基于PWM控制的直流电动机调速系统设计(程序)
pwm直流电机调速课程设计
一、课程设计的主要目标任务直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以与少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能与算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能[2]。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性与准确性得不到保证，甚至出现事故。
目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，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。
二、课程设计系统方案选取1. 直流电动机运行原理脉宽调制技术是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量，PWM控制技术的理论基础为：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需3 要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
直流电动机的转速n和其他参量的关系可表示为图1：直流电机原理图式中Ua——电枢供电电压（V）；Ia ——电枢电流（A）；Ф——励磁磁通（Wb）；Ra——电枢回路总电阻（Ω）；CE ——电势系数，，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。
基于PWM控制的直流电机调速系统的设计
＝ ＝ ｛
— ｌ 一． ：： ＝： ：
Ｐ ＷＭ信号的产生采用硬件 Ｐ ＷＭ信号 ，即不 采 用 中断 实 现 Ｐ ＷＭ 信 号 ，而 是 利 用 单 片机
ＭＰ ８Ｇ １ Ｐ Ａ模 式 ， Ｐ Ａ设 置成 Ｐ Ｃ ２ ５６的 Ｃ 将 Ｃ ＷＭ模
图 １ 整 休设 计
式直接产生 Ｐ ＷＭ信号 。频率取决于 Ｐ Ａ定时器的时钟源，占空 比取决于模块捕获寄存器 Ｃ Ａ ｎ Ｃ Ｃ Ｐ Ｌ与扩展 的第 ９ Ｅ Ａ ｎ 位 Ｃ ＰＬ的值 。由于使用 ９ 比较 ， 出占空比可以真正实现 ０ 位 输 ％到 １０ ０％可调 ，占空 比计算公式 为
杨春旭 ，林若波，彭燕标
（ 阳职业技术学院 ，广东 揭阳 ５ ２ ５ ） 揭 ２０ １
摘要 ：提 出一个基于 Ｐ ＷＭ 控 制的直流电机控制 系统 ，从硬件电路 和软件设计两方面进行系统设计 ，介绍了调速 系统的整体设计思路 、硬件电路和控制算法。下位机采用 ＭＰ ８Ｇ １ Ｃ ２ ５ ６实现硬件 Ｐ ＷＭ 的输 出，从而控制 电机的电
１ 电机控制系统 的整体设计
系统整体设计如图 １所示 ，主要原理框图包 括： Ｃ Ｌ Ｄ显示 、 按盘输入 、测速模块 、Ｐ ＷＭ调速 模块 ４ 部分。电路原理图如图 ２ 所示。
１１ Ｐ ． ＷＭ 信 号
１ ． ： ．
ＭＰ ８ Ｇ １ 单 片机 Ｃ ２ ５６
（ 度 的测量 计算 ， 速 输入 及 系统 的控制 ， Ｐ ＷＭ信 号输 出 ） 、 ．
２ 电机调速 系统 的软件设计
２ １ 程序流 程框 图 ．
当系统启动后 ，单片机进行初始化设置 ，单片机检 ｉ 是否有键按下 ，再执行按键子程序 ，读取键值 ，调用 贝 ０
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计第一章:前言1.1前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。
采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。
而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。
并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。
随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。
示数码管显PWM单片机按键控制电机驱动基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。
基于.PWM的电机调速系统
基于PWM的电机调速系统实验目的：1.学会并掌握可keil软件的使用；2.学会并掌握protues软件的使用；3.通过实验巩固单片机相关知识和检验自身动手能力实验要求：掌握单片机相关知识，利用调PWM占空比的方式来控制直流电机的转速，并且在led数码管上显示转速。
实验设备和仪器：1.89c51单片机最小系统2.直流电机3.示波器实验内容：本次实验设计是由小组五个成员共同完成基于PWM的电机调速系统并完成实物搭建和撰写实验报告。
本次实验小组共提供了两个方案，方案一和方案二，两个方案各自具有优缺点，详细内容会在下面给出。
方案一实验步骤：1.利用protues画电路图，电路图如图1所示：图1：方案一电路图2.根据电路图编写C语言代码：代码如下：#include <reg51.h>sbit PWM=P2^7;sbit CS3=P2^3;sbit CS2=P2^2;sbit CS1=P2^1;sbit CS0=P2^0;sbit key1=P1^0;sbit key2=P1^1;sbit key3=P1^2;sbit key4=P1^3;unsigned char timer1;unsigned char tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};void Time1Config();void main(void){Time1Config();while(1){if(timer1>100) //PWM周期为100*0.5ms{timer1=0;}if(~key1){if(timer1 <30) //改变30这个值可以改变直流电机的速度{PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0;P0=tab[3];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1;P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key2){if(timer1 <50){PWM=1;else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0; P0=tab[5];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1; P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key3){if(timer1 <80){PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0; P0=tab[8];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1; P0=tab[0];P0=0xff;}else if(~key4){if(timer1 <100){PWM=1;}else{PWM=0;}CS0=0;CS1=1;CS2=0;CS3=0; P0=tab[1];CS0=0;CS1=0;CS2=1;CS3=0;P0=tab[0];P0=0xff;CS0=0;CS1=0;CS2=0;CS3=1;P0=tab[0];P0=0xff;}}}void Time1Config(){TMOD|= 0x10; //设置定时计数器工作方式1为定时器//--定时器赋初始值，12MHZ下定时0.5ms--//TH1 = 0xFE;TL1 = 0x0C;ET1 = 1; //开启定时器1中断EA = 1;TR1 = 1; //开启定时器}void Time1(void) interrupt 3 //3 为定时器1的中断号{TH1 = 0xFE; //重新赋初值TL1 = 0x0C;timer1++;}3.实验仿真，部分仿真结果如图2图3所示：图2：仿真结果图（1）图3：仿真结果图（2）4.实物验证结果如图4所示：图4：方案一实物验证结果实物验证可以明显感觉到电机转速的变化，由于每个开发板不同，相比仿真程序，对实物验证程序进行了略微的修改，最终能达到要求。
基于PWM控制直流电机自动调速系统设计
1 绪论1.1 课题的研究背景和意义直流电动机是最早出现的电动机，也是最早能实现调速的电动机。
长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高的效率，优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电机、步进电机等)的挑战，但到目前为止，它仍然是大多数调速控制电动机的优先选择。
近年来，直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。
随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元件的不断出现，使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制 (PulseWidthModulation，简称PWM)控制方式已成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现，从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
五十多年来，直流电气传动经历了重大的变革。
首先，实现了整流器件的更新换代，从50年代的使用己久的直流发电机一电动机组(简称G-M系统)及水银整流装置，到60年代的晶闸管电动机调速系统(简称V-M系统)，使得变流技术产生了根本的变革。
再到脉宽调制 (PulsewidthModulation)变换器的产生，不仅在经济性和可靠性上有所提高，而且在技术性能上也显示了很大的优越性，使电气传动完成了一次大的飞跃。
另外，集成运算放大器和众多的电子模块的出现，不断促进了控制系统结构的变化。
随着计算机技术和通信技术的发展，数字信号处理器单片机应用于控制系统，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。
由于系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电气传动。
技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系统化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电气传动领域中一直居于垄断地位[1]。
目前，国内各大专院校、科研单位和厂家也都在开发直流数字调速装置。
姚勇涛等人提出直流电动机及系统的参数辨识的方法。
该方法依据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统或环节的内部参数，所获的参数具有较高的精度，方法简便易行。
基于PWM的直流无刷电机控制系统
基于PWM的直流无刷电机控制系统一、本文概述随着科技的快速发展和电机控制技术的不断进步，直流无刷电机（BLDC，Brushless Direct Current Motor）在各个领域的应用越来越广泛。
它们具有高效、低噪音、长寿命等优点，尤其在航空、汽车、家用电器、电动工具以及机器人等领域得到了广泛应用。
而基于脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）的直流无刷电机控制系统，以其灵活的控制方式、精确的速度调节和优秀的动态响应特性，成为现代电机控制领域的重要研究方向。
本文将对基于PWM的直流无刷电机控制系统进行深入研究。
我们将简要介绍PWM技术的基本原理及其在电机控制中的应用。
接着，我们将重点探讨基于PWM的直流无刷电机控制系统的构成、工作原理以及主要控制策略。
文章还将分析该控制系统的性能特点，包括调速范围、动态响应、稳定性等。
我们将展望基于PWM的直流无刷电机控制系统的未来发展趋势和应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的了解基于PWM的直流无刷电机控制系统的机会，同时为相关领域的工程师和研究者提供有益的参考和启示。
二、直流无刷电机的基本原理直流无刷电机（Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM）是一种通过电子换向器替代传统机械换向器的直流电机。
其基本原理主要基于电磁感应和电子换向技术。
电磁感应：直流无刷电机内部通常包含定子（stator）和转子（rotor）两部分。
定子通常由多个电磁铁组成，而转子则带有永磁体。
当定子上的电磁铁通电时，会产生磁场，与转子上的永磁体相互作用，从而驱动转子旋转。
这就是电磁感应的基本原理。
电子换向：与传统的直流电机使用机械换向器不同，直流无刷电机使用电子换向器。
电子换向器通常由微处理器和功率电子开关（如MOSFET或IGBT）组成。
微处理器根据电机的运行状态和位置传感器（如霍尔传感器）的反馈信号，控制功率电子开关的通断，从而实现电磁铁的电流方向的改变。
基于PWM控制的直流电机驱动设计
基于PWM控制的直流电机驱动设计摘要：介绍了一种利用单片机软件实现pwm调速从而控制小功率直流电动机驱动的方法，并将控制电压用数字电压表进行显示。
详述了系统硬件的设计方案、系统设计框图和印加电路原理图；并对系统的软件设计思想进行了详细介绍，最后通过仿真测试证明的系统设计的正确性。
关键词：直流电机单片机 pwm调速中图分类号：tm33 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2012）11-0155-021、引言直流电动机驱动的控制方法可分为励磁控制法与电枢电压控制法两类。
pwm软件控制是目前实现电枢电压控制的一种主流的控制方式。
这种控制方式就是利用单片机编程产生一定周期、占空比不同的方波信号，当占空比较大时，电机的控制电压就高，相应电机的转速就高，否则电机的转速就低。
利用这种方法控制的小功率直流电动机驱动能给我们提供良好的线性调速特性、简单而实用的控制性能、较高的效率、优异的动态特性以及低成本和便携性，给各种设计和应用带来了极大的便利。
本系统的设计是运用单片机控制软件实现pwm调速来控制小功率直流电动机，并将控制电压用数字电压表进行显示。
2、系统硬件设计方案系统的硬件部分有单片机主控部分、直流电机驱动部分、电压调节部分、pwm输出部分、a/d转换部分、显示部分。
控制系统采用at89c51单片机，a/d转换采用adc0809，驱动部分接在单片机的p3.7口，由编程通过调整输出脉冲的占空比来调节输出的模拟电压，显示部分用四位一体数码管。
系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行８路其他a/d转换的测量。
系统框图和硬件电路原理图如图1和图2所示：图1 系统硬件框图3、系统软件设计主程序的主要功能是利用单片机的定时器/计数器，以及中断功能将模拟电压转换成pwm方波输出。
同时，模数转换器adc0 808将模拟量转换成数字量，单片机查表显示出相应的控制电压值。
主程序的流程图3所示：pwm输出子程序的主要功能是利用单片机的中断功能，当计数器溢出的时候，相应标志位打开中断，然后在p3.7口输出pwm方波。
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计
基于PWM控制的直流电机自动调速系统设计一、引言直流电机是工业中最常见的电动机之一，其工作原理简单，结构紧凑，控制方便，广泛应用于各行各业。
为了满足不同工况下的运行需求，需要设计一个自动调速系统来调整直流电机的转速。
本文将基于PWM控制方法设计一个直流电机自动调速系统。
二、系统设计1.系统结构直流电机自动调速系统的基本结构包括传感器、控制器、电源和执行器。
传感器用于检测电机的转速，控制器根据检测到的转速信号进行处理，并通过PWM控制方法调整电机的输入电压，从而实现自动调速。
2.传感器选择直流电机的转速检测一般使用霍尔效应传感器来实现。
霍尔传感器可以直接测量电机转子的位置，并根据位置变化来计算转速。
传感器输出的信号经过放大和处理后，可以作为控制器的输入信号。
3.控制器设计控制器是整个自动调速系统的核心部分。
控制器接收传感器的转速信号，并通过PID算法对电机的转速进行调节。
PID算法是一种经典的控制方法，可以根据当前的偏差、偏差变化率和偏差积分值来计算控制量。
在本系统中，控制器输出的控制量即为PWM信号。
4.PWM控制方法PWM（Pulse Width Modulation）控制方法是一种通过调整脉冲宽度来控制输出电压的方法。
在本系统中，PWM控制方法可以通过改变PWM信号的占空比来调整电机的输入电压。
当需要提高电机转速时，增加PWM信号的占空比；当需要降低电机转速时，减小PWM信号的占空比。
通过反馈控制，控制器可以根据实际转速信号不断调整PWM信号的占空比，从而实现电机的自动调速。
5.电源选择在直流电机自动调速系统中，电源需要提供稳定的直流电压以供电机正常工作。
一般可选择线性稳压器或开关稳压器来提供所需的直流电压。
在选择电源时，需要考虑电机的功率和电源的效率，以确保系统的稳定性和可靠性。
6.执行器选择执行器是将控制信号转换为实际操作的部分。
在直流电机自动调速系统中，执行器可选择光耦隔离器和驱动芯片来实现PWM信号控制。
基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统设计
基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统设计Brushless DC Motor Speed Control System Based On PWM摘要无刷直流电机(BLDCM)具有调速性能优异、运行性能可靠和维护方便等优点，相较于有刷直流电机，其采用电子换向取代机械换向，有效地提高了电动机的运行效率，也使得其成品体积更加的轻巧。
但是无刷直流电机也存在转矩脉动、控制器复杂、成本较高等缺陷，这些缺陷的存在也一定程度上影响了无刷直流电机作为高效、先进电机在应用上的普及，因此研究如何改善以及解决无刷直流电机存在的问题便具有更加明显的现实意义。
MATLAB是一款用于数据分析与计算、算法开发以及动态系统建立与仿真的数学软件。
最初是由美国MathWorks公司出品的商用数学软件，其由Matlab和Simulink 两个重要组成部分构成，现在更是应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
本文通过对无刷直流电机结构以及工作原理的研究与分析，找出导致其具有较大转矩脉动的原因，并先从理论上得到如何抑制转矩脉动的方法，再通过Matlab 建立起无刷直流电机的仿真模型，对其仿真结果进行分析与改善，从而有效地抑制无刷直流电机的转矩脉动。
关键词：无刷直流电机，转矩脉动，仿真模型AbstractBrushless DC motor (BLDCM) has excellent speed performance, reliable performance and easy maintenance, etc., compared to a brush DC motor, which uses electronically commutated replace mechanical commutation, effectively improve the operating efficiency of the motor, but also so that the volume of the finished product more compact. But there brushless DC motor torque ripple controller complexity, high cost and other defects, the presence of these defects also affected to some extent, a brushless DC motor as efficient and advanced motor universal in application, how to improve and therefore research solve the problems of the brushless DC motor will have more obvious practical significance.MATLAB is a tool for data analysis and computation, algorithm development, and simulation of dynamic systems to establish and mathematical software. MathWorks was originally developed by the US company produced commercial mathematical software, which consists of Matlab and Simulink are two important parts, and now it is used in engineering calculations, control design, signal processing and communications, image processing, signal detection, financial modeling design and analysis and other fields.Based on the brushless DC motor structure and working principle of research and analysis to identify the cause of which has a large torque ripple, and theoretically first get how to suppress torque ripples, established through Matlab brushless Simulation Model DC motor, its simulation results are analyzed and improved in order to effectively suppress the torque ripple of the brushless DC motorKeywords:Brushless DC motor; The torque pulsation; The simulation model目录第一章绪论 (6)1.1 研究背景及研究意义 (6)1.2 无刷直流电机调速系统的国内外研究现状 (7)1.3 本文的主要研究内容及章节安排 (8)第二章无刷直流电机的基本原理 (9)2.1 无刷直流电机的基本结构 (9)2.1.1 电机本体 (9)1.电动机定子 (9)2. 电动机转子 (10)2.1.2 位置传感器 (10)2.2 无刷直流电机的工作原理及换相过程 (12)2.2.1 无刷直流电机的工作原理 (13)2.2.2 无刷直流电机的换相过程 (15)2.3 无刷直流电机的应用 (16)2.4 本章小结 (16)第三章基于PWM技术的无刷直流电机转矩脉动抑制 (17)3.1 PWM控制技术简介 (17)3.1.1 PWM控制技术的基本原理 (17)3.1.2 PWM控制技术的控制方法 (18)3.2 Buck变换器的原理及控制方式 (19)3.2.1 Buck变换器的原理 (19)3.2.2 Buck变换器的控制方式 (20)3.3 无刷直流电机转矩脉动的产生 (20)3.3.1传导区转矩脉动 (21)3.3.2换相区转矩脉动 (22)3.4 无刷直流电机转矩脉动的抑制 (24)3.5 本章小结 (27)第四章无刷直流电机的仿真分析 (28)4.1 MATLAB和SIMULINK的介绍 (28)4.2 无刷直流电机的数学模型 (29)4.2.1电机本体模块 (30)4.2.2转矩计算模块 (31)4.2.3速度控制模块 (32)4.2.4电流控制模块 (32)4.2.5电压逆变模块 (33)4.3无刷直流电机的仿真结果 (33)4.4本章小结 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)第一章绪论1.1 研究背景及研究意义对于工厂生产和社会发展而言，电力拖动都有着举足轻重的地位，为了满足生产工艺的需求，通过控制电机的转矩以及转速来控制电动机的转速以及位置，这样就可以形成一个自动化系统，称之为电力拖动。
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计I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。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，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。
另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。
关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机II目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (7)2.2.4 STC89C51引脚功能 (7)3 PWM信号发生电路设计 (10)3.1 PWM的基本原理 (10)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (10)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (11)5 主电路设计 (13)5.1 单片机最小系统 (13)5.2 液晶电路 (13)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (14)5.2.2 LCD 1602性能参数 (15)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (17)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (18)5.3 按键电路 (19)5.4 霍尔元件电路 (20)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (21)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (22)6 系统功能调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)IV1 引言1.1 课题背景1.1.2 开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
直流电机PWM调速系统的设计与仿真
直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。
而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。
本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。
电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。
2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。
PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。
模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。
三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。
电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。
2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。
控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。
比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。
PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。
四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。
2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。
通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。
3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。
比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。
五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统
基于51单片机的PWM直流电机调速系统一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，直流电机调速系统在众多领域如工业自动化、智能家居、航空航天等得到了广泛应用。
在众多调速方案中，基于脉冲宽度调制（PWM）的调速方式以其高效、稳定、易于实现等优点脱颖而出。
本文旨在探讨基于51单片机的PWM直流电机调速系统的设计与实现，以期为相关领域的技术人员提供一种可靠且实用的电机调速方案。
本文将简要介绍PWM调速的基本原理及其在直流电机控制中的应用。
随后，将详细介绍基于51单片机的PWM直流电机调速系统的硬件设计，包括电机选型、驱动电路设计、单片机选型及外围电路设计等。
在软件设计部分，本文将阐述PWM信号的生成方法、电机转速的检测与控制算法的实现。
还将对系统的性能进行测试与分析，以验证其调速效果及稳定性。
本文将总结基于51单片机的PWM直流电机调速系统的优点与不足，并提出改进建议。
希望通过本文的阐述，能为相关领域的研究与应用提供有益参考。
二、51单片机基础知识51单片机，也被称为8051微控制器，是Intel公司在1980年代初推出的一种8位CISC（复杂指令集计算机）单片机。
尽管Intel公司已经停止生产这种芯片，但由于其架构的通用性和广泛的应用，许多其他公司如Atmel、STC等仍然在生产与8051兼容的单片机。
51单片机的核心部分包括一个8位的CPU，以及4KB的ROM、低128B 的RAM和高位的SFR（特殊功能寄存器）等。
它还包括两个16位的定时/计数器，四个8位的I/O端口，一个全双工的串行通信口，以及一个中断系统。
这些功能使得51单片机在多种嵌入式系统中得到了广泛的应用。
在PWM（脉冲宽度调制）直流电机调速系统中，51单片机的主要作用是生成PWM信号以控制电机的速度。
这通常是通过定时/计数器来实现的。
定时/计数器可以设置一定的时间间隔，然后在这个时间间隔内，CPU可以控制I/O端口产生高电平或低电平，从而形成PWM信号。
pwm直流双闭环调速系统设计
PWM直流双闭环调速系统设计引言PWM（Pulse Width Modulation）直流双闭环调速系统是一种常用于电动机调速的控制系统。
在许多应用中，需要对电动机的速度进行精确控制，以满足不同的工作需求。
PWM直流双闭环调速系统通过不断调整电动机输入电压的占空比，使电动机保持稳定的转速，具有快速响应、良好的稳定性和较大的负载适应能力等优点。
本文将介绍PWM直流双闭环调速系统的设计原理、硬件电路和控制算法，并提供代码示例和性能分析。
设计原理闭环控制系统PWM直流双闭环调速系统由两个闭环控制回路组成：速度闭环和电流闭环。
速度闭环通过反馈电动机的实际转速来调整电动机输入电压，以使其达到期望转速。
电流闭环通过反馈电动机的实际电流来调整PWM信号的占空比，以使电动机输出的扭矩与负载要求相匹配。
速度闭环控制速度闭环控制由速度传感器、比例积分控制器和电动机驱动器组成。
速度传感器通常采用编码器或霍尔传感器来测量电动机转速，并将其转换为电压信号。
比例积分控制器根据速度误差和积分误差来计算控制器输出，并将其输入给电动机驱动器。
电流闭环控制电流闭环控制由电流传感器、比例积分控制器和PWM模块组成。
电流传感器用于测量电动机的电流，并将其转换为电压信号。
比例积分控制器计算电流误差和积分误差，并生成控制器输出，将其输入给PWM模块。
硬件电路设计PWM直流双闭环调速系统的硬件电路设计包括电源模块、电流传感器、速度传感器、比例积分控制器、PWM模块和电动机驱动器等。
电源模块电源模块用于提供系统所需的直流电压。
它可以采用稳压稳流电路来稳定输出电压和电流。
电流传感器电流传感器用于测量电动机的电流。
常用的电流传感器包括霍尔传感器和电阻传感器。
它将电动机的电流转换为电压信号，并输入给比例积分控制器。
速度传感器速度传感器用于测量电动机的转速。
常用的速度传感器有编码器、霍尔传感器和光电传感器等。
比例积分控制器比例积分控制器是PWM直流双闭环调速系统的核心控制模块。
基于单片机的PWM直流电机调速系统设计论文(附电路图、程序清单)
图 2.2 直流电机原理图
2.2 直流电机的调速方法
根据直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直 流电动机的调速方法有三种： （1）调节电枢供电电压 U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压， 从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调 速的系统来说，这种方法最好。 大容量可调直流电源。 （2）改变电动机主磁通 。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进 变化时间 变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要
第1章 引 1.1 概况
言
现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元 件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。 在这一系统中可对生产机械进行自动控制。 随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电 力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率 地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成 部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于 小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可 靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的 重要组成部分。 在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其 中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构 简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，宜于在广 泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在 电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如： 军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、 工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的打印机、传真 机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、 空调等的控制。 随着电力电子技术的发展， 开关速度更快、 控制更容易的全控型功率器件MOSFET 和IGBT成为主流，脉宽调制技术表现出较大的优越性：主电路线路简单，需要用的功 率元件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；低速性能 好，稳速精度高，因而调速范围宽；系统快速响应性能好，动态抗扰能力强；主电路 元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率较高；近年来，微型计算机技术发展速
基于PWM的直流电机控制系统设计
基于PWM的直流电机控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于工业生产、交通运输、家电等领域。
为了实现直流电机的精确控制，需要设计一套电机控制系统。
本文将基于脉宽调制（PWM）技术，介绍一种基于PWM的直流电机控制系统设计。
二、设计思路1.控制原理直流电机的转速可以通过控制其电压或电流来实现。
而PWM技术能够通过调节脉冲宽度控制平均输出电压的大小，从而达到控制电机速度的目的。
本设计采用PWM技术控制电机的转速。
2.系统组成本系统由以下几个组成部分构成：（1）直流电机：作为被控对象，接收PWM信号并转化为机械能；（2）PWM发生器：负责产生PWM信号，控制电机的转速；（3）控制电路：根据系统需求，对PWM信号进行调节和控制；（4）传感器：用于采集电机的速度信号，并反馈到控制电路进行处理；（5）电源：提供电机和控制电路所需的电能。
三、系统设计1.直流电机选择根据实际需求选择适合的直流电机，包括电机类型、功率、额定转速等参数。
同时需要确保电机和控制器电源匹配，以免损坏设备。
2.PWM发生器设计PWM发生器是控制系统的核心部分，负责产生PWM信号。
一般来说，可通过单片机或专用的PWM控制芯片来实现。
（1）单片机实现：通过编程设置单片机的定时器和IO口，控制PWM 输出。
具体可使用C语言编程，并配置相关参数（如占空比）。
（2）专用PWM控制芯片：使用专用的PWM控制芯片，通过控制输入端口电平和寄存器配置，实现PWM信号的生成。
3.控制电路设计控制电路主要负责接收PWM信号，并对其进行调节和控制。
控制电路可采用比例积分型控制（PI控制）或其他控制算法。
（1）PI控制器：采用比例和积分两个参数来调节输出。
比例参数控制系统的响应速度，积分参数控制系统的稳定性。
通过调整这两个参数，可以控制电机的转速稳定性和响应速度。
（2）其他控制算法：如滑模控制、模糊控制等。
根据实际情况选择合适的控制算法，并进行相应的控制电路设计。
PWM可逆直流调速系统设计
PWM可逆直流调速系统设计1. 引言PWM（脉冲宽度调制）可逆直流调速系统是一种常用的电机调速系统，广泛应用于工业生产和家电领域。
本文将介绍PWM可逆直流调速系统的设计原理、主要组成部分以及工作原理。
2. 设计原理PWM可逆直流调速系统的设计原理基于脉冲宽度调制技术和电机控制原理。
通过调整PWM信号的脉冲宽度，可以控制电机的转速和运行方向。
主要原理包括： - 电源供应：系统通过电源为电机提供电能。
- PWM信号生成：通过数字控制器或单片机产生PWM 信号。
- H桥驱动电路：将PWM信号转换为适合电机的驱动信号。
- 电机控制：根据PWM信号调整电机的转速和运行方向。
3. 主要组成部分PWM可逆直流调速系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 电源供应电源供应是系统的功率来源，可以选择直流电源或交流电源。
直流电源常用的电压范围为12V或24V，交流电源则需要将交流电转换为直流电。
3.2 PWM信号生成PWM信号生成是通过数字控制器或单片机来产生PWM信号的过程。
通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机的转速。
3.3 H桥驱动电路H桥驱动电路是将PWM信号转换为适用于电机驱动的信号的关键部分。
H桥由4个开关管组成，根据PWM信号的输入情况控制开关管的导通与关闭，从而改变电机的转速和运行方向。
3.4 电机控制电机控制是根据PWM信号调整电机的转速和运行方向的过程。
通过增大或减小PWM信号的占空比，可以控制电机的速度；通过改变PWM信号的极性，可以改变电机的运行方向。
4. 工作原理PWM可逆直流调速系统的工作原理如下：1.首先，电源供应向系统提供电能，为后续的电机驱动做准备。
2.数字控制器或单片机根据预设的参数生成PWM信号，并将其输入到H桥驱动电路。
3.H桥驱动电路根据PWM信号的输入情况控制开关管的导通与关闭，从而改变电机的转速和运行方向。
4.电机控制模块根据PWM信号的占空比调整电机的转速，根据PWM信号的极性改变电机的运行方向。
基于PWM调节方式的驾培车用直流电机控制器调速系统设计
二 、 硬 件 设 计
（ 一 ） 测 速 系统硬 件 设 计
参 考 文献 ［ １ 】 林 金阳， 王明福． 基 于Ｍ ｅ ５ １ 单片机 的直流 电机 Ｐ Ｖ ｔ ￣ Ｉ 调速系统 【 Ｊ ］ ．
出被测信号 的频率 ，可兼顾低频与高频信号 ， 从而提高测量精度 。基于
Ｐ ＷＭ调节方式的调速控制系统 ， 通过调节 占空比的大小可以调节电动机 的速度的大小 。这种方法简单可靠且控制精确度较高 。此外本设计选用 Ｅ Ｐ Ｍ ７ １ ２ ８ Ｓ 芯片通过硬件 和软件的结合 ， 大大减少了硬件 的开销 ， 使之变 得更加实用方便。
基于 Ｐ ＷＭ 调节方式的驾培车用直流电机控制器调速 系统设计
宁 帆
湖 南师范 大学历 史文化学院
湖南 长沙
４ １ ０ ０ ８ １
【 摘 要】 本设计介 绍用 Ａ １ ｔ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ 公 司的 Ｍ Ａ Ｘ ７ ０ ０ ０ 系列的 Ｅ Ｐ Ｍ ７ １ ２ ８ ｓ实现对直 流电机 的高精度 、宽范围的调速控制 方案 。本系统的控 制对 象是 驾培 车用直流 电动机 ，运用 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ硬件描述语言 实现各个模块 的功能 ，从而 实现 系统对 电机的测速 、调速 、控 制功能。 系统的测速硬件是 利用光 电式码 盘这种非接触光 电传感 器。 系统调速控制利用调速控制 系统来完成。 系统的仿真在 Ｍ Ａ Ｘ Ｐ Ｌ Ｕ Ｓ Ｈ软件中完成， 采用 Ｖ Ｈ Ｄ Ｌ 硬件描 述语 言进行软件程序 的 编 辑 。 本 次 设 计 给 出 了详 细 的 电路 原 理 图及 软 件 设 计 。 基 于 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ直 流 电 动机 控 制 系 统 大 大 简化 了控 制 电路 。 【 关键词 １ Ｐ Ｗ Ｍ 驾培车 Ｍ ／ Ｔ法 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｍ３ ３文献标识码：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ ． ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ７ ６ — ０ １ 引言 随着 目 前全球能源危机和温室效应越来越严重，电动汽车必然是 ２ １ 世纪的主要交通工具之一。因此 ，驾培车的电动改造具有十分重要 的作
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程序
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sbit k1=P1^0; sbit k2=P1^1; sbit k3=P1^2; sbit k4=P1^3; uchar T=0; uchar W=0; uchar A=0; uchar k=10;
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wc51r(0x01); //清屏 wc51r(0x38); //使用 8 位数据，显示两行，使用 5*7 的字型 wc51r(0x0c); //显示器件，光标开，字符不闪烁 wc51r(0x06); //字符不动，光标自动右移一格 } /********t1 中断**********单位时间方波个数********/ void time1_int(void) interrupt 3 { count_speed++; if(count_speed==20) { count_speed=0; num_display=num_medium; num_medium=0; } }