脉冲滤波整形电路的设计 (11)3.2 电机驱动电路的设计 (11)3.3 LCD显示电路与单片机的接口设计 (12)3.4 按钮控制电路设计 (13)3.5 本章小结 (14)4 系统程序设计及实现 (15)4.1 系统总程序框图设计 (15)4.2 系统各部分子功能程序设计 (16)4.2.1 电机转速测量程序设计 (16)4.2.2 键盘程序设计 (18)4.2.3 LCD显示子程序的设计 (19)4.3 PWM信号的单片程序实现 (21)4.4 本章小结 (21)5 数字PID及其算法的改进 (22)5.1 PID控制基本原理 (22)5.2 三个基本参数Kp，Ti，Td在实际控制中作用研究 (27)5.3 PID算法的改进“饱和”作用的抑制 (28)5.4 PID控制算法的单片机程序实现 (31)5.5 本章小结 (31)6 系统的调试过程与测试 (32)6.1 转速度测量部分调试 (32)6.2 PID各项系数赋初值 (33)6.3 实验调试和确定PID算法各项系数 (34)6.3.1 赋初值调试分析 (34)6.3.2 修改PID各项系数值调试分析 (35)6.3.3 PID各项系数值的确定 (35)6.4 本章小结 (35)结论 (36)社会经济效益分析 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录Ⅰ符号表 (40)附录II 元器件清单 (41)附录Ⅲ单片机程序 (42)附录Ⅳ硬件原理图 (52)附录Ⅴ PCB图 (53)1 绪论1.1课题来源及研究背景目前见到的许多关于直流电机的测速与控制中虽然能实现直流电机的无级调速，但还存在一些问题如无法与计算机直接接口许多较为复杂的控制算法无法，在不增加硬件成本的情况下实现控制器的人机界面不理想。
PIC单片机控制直流电机转速毕业设计
基于PIC18F458的直流电动机PWM调速控制系统设计张杰(甘肃农业大学工学院学院农电班06级)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，一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。
本文设计是一套基于PIC单片机的直流电机控制器，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PIC16F458单片机为核心的硬件构成，对键盘电路、测量电路、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、减速和显示等功能。
利用PIC系列芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，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。
关键词:直流电机，PIC单片机，速度控制Abstract Nowadays，automatic control systems have been widely used and developed in Every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems DC drives become more and more important in modem Production. For a long time，DC motor has Possessed the main role in the areaof electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range，besides，its control Performance excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments，such as CNC and industrial robot. As the scale of Production becomes larger and larger，the demand and requirements become higher and higher ,so the research on improving the DC controlling system behavior has important sense.This design is a system of DC motor multiple speeds Based on PIC MCU is designed，as its necessary test equipment. It finished the total Project design of system and model selection .The hard ware and software design of the system according to the Preceding solutions are discussed detailed. For the hardware Part after a dissertation on the whole design，the core hardware of the control system is the PIC MCU，the Paper introduced the details of some hardware Problem，including input circuit of keyboard，measure circuit，display circuit and so on .The method of software Planning for it is also discussed. For the software Part，with the Introduction of modular design concept some Procedure flow charts of main Program subroutine are offered. The Paper designs the software which achieves the functions，such as install Parameters，download Parameters，startup，stop accelerate and decelerate. This new family of PIC enables cost-effective design of controllers for DC motors which can fulfill more conditions，consisting of fewer system component，lower system cost and increased Performances.Aiming at the characteristic of bed environment and serious disturbance，many kinds of software and hardware technology are applied to improve systematic anti-interference ability，which comprehensively improve systematic dependability and Practicability.It has been Proved by experiments that this system can make the high Precise and multiple speed motor control come true. Stepping out the Performance index is realize Now this system hasbeen Put into experiment.Keywords DC Motor ; PICMCU，Speeds Control1 绪论1.1 引言当今，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，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航天航空、医疗卫生、商务与办公设备、还是在日常生活中的家用电器都大量使用着各式各样的电气传动系统，其中许多系统有调速的要求:如车辆、电梯、机床、造纸机械等等。
直流电机速度PID控制系统设计毕业论文（设计）.doc.doc
序号（学号〉： 161240303长春大学 毕业设计（论文）直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要：针对现有的直流电机控速难的问题，本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器，搭载了L298n为电机驱动，通过霍尔元件进行测速，通过按键控制电机的转动方向和转动速度，并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测，通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制，并且可以显示出当前电机的转速。
关键词：单片机；PID算法；直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机，俗称马达，在现实生活中，我们处处都可以见到电机的身影，小到小学生玩的电动四驱车，大到炼钢厂用的滚动罐，这些都是电机家族的成员。
(完整版)基于单片机的直流电机调速系统毕业设计论文
论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。
另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到AD转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。
在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。
关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算The Design of Direct Current Motor speedRegulation System Based On SCMChenliSchool of Information and EngineeringAbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and目录1. 引言 (1)1.1开发背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3研究方法 (2)2. 总体设计概述 (2)2.1总体硬件电路设计 (2)2.1.1系统总体设计框图 (2)2.1.2 8051单片机简介 (3)2.1.3单片机系统中所用其他芯片选型 (4)2.2PWM信号发生电路设计 (7)2.2.1 PWM的基本原理 (7)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (9)2.3功率放大驱动电路设计 (10)2.3.1芯片IR2110性能及特点 (10)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (11)2.4主电路设计 (11)2.4.1 延时保护电路 (11)2.4.2 主电路 (11)2.4.3 输出电压波形 (13)2.4.4系统总体电路图 (14)2.5测速发电机 (15)2.6滤波电路 (15)2.7AD转换 (15)2.7.1芯片选型 (15)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (16)3.系统软件部分的设计 (16)3.1PI 转速调节器原理图及参数计算 (16)3.2系统中的部分程序设计 (17)3.2.1主程序设计 (17)3.2.2 PI控制算法子程序设计 (18)4. 系统调试 (19)4.1软件调试 (19)4.2系统仿真 (20)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1. 引言1.1开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
基于单片机的直流电动机转速控制系统设计
河南机电高等专科学校毕业设计（论文）基于单片机的直流电动机转速控制系统设计系部: 自动控制系专业: 电气自动化技术班级: 自111 班姓名:学号:指导老师: 田效伍二零一四年四月摘要近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。
本设计以AT89S52 单片机为控制核心，按照控制要求，自动地对直流电机的转速进行控制。
特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。
最后进行软件编程、调试。
本数字化直流调速系统实现了电机转速的调节，并具有结构简单，控制精度高等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代生产的需要。
关键词：单片机控制；速度检测；速度控制ABSTRACTAs the fast development of microcomputer, AC/DC speed control system for digitization has reached the applied stage overseas. Since the hardware circuit of digital control system centered by microprocessor possesses the advantages that it has higher standardization and lower cost, and it doesn ' t be influenced by temperaturedrift of devices. Single chip computer has been becoming theocrat of factory automatic and all kinds of controlling field because of its good function, small volume ,and good reliability .Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In every aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.This design is based with AT89S52 single chip computer and controls automatically the rotational speed of the direct current electric machinery. which has the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer; and finally put through the software programmer, testing and computer simulation. The result of real time control indicates that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed. This system also has the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread. In addition, its entire performance index is better than analog DC speed control system. As a result, the digital DC speed control systemcould be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.Keywords: Single chip microcomputer control system ；check the rotational speed；control the rotational speed目录1绪论1.1选题背景1.2选题的科学依据、意义1.3选题的研究内容 22直流调速控制电路设计 52.1控制电路总体设计 52.2控制器电路设计2.2.1时钟电路设计72.2.2A/D 转换电路设计2.2.3D/A 转换电路设计2.2.4人机界面电路设计2.2.5 触发电路设计2.2.6 报警电路设计25 2.2.7 电源电路设计263直流调速控制主回路设计273.1三相桥式全控整流电路设计273.2反馈传输电路设计293.3保护电路设计304系统的软件设计334.1系统软件程序设计334.2PID 的控制算法设计345系统的抗干扰措施395.1 系统中系统的抗干扰设计395.2系统的抗干扰措施主要方面395.2.1 供电系统的抗干扰措施395.2.2过程通道的抗干扰措施39参考文献40致谢41附录42第 1 章绪论1.1选题背景在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计本科毕业论文设计
本科毕业论文基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
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涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于单片机的直流电机转速测控系统设计大学论文
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (1)引言 (1)1总体设计方案 (2)1.1设计思想及结构框图 (2)1.2 PID算法及PWM调速原理简介 (2)2硬件设计 (4)2.1控制器模块设计 (4)2.2电机驱动模块设计 (5)2.3速度采集模块设计 (6)2.4显示电路模块设计 (7)2.5键盘电路模块设计 (8)2.6电源模块设计 (10)3软件设计 (10)3.1程序流程 (10)3.1.1 主程序图 (10)3.1.2 定时程序流程 (12)3.1.3 键盘程序流程 (12)3.1.4 显示程序流程 (14)3.2 PID算法实现 (16)4系统仿真 (16)5结论 (17)附录 (18)参考文献 (25)致谢 (26)基于单片机的直流电机转速测控系统设计基于单片机的直流电机转速测控系统设计摘要：电机转速控制在运动控制系统中占有重要的位置，在其众多控制算法中，模拟PID控制因为参数整定方便且能够满足一般控制要求而在过去被广泛使用。
但由于其在参数整定后固定不变的局限性，数字PID技术发展起来，它不仅能实现模拟PID的控制作用，而且具有可靠性高，算法灵活的优点。
本设计以AT89C51单片机为控制核心，用PWM调制技术和数字PID控制作为基本算法来实现对电机转速的控制。
同时采用128×64LCD显示器和矩阵键盘，利用光电传感器来实现对直流电机转速的测量，将测量结果反馈给单片机来实现转速的闭环控制。
关键词：单片机；PWM；数字PID；矩阵键盘The Design of DC Motor Speed Control System Based on SCMAbstract: Motor speed control occupies an important position in the motion control system, in the most control of algorithm, simulation of PID control for parameter setting is convenient and can meet the general control requirements and widely used in the past. But because of the limitation in the fixed after parameter tuning, digital PID technology developed, it can not only realize the control function of PID simulation, but also has advantages of high reliability, flexible algorithm.The design of AT89C51 microcontroller as the control core, using the PWM modulation and the digital PID control as the basic algorithm to realize the control of the motor speed. At the same time, using the 128 ×64LCD display, keyboard matrix and Photoelectric sensor to realize the measurement of the speed of DC motor. In the meanwhile, the measurement results will be feedback to the microcontroller to realize the speed of closed-loop control. Keywords: Microcontroller; PWM; Digital PID; Closed loop control引言21世纪，科学技术飞速发展，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
PIC单片机控制直流电机转速毕业设计
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汇报人：
目录 /目录
01
PIC单片机介 绍
02
直流电机介绍
03
PIC单片机控 制直流电机转 速的原理
04
系统实现
05
毕业设计总结 与展望
01 PIC单片机介绍
PIC单片机的特点
体积小，功耗低 速度快，处理能力强 集成度高，功能丰富 易于编程，开发周期短 应用广泛，适用于各种控制系统
按照结构分类：有刷直流电机、无刷直流 电机
按照用途分类：驱动直流电机、控制直流 电机、调速直流电机、伺服直流电机
按照转速分类：高速直流电机、低速直流 电机
按照功率分类：大功率直流电机、小功率 直流电机
按照控制方式分类：开环控制直流电机、 闭环控制直流电机
直流电机的应用
Байду номын сангаас
工业自动化： 用于控制生产 线、机械臂等
PIC单片机的作用： 通过控制电枢电 流的大小来控制 转速
调速方法：通过 改变电枢电压或 电枢电流来改变 转速
调速效果：可以 实现平滑、稳定 的调速效果
PIC单片机PWM输出控制直流电机转速
PIC单片机：一种 微控制器，用于控 制各种电子设备
PWM输出：一种 脉冲宽度调制技术， 用于控制直流电机 转速
软件编程与调试
调试工具：串口调试助手 编程环境：Keil uVision5 编程语言：C语言
程序结构：主程序、子程序、 中断服务程序
调试步骤：编译、链接、下 载、运行、调试
调试技巧：断点设置、单步 执行、变量观察、堆栈跟踪
系统测试与优化
基于单片机的直流电动机转速控制系统设计
基于单片机的直流电动机转速控制系统设计直流电动机是一种常用的电机类型，广泛应用于工业自动化控制系统中。
其转速的控制对于系统的稳定运行至关重要。
本文将基于单片机设计一个直流电动机转速控制系统，并分析其工作原理和关键技术要点。
一、系统设计原理直流电动机转速控制系统的基本原理是根据电动机的转速反馈信号来调节电机的驱动电压，以达到控制电机转速的目的。
在系统设计中，通过单片机来实现电机转速的控制和监测。
系统设计的基本流程如下：1.采集电机转速信号：通过连接速度传感器或编码器，可以实时采集到电动机转速的信号。
2.信号处理：通过单片机的输入端口将采集到的电机转速信号输入到系统中，经过滤波和放大等预处理后，得到可靠的转速反馈信号。
3.转速控制算法：根据转速反馈信号和设定的目标转速，通过单片机控制算法计算出电机的驱动电压，并输出控制信号。
4.驱动电路设计：通过PWM（脉冲宽度调制）技术将单片机输出的控制信号转换为合适的驱动电压，送入直流电动机。
5.反馈控制：将驱动电压传递给直流电动机后，通过转速反馈信号不断调整驱动电压，使得电机的转速逐渐接近目标转速，并保持在一个稳定的范围内。
二、系统设计关键技术要点1.速度传感器的选取：选择合适的速度传感器能够提供准确的转速反馈信号，常见的速度传感器有磁编码器、光电编码器等。
2.信号处理电路设计：对采集到的转速信号进行滤波和放大等预处理，以保证信号的稳定性和可靠性。
3.转速控制算法设计：通过单片机程序实现控制算法，如比例积分控制（PID）算法，以实现转速的精确控制。
4.驱动电路设计：采用PWM技术来实现电机驱动，通过单片机输出的控制信号调整PWM占空比，从而实现驱动电压的调节。
5.系统稳定性设计：在转速控制过程中，需要考虑转速的变化对系统稳定性的影响，并做出相应的控制策略，如过零检测等。
三、系统应用基于单片机的直流电动机转速控制系统广泛应用于各种需要精确控制转速的工业自动化领域，如机械加工、输送带控制、纺织印染、机器人等。
基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文
太原理工大学继续教育学院毕业论文单片机控制直流调速系统作者姓名所属系部导师姓名及职称专业班级论文提交日期摘要近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。
由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。
本文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。
特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。
最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。
实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。
关键词：单片机双闭环直流调速系统数字方式目录第1章绪论 (1)第二章方案论证 (3)第三章直流调速控制系统 (5)3.1单片机部分的组成 (5)3.1.1时钟电路 (7)3.1.2复位电路 (8)3.1.3存储器 (8)3.1.4外部中断源 (9)3.1.5定时器/计数器 (11)3.2 单片机的扩展 (12)3.2.1程序存储器的扩展 (13)3.2.2数据存储器的扩展 (14)3.2.38279可编程键盘/显示器 (16)3.2.4模拟量与数字量的转换 (24)3.2.5采样和保持 (28)第四章PID的控制算法 (32)4.1PID控制规律及其基本作用 (32)4.2控制算法的实现 (33)第五章直流调速系统的主电路设计 (36)5.1直流电动机的调速方法 (36)5.2整流电路 (37)5.3触发电路 (38)第六章软件设计 (42)7.2 系统仿真结果的输出及结果分析 (49)第七章系统的抗干扰技术 (46)第八章直流调速系统的保护 (49)总结 (51)辞谢 (53)参考文献………………………………………………….第2章系统方案选择和总体结构设计2.1调速方案的选择2.1.1系统控制对象的确定本次设计选用的电动机型号Z2-32型，额定功率1.1KW，额定电压230V，额定电流6.58A,额定转速1000r/min, 励磁电压220V,运转方式连续。
单片机控制直流电机调速系统设计论文--大学毕业设计论文
单片机控制直流电机调速系统设计摘要随着社会的发展，电机可调速广泛的应用于工农业、交通运输业以及我们的日常生活。
早起的电机调速主要基于模拟电路的调速。
模拟电路的设计一方面难度大、调试复杂，另一方面加之元器件易老化，这对于调速系统广泛普及起到一定的制约作用。
随着电力技术、微处理器技术、自动控制技术的发展，使得PWM脉宽调制技术得到空前的发展。
本系统的设计正是PWM脉宽调制技术在直流电机调速的应用。
研究这一技术，对于生产和生活有着积极意义。
本文首先对系统架构进行介绍，让读者从宏观上把握系统的设计思想。
然后分别介绍构成系统的各个模块的内容和选型。
接着介绍硬件电路的设计和软件程序的设计思想。
最后对系统的功能进行测试，并记录测试结果。
关键词PWM；微处理器；自动控制技术；Single chip microcomputer control dc motor speed controlsystem designAbstractWith the development of the society, adjustable speed motor is widely used in industry and agriculture, transportation, and our daily life. Getting up early is mainly based on the analog circuit of motor speed control. Analog circuit design on the one hand, difficult andcomplex debugging, aging, on the other hand, combined with the components for the speedcontrol system widely popularize played a role. As the electric technology, microprocessortechnology, the development of automatic control technology, the PWM pulse width modulation technology get unprecedented development. The design of this system is the PWM pulse width modulation technology in the application of dc motor speed control. Research the technology, has a positive meaning for production and life.This paper introduces the system architecture, let the reader from on macroscopic to grasp thedesign ideas of the system. Then introduced respectively constitute the content of each module and the choice of the system. Then introduces the design of hardware circuit and software program design thought. Finally test the function of the system, and record test results.Key wordsPWM；microprocessor；automatic control technology;绪论 (1)（一）本课题研究的背景及意义 (1)（二）本课题拟要解决的问题与预期达到的目标 (1)（三）本课题的行文结构安排 (2)一、系统架构与方案选择 (2)（一）系统架构 (2)（二）方案选择性 (3)二、硬件电路设计 (6)（一）单片机系统电路设计 (6)1.单片机最小系统电路设计 (6)2.液晶显示电路设计 (10)（二）电机驱动电路与光电计数电路设计 (11)（三）按键电路设计 (12)三、软件设计 (14)（一）软件总流程图 (14)（二）LCD1602程序设计 (15)四、系统测试 (17)（一）按键面板定义 (17)（二）系统测试 (17)五、结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)（一）本课题研究的背景及意义电气传动可以简单的分为两大类，第一类是直流电气传动，第二类是交流电气传动。
基于单片机的PID直流电机调速系统设计
基于单片机的PID直流电机调速系统设计在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
随着电子技术的飞速发展，以单片机为核心的控制系统以其优异的控制性能日益为工业所接受，在大、中、小过程控制中起重要作用。
该毕业设计的主要任务是以80C51单片机控制单元，利用成熟的PID算法实现直流电机速度的闭环控制，达到控制性能好，成本低的目的。
毕业设计内容要求如下：(1)基于单片机的控制模块设计(2)直流电机驱动模块设计(3)传感器数据采集模块设计。
(4)进行系统软件编程。
(5)要求能够输入指定的速度值、显示当前的速度值。
基于单片机的停车场车位统计和收费系统的设计伴随着经济的快速增长，汽车数量在逐日剧增。
停车场的相对短缺，使得停车场的管理收费问题凸现。
本毕业设计要求设计停车场车位统计和收费系统，要求以传感器进行车辆检测，具有停车场大门的开闭功能，实时显示车场的车位情况，以引导司机入库停车。
并将停车费用信息显示于停车场入口处，便捷停车费用的结算。
本毕业设计的主要内容：(1)传感器检测模块设计：采用红外传感器，安装在车场出入口，通过传感器模块检测到有车辆进出时，传送信号到AT89S52芯片上。
(2)大门控制模块设计：与红外检测模块协作，执行停车场大门的开闭功能。
(3)采用AT89S52单片机为处理核心：应用单片机来控制其他模块以实现对车辆的数目、状态等的加减计数和状态显示，并利用单片机中的定时系统对车辆进出的时间限制以及设定。
(4)键盘输入模块设计：通过4x4键盘(16个开关组成的行列阵)进行多种人工操作，包括显示、查询各类信息，修改收费标准，校准北京时间等。
(5)数码管显示模块的设计：实时显示停车场的空位数、停车费用等。
差动变压器式位移传感器参数化仿真分析实际工程中设计差动变压器式位移传感器时，最关心的是它的电磁性能，故对差动变压器式位移传感器的电磁性能进行仿真是其设计中至关重要的一个环节，而建立合理的仿真模型是实现仿真分析的关键。
直流无刷电机 pid调速 毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)
直流无刷电机 pid调速毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)导读：就爱阅读网友为您分享以下“毕业设计_基于单片机和PID算法的直流电机调速设计(原创)”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对92to 的支持!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PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，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PID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PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID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PID为基本控制算法，以AT89S51单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。
同时利用光电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。
在系统中采数码管显示器作为显示部件，通过2×2键盘设置P、I、D、V四个参数，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。
该系统控制精度高，具有很强的抗干扰能力。
关键词：数字PID；PWM脉冲；占空比；无静差调节AbstractIn the motion control system,the control of electromotor's rotate speed is of great importance,there are a lot of speed control arithmetics andmethods ,the analog PID control is one of the earliest developed control policies which has formed typical structure ,its parametric setting is convenient and it's easy to meet normal control's demand,but as the whole control process is fixed once the parameter has been set while practically the changes of those conditions like the system parameters and temperature of the environment prohibit the system from reaching its best control effect,so the analog PID controller barely has satisfied effect.With the development of computer technology and intelligent control theory ,the digital PID technology is thriving which can achieve the analog PID's control tasks and consists of many advantages like flexible control arithmetics and high reliability,it is widely used now.This design is based on the digital PID mentioned above as basic control arithmetic and AT89S51 SCM as control core,the system produces PWM impulse whose duty ratio is controlled by digital PID arithmetic to make sure the running of direct current machine's rotate speed.Meanwhile,the design uses photoelectric sensor to transduce the electromotor speed into impulse frequencyand feed it back to SCM,this process implements rotate speed's closed loop control to attain the purpose of rotate speed's astatic modulation.In this system, the 128×64LCD is used as display unit , the 4×4 keyboard sets those four parameters P、I、D、V and obverse and reverse control,after starting up,the display unit shows the electromotor's current rotate speed and runtime.The system has great control precision and anti-jamming capability.Keywords：digital PID；PWM impulse；dutyfactor；astatic modulation前言21世纪，科学技术日新月异，科技的进步带动了控制技术的发展，现代控制设备的性能和结构发生了翻天覆地的变化。
基于PID算法的直流电机转速控制系统的设计
基于PID算法的直流电机转速控制系统的设计摘要:提出了基于单片机的高精度直流电机控制转速的控制方案,以ATmega16单片机为核心,采用传感器与CPU定时/计数器配合来测速,采用键盘进行数据输入,通过编程实现了电机转速超限、报警等功能。
该装置可以应用于要求转速精确的电器产品中,使直流电机的各种潜在能力得到充分的发挥。
关键词:PID算法转速测量直流电机转速控制单片机与其它类型的电机相比,直流电机具有良好的起动性能,调速范围广,过载能力强等特点,因此直流电机在起动和调速要求较高的生产机械得到了广泛的应用。
随着人民生活水平的提高,对视听设备品质要求也在提高,这为小功率直流电机提供了广阔的市场,因此,高精度控制直流电机转速成为发展的必然趋势。
本文基于PID算法,以ATmega16单片机为核心实现直流电机的高精度控制,具有结构简单,适应性强等特点。
1 总体设计方案系统的总体设计方案如图1所示,包括ATmega16单片机、从单片机、电机转速测量装置、直流电机、键盘输入、显示以及功能控制电路几部分。
以ATmega16单片机为核心,利用ATmega16具有PWM输出功p2.2 电机驱动电路由于ATmega16具有PWM输出功能,所以通过改变占空比就可以控制电动机的转速。
使用光耦Uyyy实现单片机与电机的控制部分和电机驱动部分的电气隔离。
Rggo作为光耦输入端的限流电阻。
Rirf3是上拉电阻,用来提高光耦输出端的驱动能力。
电机上的二极管和电容用来保护电机。
MOS管IRF540作为驱动电路的功率输出。
2.3 电源电路选用7805三端集成稳压器,提供+5V直流电压,输出电流为1A。
交流电压经过DAC1-DAC4桥式整流、电源指示灯及平滑电容Cyl 滤波后得到非稳定8-12V直流电压加到7805的输入端。
在输入和输出分别接人电容Cy3和Cy4来保证电路的稳定工作。
Cy3为输入稳定电容,当稳压器输入阻抗降低时,防止发生振荡,采用0.1-1uF的陶瓷电容。
基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计论文
基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计单片机原理课程设计任务书班级：自动化07 姓名：指导教师：曹利钢 2010年6月7日设计题目：基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计设计任务和要求1.直流电机型号自选2.对直流电机转速实时显示3.对转速实现恒值控制4.转速控制范围：10％Nn～90％Nn，其中Nn为电机额定转速5.稳态精度达：±5r/min。
设计成果设计说明书一份电路图一份参考资料1.胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版)[M].北京：机械工业出版社，20042.陈光东，赵性初.单片机微型计算机原理与接口技术(第2版)[M].武汉：华中科技大学出版社，1999教研室主任签字：年月日目录第一章直流电机工作原理 (4)1.1 工作原理 (4)1.2、直流电机PID控制原理方框图.......... 5矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
第二章硬件设计与实现 (8)2.1 硬件设计 (8)2.2系统面板图 (15)第三章流程设计 (17)3.1 软件设计流程图 (17)第四章程序说明 (20)4.1 直流电机部分程序 (20)4.2 温度检测部分程序 (28)第五章说明及调试 (36)6.1 调试过程 (36)6.2 运行结果 (37)第六章课程设计体会 (39)第七章参考文献 (39)第一章直流电机工作原理1.1 工作原理本设计中的电子钟的核心是AT89C51。
硬件电路主要由六部分构成：PID控制电路、复位电路、键盘电路、显示电路、串行通信电路以及温度检测电路。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
PID控制电路是电子钟硬件电路的核心，没有PID控制电路，直流电机无法正常稳定运行。
本系统电路采用的晶振11.0592MHz，一号单片机定时器采用的是定时器0工作在方式2定时，用于实现一定时间的计时，定时时间为10ms。
复位电路可使单片机回复到初始状态。
键盘可实现对直流电机转速的设定及启动的操作。
温度检测是通过DS18B20芯片实现，在温度显示中还要注意数的转换。
毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计
毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计摘要近年来由于微型机的快速发展国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高制作成本低且不受器件温度漂移的影响其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算可以实现不同于一般线性调节的最优化自适应非线性智能化等控制规律所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛本文介绍的是用一台26KW的直流电动机8051单片机构成的数字化直流调速系统特点是用单片机取代模拟触发器电流调节器速度调节器及逻辑切换等硬件设备最后进行软件编程调试以及计算机仿真实时控制结果表明本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节并具有结构简单控制精度高成本低易推广等特点而且各项性能指标优于模拟直流调速系统从而能够实际的应用到生产生活中满足现代化生产的需要关键词单片机双闭环直流调速系统数字方式目录第1章绪论1第二章方案论证3第三章直流调速控制系统5 31单片机部分的组成5 com路7com路8com8com断源9com计数器11 32 单片机的扩展12com储器的扩展13com储器的扩展14com9可编程键盘显示器16 com与数字量的转换24com保持28第四章PID的控制算法32 41PID控制规律及其基本作用32 42控制算法的实现33 第五章直流调速系统的主电路设计3651直流电动机的调速方法36 52整流电路3753触发电路38第六章软件设计4272 系统仿真结果的输出及结果分析 49第七章系统的抗干扰技术46 第八章直流调速系统的保护49 总结51辞谢53参考文献第2章系统方案选择和总体结构设计21调速方案的选择com制对象的确定本次设计选用的电动机型号Z2-32型额定功率11KW额定电压230V额定电流658A额定转速1000rmin 励磁电压220V运转方式连续com供电方案的选择变压器调速是直流调速系统用的主要方法调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种旋转电流机组静止可控整流器直流斩波器和脉宽调制变换器旋转变流机组简称G-M系统适用于调速要求不高要求可逆运行的系统但其设备多体积大费用高效率低维护不便静止可控整流器又称V-M系统通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位即可改变Ud从而实现平滑调速且控制作用快速性能好提高系统动态性能直流斩波器和脉宽调制交换器采用PWM受器件各量限制适用于中小功率的系统根据本此设计的技术要求和特点选V-M系统在V-M系统中调节器给定电压即可移动触发装置GT输出脉冲的相位从而方便的改变整流器的输出瞬时电压Ud由于要求直流电压脉动较小故采用三相整流电路考虑使电路简单经济且满足性能要求选择晶闸管三相全控桥交流器供电方案因三相桥式全控整流电压的脉动频率比三相半波高因而所需的平波电抗器的电感量可相应减少约一半这是三相桥式整流电路的一大优点并且晶闸管可控整流装置无噪声无磨损响应快体积小重量轻投资省而且工作可靠能耗小效率高同时由于电机的容量较大又要求电流的脉动小综上选晶闸管三相全控桥整流电路供电方案22总体结构设计com构选择若采用转速负反馈和PI调节器的单闭环调速系统虽然可以在保证系统稳定的条件下实现转速无静差不过当对系统的动态性能要求较高例如要求快速起制动突加负载动态速降小等等单闭环系统难以满足要求因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩在单闭环调速系统中只有电流截止负反馈环节是专门用来控制电流的但它只是在超过临界电流值以后靠强烈的负反馈作用限制电流的冲击并不能很理想地控制电流的动态波形当电流从最大值降低下来以后电机转矩也随之减少因而加速过程必然拖长若采用双闭环调速系统则可以近似在电机最大电流转矩受限的条件下充分利用电机的允许过载能力使电力拖动系统尽可能用最大的加速度起动到达稳态转速后又可以让电流迅速降低下来使转矩马上与负载相平衡从而转入稳态运行此时起动电流近似呈方形波而转速近似是线性增长的这是在最大电流转矩受到限制的条件下调速系统所能得到的最快的起动过程采用转速电流双闭环调速系统在系统中设置了两个调节器分别调节转速和电流二者之间实行串级联接这样就可以实现在起动过程中只有电流负反馈而它和转速负反馈不同时加到一个调节器的输入端到达稳态转速后只靠转速负反馈不靠电流负反馈发挥主要的作用这样就能够获得良好的静动态性能与带电流截止负反馈的单闭环系统相比双闭环调速系统的静特性在负载电流小于Idm时表现为转速无静差这时转速负反馈起主调作用系统表现为电流无静差得到过电流的自动保护显然静特性优于单闭环系统在动态性能方面双闭环系统在起动和升速过程中表现出很快的动态跟随性在动态抗扰性能上表现在具有较强的抗负载扰动抗电网电压扰动综上所述本系统用一台单片机及外部扩展设备代替原模拟系统中速度调节器电流调节器触发器逻辑切换单元电压记忆环节锁零单元和电流自适应调节器等从而使直流调速系统实现全数字化其硬件结构如图2-1所示图2-1 单片机控制的直流调速系统结构图com工作原理在此单片机控制的直流调速系统中速度给定速度反馈和电流反馈信号是通过模拟光电隔离器AD转换器送入计算机计算机按照已定的控制算法计算产生双脉冲经并行口数字光电隔离器功率放大器送到晶闸管的控制级以控制晶闸管输出整流电压的大小平稳的调节电动机的速度晶闸管正反组切换由数字逻辑切换单元来完成第3章主电路设计与参数计算电动机的额定电压为230V为保证供电质量应采用三相减压变压器将电源电压降低为避免三次谐波电动势的不良影响三次谐波电流对电源的干扰主变压器采用DY联结31整流变压器的设计com二次侧电压U2的计算U2是一个重要的参数选择过低就会无法保证输出额定电压选择过大又会造成延迟角α加大功率因数变坏整流元件的耐压升高增加了装置的成本一般可按下式计算即式中Ud --整流电路输出电压最大值nUT --主电路电流回路n个晶闸管正向压降C -- 线路接线方式系数Usk --变压器的短路比对10,100KVAUsk 005,01I2I2N--变压器二次实际工作电流与额定之比应取最大值在要求不高场合或近似估算时可用下式计算即式中A--理想情况下α 0?时整流电压Ud0与二次电压U2之比即A Ud0U2B--延迟角为α时输出电压Ud与Ud0之比即B UdUd0ε电网波动系数112考虑各种因数的安全系数根据设计要求采用公式由表查得 A 234取ε 09α角考虑10?裕量则 B cosα 0985取U2 120V电压比K U1U2 380120 317 com 一次二次相电流I1I2的计算由表查得 KI1 0816 KI2 0816 考虑变压器励磁电流得com容量的计算S1 m1U1I1S2 m2U2I2S 12 S1S2式中m1m2 --一次侧与二次侧绕组的相数由表查得m1 3m2 3S1 m1U1I1 3?380?169 19266 KVAS2 m2U2I2 3?120?537 19332 KVAS 12 S1S2 121926619332 19299 KVA32晶闸管元件的选择com的额定电压晶闸管实际承受的最大峰值电压UTm乘以2,3倍的安全裕量参照标准电压等级即可确定晶闸管的额定电压UTN即UTN 2,3UTm 整流电路形式为三相全控桥查表得则取com的额定电流选择晶闸管额定电流的原则是必须使管子允许通过的额定电流有效值大于实际流过管子电流最大有效值即157 或 K考虑15,2倍的裕量15,2K式中K 157--电流计算系数此外还需注意以下几点?当周围环境温度超过40?时应降低元件的额定电流值?当元件的冷却条件低于标准要求时也应降低元件的额定电流值?关键重大设备电流裕量可适当选大些由表查得 K 0368考虑152倍的裕量取故选晶闸管的型号为33直流调速系统的保护晶闸管有换相方便无噪音的优点设计晶闸管电路除了正确的选择晶闸管的额定电压额定电流等参数外还必须采取必要的过电压过电流保护措施正确的保护是晶闸管装置能否可靠地正常运行的关键com保护以过电压保护的部位来分有交流侧过压保护直流侧过电压保护和器件两端的过电压保护三种1交流侧过电压保护错误未找到引用源错误未指定书签阻容保护即在变压器二次侧并联电阻R和电容C进行保护对于三相电路,和,的值可按下表换算变压器接法单相三相二次,联结三相二次,联结阻容装置接法与变压器二次侧并联 Y联结 D联结 Y联结 D联结电容 ,, 13C 3C C 电阻 , , 3R 13R R 本系统采用D-Y连接S 19299KVA U2 120VIem取值当 S 110KVA时对应的Iem 41所以Iem取3C??6IemSU22 ?6?3?34?1031202 1417μF耐压?15Um 15?120? 2546V选取20μF的铝电解电容器选取 S 110KVA 15所以 3R??23 U22S ?23?120219299?103 937ΩIC 2πfCUC?10-6 2π?50?40?10-6?120?10-6 15?10-6APR? 3-4 IC2R 3-4 ?15?10-62?937 633-843?10-13W选取电阻为ZB1-10的电阻错误未找到引用源压敏电阻的计算U1MA 13U 13??120 2206V流通量取5KVA选MY31-2205型压敏电阻允许偏差10,242V2直流侧过电压保护直流侧保护可采用与交流侧保护相同保护相同的方法可采用阻容保护和压敏电阻保护但采用阻容保护易影响系统的快速性并且会造成加大因此一般不采用阻容保护而只用压敏电阻作过电压保护U1MA 18-22UDC 18-22 ?230 414-460V选MY31-4405型压敏电阻允许偏差10,484V的11,115倍得 C 01μFR 100Ω选R为02μF的CZJD-2型金属化纸介质电容器PR fCUm2?10-6 50?02?10-6? ?120 2?10-6 045?10-6W选R为20Ω普通金属膜电阻器RJ-05com 电流保护快速熔断器的断流时间短保护性能较好是目前应用最普遍的保护措施快速熔断器可以安装在直流侧交流侧和直接与晶闸管串联交流侧快速熔断器的选择I2 537A选取RLS-10快速熔断器熔体额定电流6A晶闸管串连的快速熔断器的选择I I2 537AIT 311A选取RLS-10快速熔断器熔体额定电流4A3电压和电流上升率的限制电压上升率正相电压上升率较大时会使晶闸管误导通因此作用于晶闸管的正相电压上升率应有一定的限制造成电压上升率过大的原因一般有两点由电网侵入的过电压由于晶闸管换相时相当于线电压短路换相结束后线电压有升高每一次换相都可能造成过大限制过大可在电源输入端串联电感和在晶闸管每个桥臂上串联电感利用电感的滤波特性使降低电流上升率导通时电流上升率太大则可能引起门极附近过热造成晶闸管损坏因此对晶闸管的电流上升率必须有所限制产生过大的原因一般有晶闸管导通时与晶闸管并联的阻容保护中的电容突然向晶闸管放电交流电源通过晶闸管向直流侧保护电容充电直流侧负载突然短路等等限制除在阻容保护中选择合适的电阻外也可采用与限制相同的措施即在每个桥臂上串联一个电感限制和的电感可采用空心电抗器要求L?20,30μH也可采用铁心电抗器L值可偏大些在容量较小系统中也可把接晶闸管的导线绕上一定圈数或在导线上套上一个或几个磁环来代替桥臂电抗器所以为了防止和每个桥臂上串联一个30μH的电感com抗器的计算为了使直流负载得到平滑的直流电流通常在整流输出电路中串入带有气隙的铁心电抗器称平波电抗器其主要参数有流过电抗器的电流一般是已知的因此电抗器参数计算主要是电感量的计算1算出电流连续的临界电感量可用下式计算单位mH式中 ,与整流电路形式有关的系数可由表查得,最小负载电流常取电动机额定电流的5,,10,计算根据本电路形式查得 0695所以 738mH2限制输出电流脉动的电感量由于晶闸管整流装置的输出电压是脉动的因此输出电流波形也是脉动的该脉动电流可以看成一个恒定直流分量和一个交流分量组成通常负载需要的只是直流分量对电动机负载来说过大的交流分量会使电动机换向恶化和铁耗增加引起过热因此应在直流侧串入平波电抗器用来限制输出电流的脉动量平波电抗器的临界电感量单位为m,可用下式计算式中 ,系数与整流电路形式有关,电流最大允许脉动系数通常单相电路?20,三相电路?5,10, 根据本电路形式查得 1045所以 1109mH3电动机电感量和变压器漏电感量电动机电感量单位为mH可按下式计算式中 n,直流电动机电压电流和转速常用额定值代入 p,电动机的磁极对数,计算系数一般无补偿电动机取8,12快速无补偿电动机取6,8有补偿电动机取5,6本设计中取 8 230V 658An 1000rminp 156mH变压器漏电感量单位为mH可按下式计算式中 ,计算系数查表可得,变压器的短路比一般取5,10本设计中取 39 6所以 0248mH4实际串入电抗器的电感量考虑输出电流连续时的实际电感量,在三相桥式电路中取,其余电路可取,738,562?0248 1324mH考虑限制电流脉动时的实际电感量本电路 1109,562?0248 5034 mH如上述条件均需满足时应取和中较大者作为串入平波电抗器的电感值所以本电路选取 6 mH作为平波电抗器的电感值可逆系统中限制环流电抗器又称均衡电抗器电感量单位为mH的计算公式为式中,计算系数一般取, 0695,要求的环流值通常取,3,,10,为直流电动机电枢电流1476 mH实际所需的均衡电感量为如果均衡电流经过变压器两相绕组计算时应代入21476,0248?2 1403 mH一般说来均衡电抗器和平波电抗器分设的方案比较经济故采用较为普遍 34励磁电路元件的选择整流二极管耐压与主电路晶闸管相同故取700V额定电流可查得K 0367 ID AV 152 K Ii 152 036712A 066--088A可选用ZP型3A700V的二极管RPL 为与电动机配套的磁场变阻器用来调节励磁电流为实现弱磁保护在磁场回路中串入了欠电流继电器KA 动作电流通过RPI 调整根据额定励磁电流Iex 12A可选用吸引线圈电流为25A的JL14-11ZQ直流欠电流继电器35主电路及保护电路原理图图3-1 主电路及保护电路原理图第4章控制电路与单片机系统设计41 晶闸管触发控制电路设计com 晶闸管触发方法晶闸管三相全控桥式整流电路简图如图4-1所示图4-1 三相全控桥式整流电路图4-2 三相电压曲线三相全控桥式整流电路共有六个晶闸管它们分为共阴极和共阳极两组在触发时采用双脉冲触发方式每次两组各有一个晶闸管导通六个晶闸管的导通顺序为SCR1SCR2SCR3SCR4SCR5SCR6如图4-2所示相电压曲线的交点t1,t6就是晶闸管SCR1,SCR6的控制角起点取线电压Uac从负半波的过零点Gt1图4-3 晶闸管触发时刻α 00 及触发顺序单片机在触发晶闸管时根据电流控制器的输出控制值uk以同步基准点位参考点算出晶闸管控制角α的大小再通过定时器按控制角的大小以及触发顺序准确地向各个晶闸管发出触发脉冲在控制触发时有两种触发方法绝对触发方法和相对触发方法所谓绝对触发方法就是指触发脉冲形成的时刻都直接取决于基准时刻点对三相全控桥式整流电路在交流电的一个周期内需要6个或者3个基准点相对触发方式是以前一触发脉冲为基准来确定后一触发脉冲时刻它用加长或缩短相邻两次触发脉冲之间的间距来改变控制角在稳态时这个间距等于600控制角α改变时该间距应相应改变但由于电网频率的波动以及计算机定时器的误差会使控制角偏离要求值因此在相对触发方式时应在一个周期内用同步脉冲信号进行一次校正以避免误差的积累对于单相电路均使用绝对触发方式在三相全控桥式整流电路中一般则常使用相对触发方式综上本次设计使用相对触发的触发控制方法com 控制算法设相邻控硅之间触发脉冲间距角为Δ在稳定情况下Δ 600当α由αk-1变为αk时应有Δ αk-αk-1600在控制时一般均使用单片机的定时器来完成触发脉冲输出这样须把角度转换成时间值交流电的一个周期对频率为50Hz为20ms中断这时MCU可读入转换结果图4-4 电流测量框图如图4-4所示交流电流通过电流互感器变成0,5V电压信号经整流和滤波后加到ADC0808的IN0上速度给定采用电位器输入它加到IN1上在调整速度给定值时可按下速度给定显示键这时四位LED上将显示对应于电位器输入的速度给定值可调整电位器至显示值为所需的给定值对于需要较高精度的调速控制系统可采用10位或者更高分辨率的AD转换芯片但这时一方面成本将较高另一方面计算将大大复杂因为必须采用16位计算所以在选型时应该多方面考虑com 速度测量速度检测有模拟和数字两种检测方法模拟测速一般采用测速发电机其输出电压不仅表示了转速的大小还包含了转速的方向在调速系统中转速的方向也是不可缺少的不过模拟测速方法的精度不够高在低速时更为严重对于要求精度高调速范围大的系统往往需要采用旋转编码器测速即数字测速光电式旋转编码器是转速或转角的检测元件旋转编码器与电动机相连当电动机转动时带动码盘旋转便发出转速或转角信号旋转编码器可分为绝对式和增量式两种绝对式编码器在码盘上分层刻上表示角度的二进制数码或循环码通过接受器将该数码送入计算机绝对式编码器常用于检测转角若需得到转速信号必须对转角进行微分处理增量式编码器在码盘上均匀地刻制一定数量的光栅如图4-5所示当电动机旋转时码盘随之一起转动通过光栅的作用持续不断地开发或封闭光通路因此在接收装置的输出端便得到频率与转速成正比的方波脉冲序列从而可以计算转速图4-5 增量式旋转编码器示意图上述脉冲序列正确地反映了转速的高低但不能鉴别转向为了获得转速的方向可增加一对发光与接收装置使两对发光与接收装置错开光栅节距的14则两组脉冲序列A和B的相位相差900如图4-6所示正转时A相超前B相反转时B相超前A相采用简单的鉴相电路就可以分辨出方向图4-6 区分旋转方向的AB两组脉冲序列若码盘的光栅数为N则转速分辨率为1N常用得旋转编码器光栅数有102420484096等采用倍率电路可以有效地提高转速分辨率而不增加旋转编码器的光栅数一般多采用四倍频电路采用旋转编码器的数字测速方法有三种M法T法和MT法1M法测速在一定的时间Tc内测取旋转编码器输出的脉冲个数M1用以计算这段时间内的平均转速称作M法测速把M1除以Tc就得到了旋转编码器输出脉冲的频率f1 M1Tc所以又称频率法电动机每转一圈共产生Z个脉冲Z 倍频系数?编码光栅数把f1除以Z就得到电动机的转速在习惯上时间Tc以秒为单位而转速是以每分钟的转数rmin为单位则电动机的转速为在上式中Z和Tc均为常值因此转速n正比于脉冲个数M1高速时M1大量化误差较小随着转速的降低误差增大转速过低时M1将小于1测速装置便不能正常工作所以M法测速只适用于高速段2T法测速在编码器两个相邻输出脉冲的间隔时间内用一个计数器对已知频率为f0的高频时钟脉冲进行计数并由此来计算转速称为T法测速在这里测速时间缘于编码器输出脉冲的周期所以又称周期法在T法测速中准确的测速时间Tt是用所得的高频时钟脉冲个数M2计算出来的即Tt M2f0则电动机转速为高速时M2小量化误差大随着转速的降低误差减小所以T法测速适用于低速段3MT法测速把M法和T法结合起来既检测Tc时间内旋转编码器输出的脉冲个数M1有检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2用来计算转速称作MT法测速设高频时钟脉冲的频率为f0则准确的测速时间Tt M2f0而电动机转速为采用MT法测速时应保证高频时钟脉冲计数器与旋转编码器输出脉冲计数器同时开启与关闭以减少误差只有等到编码器输出脉冲前沿到达时两个计数器才同时允许开始或者停止计数由于MT法的计数值M1和M2都随着转速的变化而变化高速时相当于M法测速最低速时M1 1自动进入T法测速因此MT法测速能适应的转速范围明显大于前两种是目前广泛应用的一种测速方法综上所述本系统的速度测量采用数字MT法测速其中利用T1作为定时器计时Tc 时间产生中断旋转编码器输出的脉冲个数M1由P16口检测同一时间间隔的高频时钟脉冲个数M2由P17口检测最后由转速中断程序完成转速的测量等等com 晶闸管控制晶闸管触发采用80C31的定时器T0实现每次把T?的补码写入T0中在T0溢出时转到T0中断处理程序按脉冲分配表从P1口P10,P15输出晶闸管触发脉冲然后延时50μs置位P10,P15从而输出宽度为50μs的触发脉冲该触发脉冲经CD4049提高驱动电流CD4049是一个驱动功能的反相器再经过TIL117光隔离从LM386低频功率放大器得到最后的输出脉冲这样可以提高输出脉冲上升沿陡度最后此脉冲去触发对应的晶闸管这里由于80C31的P1口在复位后初态为1故采用0为有效输出位以保证初态时晶闸管处于截止状态同步校正由80C31的定时器T0和外部中断实现此同步电路是由LM339构成的过零比较器电路和一个光电耦合器及一个反相器组成的交流电源线电压Vac经变压器变压稳压管削波后输入比较器LM339比较器输出再经过光电隔离及反相后产生一个与Vac同相位的方波信号输出的方波信号加到上它置为调变触发方式第5章调节器的设计51 对象的数学模型单片机控制直流调速系统结构如图5-1所示图5-1 单片机控制直流调速系统结构其中UGn为速度给定UGi为电流给定UFn为速度反馈UGi为电流反馈Uk为触发器输入信号E为电动机反电势UDO为晶闸管整流电压ID为主回路电流原始数据直流电动机D的铭牌数据型号Z2-32型额定功率11KW额定电压220V额定电流658A额定转速1000rmin 励磁电压220V运转方式连续参数实测数据为电动机电枢电阻RD 492Ω电动机电枢电感 LD 0048H 电抗器电阻RP 188Ω电抗器电感 LP 00313H 整流变压器直流电阻RT 018Ω整流变压器电感 LT 0017H 单片机控制直流调速系统被控对象是直流电动机由图5-1可知UDO - E IDRεLεdID?dt Rε IDTDdID?dt 5-1 对式5-1取拉式变换得ID s 1RεUDO s – E s TDs1 5-2其中Rε RD2 RT RP Rr RR为晶闸管重叠角等效电阻RεLεTD的数值依次为Rε 492Ω2?018Ω188Ω16Ω876Ω。
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基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计单片机原理课程设计任务书班级：自动化07 姓名：指导教师：曹利钢 2010年6月7日设计题目：基于单片机的直流电机转速PID控制系统设计设计任务和要求1.直流电机型号自选2.对直流电机转速实时显示3.对转速实现恒值控制4.转速控制范围：10％Nn～90％Nn，其中Nn为电机额定转速5.稳态精度达：±5r/min。
设计成果设计说明书一份电路图一份参考资料1.胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版)[M].北京：机械工业出版社，20042.陈光东，赵性初.单片机微型计算机原理与接口技术(第2版)[M].武汉：华中科技大学出版社，1999教研室主任签字：年月日目录第一章直流电机工作原理 (4)1.1 工作原理 (4)1.2、直流电机PID控制原理方框图 (5)第二章硬件设计与实现 (8)2.1 硬件设计 (8)2.2系统面板图 (15)第三章流程设计 (17)3.1 软件设计流程图 (17)第四章程序说明 (20)4.1 直流电机部分程序 (20)4.2 温度检测部分程序 (28)第五章说明及调试 (36)6.1 调试过程 (36)6.2 运行结果 (37)第六章课程设计体会 (39)第七章参考文献 (39)第一章直流电机工作原理1.1 工作原理本设计中的电子钟的核心是AT89C51。
硬件电路主要由六部分构成：PID控制电路、复位电路、键盘电路、显示电路、串行通信电路以及温度检测电路。
PID控制电路是电子钟硬件电路的核心，没有PID控制电路，直流电机无法正常稳定运行。
本系统电路采用的晶振11.0592MHz，一号单片机定时器采用的是定时器0工作在方式2定时，用于实现一定时间的计时，定时时间为10ms。
复位电路可使单片机回复到初始状态。
键盘可实现对直流电机转速的设定及启动的操作。
温度检测是通过DS18B20芯片实现，在温度显示中还要注意数的转换。
在该设计中还用到定时器1工作在方式2用来产生9600的波特率，用在两片单片机之间串行传送数据。
1、外部中断INT1当电机转一圈时向外部中断进行一次中断计数，从而实现电机转速的测量。
2、一号单片机转速显示当电机转动时，显示部分可以把电机的设定转速或者是通过通信由温度计算的转速显示出来，同时在右侧部分显示电机当下的转速。
二号单片机的温度显示与之类似。
3、温度测量温度测量有专门的芯片DS18B20。
DS18B20 可编程温度传感器有 3 个管脚。
GND 为接地线，DQ 为数据输入输出接口，通过一个较弱的上拉电阻与单片机相连。
VDD 为电源接口，既可由数据线提供电源，又可由外部提供电源，范围 3．O～5．5 V。
当 DSI8B20 接收到温度转换命令后，开始启动转换。
转换完成后的温度值就以 16 位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的 0，1 字节。
单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式以 0．062 5℃／LSB 形式表示。
4、按键选择一号单片机的键盘采用4×4的按键方式检测按键。
P0、P1口不断扫描按键的行和列从而计算出所选择的数值，进而执行相关的程序。
二号单片机原理类似。
5、直流电机驱动部分一号单片机根据端口采集到的电机的转速，经过PID计算，通过另一端口发送PWM波，从而使电机改变转速。
1.2、直流电机PID控制原理方框图复位键盘显示89C51键盘显示测温89C51电机驱动测速报警串行通信图2.1直流电机PID控制电路方框图图2.2 电路连接图第二章硬件设计与实现2.1硬件设计直流电机PID控制电路的核心是两块89C51，用两块89C51作控制是为了电机控制和温度检测互不干扰，其中一块控制电机，另一块实现温度检测。
2.1.1 按键电路设计根据功能需要，本控制电路需要设置一下功能键：按键设定转速。
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如图1所示。
在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。
这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。
由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，下图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。
这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。
行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。
a0a1a2a3a4a5a6a70123 4567 89确定清除运行图2.1 按键电路参见表2.1。
按键键名功能属性0~9 设定设定转速值自动复位确定确定确定设定值自动复位清除清除去除设定值自动复位运行运行开始运行自动复位表2.1 按键功能表按键操作说明如下：0~9键：通过此按键设定要求电机转速的设定值。
设定过程中数值依次左移，实现百十个位的设定。
确定键：该键为自动复位键，当设定完成后按确定键就可以使设定值赋给相应变量。
清除键：清除已经设定的转速值。
运行键：设定值完毕则可以点此键进行相应的运行。
2.1.2 复位电路复位是单片机的初始化操作，以便使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
除了进入系统的正常初始化之外，当单片机系统在运行出错或操作错误使系统处于思索状态时，也可按复位键重新启动。
复位后，PC内容初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。
89C51单片机复位信号的输入端是RST引脚，高电平有效。
RST端的外部复位电路有两种操作方式：上电自动复位和按键手C3RST1uFR11k动复位。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
本设计用的是按键电平复位时相当于RST端接高电平。
如图2.2所示。
需要注意的是单片机连接了8255A，复位电路也需与8255A的RESET相连。
电路为上电复位电路，它是利用电容充电来实现的。
在接电瞬间，RESET端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RESET 的电位逐渐下降。
只要保证RESET为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。
该电路除具有上电复位功能外，若要复位，只需按RESET 键，此时电源VCC 经电阻R1、R2分压，在RESET 端产生一个复位高电平。
2.1.3显示电路本设计中使用LED 数码管显示电机的设定和实际转速以及温度值。
电路设计如下：A02A14A26A38OE 1Y018Y116Y214Y312U2:A74HC240A011A113A215A317OE 19Y09Y17Y25Y33U2:B 74HC240234567891RP1RESPACK-8图2.3 转速的显示电路温度的显示电路在另一个单片机中完成，图相似。
2.1.4温度检测系统设置了一路温度检测在该系统中，图4.6是一路温度硬件图。
图2.4 DS18B20测温原理框图P1.1P1.1P1.4P1.5P1.6P1.6+5VP1.7P1.7P1.0P1.2P1.2P1.3P1.3GNDXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2A T 89C 5238.3DQ 2VCC 3GND 1U3DS18B20+5VD1D2图2.5 温度检测的硬件图2.1.5串行通讯该系统用到两片单片机，因此单片机还需要连接串行接口，电路略。
2.1.6晶振电路设计在AT89S51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。
而在芯片内部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。
时钟电路产生的振荡脉冲经过触发器进行二分频之后，才成为单片机的时钟脉冲信号。
其电路如图2.7。
X1C R YS TA LC1 1n FC21n F 图2.7 晶振电路2.1.7 电机驱动电路通过端口采集电机转速进而输出PWM波完成电机控制。
PWM（Pulse Width Modulation）控制技术就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）；面积等效原理是PWM 技术的重要基础理论；一种典型的PWM 控制波形SPWM ：脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形称为SPWM 波。
INT1123U?:A74LS386IN15IN27ENA 6OUT12OUT23ENB11OUT313OUT414IN310IN412SENSA 1SENSB15GND 8VS4VCC9U12L298+88.8U12(VS)图2.7 电机驱动电路2.1.8报警电路当温度过高或者过低时，报警电路会自动报警。
P 1.0BUZ1BUZZERQ12N3393+5VR3470图2.8 报警电路2.2系统面板图时间控制模块面板图如图2.8，温度测量模块面板图如图2.9。
INT1rstRST a0a2a3a4a5a6a7a1a2a3a4a5a6a7a1a0XTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115U180C51123U?:A74LS386IN15IN27ENA 6OUT12OUT23ENB11OUT313OUT414IN310IN412SENSA 1SENSB15GND 8VS4VCC9U12L298+88.8U12(VS)A02A14A26A38OE 1Y018Y116Y214Y312U2:A74HC240A011A113A215A317OE 19Y09Y17Y25Y33U2:B 74HC240234567891RP1RESPACK-80123456789确定清除运行ABX1CRYSTALC11nFC21nFC31uFR11kSW1SW-SPDTR21自动温度调节手动温度调节图2.9 直流电机控制模块面板图P1.1P1.1P1.4P1.5P1.6P1.6+5VP1.7P1.7P 1.0P1.0P1.2P1.2P1.3P1.3GNDXTAL218XTAL119ALE 30EA31PSEN 29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2A T 89C 52234567891RP310K+5V38.3DQ 2VCC 3GND 1U3DS18B20+5VBUZ1BUZZER上下限报警切换+-设置完成Q12N3393+5VR3470D1D2X2CRYSTALC41nFC51nF图2.10 温度测量模块面板图第三章流程设计 3.1 软件设计流程图3.1.1 主程序流程图电机调试程序流程：初始化计时器键盘扫描接受另一单片机信息显示转速开始返回中断子程序检查INT1口若有高电平则计数加1温度测量程序流程：初始化计时器键盘扫描测量温度显示温度开始返回中断子程序检查计时溢出若有则向另一单片机发送信息显示温度3.1.2 速度显示子程序流程图初始化波特率9600 T1产生波特率读SBUF内数据存储接收的数据清中断标志RI返回图5.2速度显示子程序流程图3.1.3 温度采集程序流程图3.3 温度采集程序流程图 3.4 报警子程序流程图3.1.4串行通信接受与发送流程图初始化波特率9600 T1产生波特率读SBUF内数据存储接收的数据清中断标志RI返回初始化波特率9600T1产生波特率将发送的数据送A 将A中数据送SBUF 清中断标志TI返回第四章程序说明4.1 直流电机部分程序#include <reg51.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit p34=P3^4;sbit p26=P2^6;sbit p36=P3^6;uchar code table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f };uchar code chose[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20};uint shu[6]={1,2,3,4,5,6};uchar q=0,i=0,m=0,n=0;uint count,miaoshu,sv,k=0,k2=0,sv1,sv2; //定义计数值，实际温度值，设定的温度值uchar sec,tcnt,flag,flag1;int rk,yk,uk,uk_1=0,ek,ek_1=0,ek_2=0; //PID计算参数signed char T=20,Kp=30,Td=8,Ti=100,q0,q1,q2; //PID参数其值经反复调试得来uchar data buf[4]={0,1,1,1};//字型显示中间变量/**********************************************************************************/延时子程序用来产生1ms的延时，用于在程序中的等待/******************************************************************** **************///延时1ms子程序void delay(uchar z){uchar x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/******************************************************************** **************/显示子程序用来在数码管中显示电机的设定转速或计算转速以及实际转速/******************************************************************** **************///显示子程序void display(uint a,uint b){char i;shu[0]=a/100;shu[1]=a%100/10;shu[2]=a%10;shu[3]=b/100;shu[4]=b%100/10;shu[5]=b%10;for(i=0;i<6;i++){P2=chose[i];P0=table[shu[i]];delay(5);}}/******************************************************************** **************/定时器中断子程序用来产生0.1秒的中断，以此来测量电机的转速/******************************************************************** **************/// 定时器中断0子程序void t0(void) interrupt 1 using 0 //定时T0中断服务函数{tcnt++; //每过250ust tcnt 加一if(tcnt==40) //计满40 次（1/100 秒）时{tcnt=0; //重新再计sec++;if(sec==10) //定时0.1 秒，在从零开始计时{sec=0;TH0=0x06; //对TH0 TL0 赋值TL0=0x06;miaoshu=count;count=0;}}}/******************************************************************** **************/用来记录中断数，从而得到转速/******************************************************************** **************/void sdf(void) interrupt 2 using 0 //外部中断服务函数{count=count+1;}/******************************************************************** **************/接收来自另一个单片机的中断并放入一个数组中以便在显示函数中方便调用此数据，其中加了容错程序，通过一个特殊字符’11’,来区别哪一个是三位数的百位，十位，个位。