计算机控制技术PWM电机速度控制系统设计方案
(完整word版)PWM波直流电机速度调节系统
课程设计设计题目： PWM波直流电机速度调节系统学院：专业：班级：姓名：学号：指导老师：日期：目录一引言 (1)1.1开发背景 (2)1.2数字控制器D(z) (5)二直流电动机调速概述 (4)2.1直流电机调速原理 (4)2.2直流调速系统实现方式 (5)2.3 8051单片机简介……………………………………………………………三硬件电路设计............................................................................................ (7)3.1 PWM波形的程序实现 (7)3.2直流电动机驱动 (8)3.3续流电路设计 (9)四软件设计 (10)4.1主程序设计 (10)4.2 数码显数设计 (11)4.3 功能程序设计 (12)4.4仿真图 (17)4.5 仿真结果分析 (18)五心得体会 (18)摘要：在国民生产中，随着现代技术的发展，电力电子技术已得到了全面的发展，其技术已应用到各个领域。
在各类机电系统中,由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能,直流电机调速系统已广泛运用于工业、航天领域的各个方面,最常用的直流调速技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术,具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和损耗低的特点.而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段,数字控制系统硬件电路的标准化程度高,控制软件能够进行复杂运算,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,此外还拥有信息存储、数据通信和故障诊断等模拟系统无法实现的功能。
关键字：80c51单片机；PWM调速技术；直流电动机一引言1.1开发背景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。
PWM直流电动机调速控制系统毕业设计(论文)
摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；H桥驱动电路；LED显示器；51单片机ABSTRACTDC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed control system, mainly by the microcontroller 51, power supply, H-bridge driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width modulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realize the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller square wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.Keywords: DC motor speed control；H bridge driver circuit；LED display目录摘要 (1)ABSTRACT (1)目录 (2)第1章引言 (3)1.1 概况 (3)1.2 国内外发展现状 (4)1.3 要求 (4)1.4 设计目的和意义 (5)第2章方案论证和选择 (6)2.1 电机调速控制模块 (6)2.2 PWM调速工作方式 (7)2.3 PWM调脉宽方式............................ 错误！未定义书签。
计算机控制技术PWM电机速度控制系统设计方案
《计算机控制技术》课程设计名：姓号：学系别：专业：班级：指导教师：日十六月年十二二○一一目录1 / 241.课程设计目的12. 课程设计题目和要求12.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）12.2课程设计图纸内容及张数13.设计内容23.1设计方案的选定与说明。
(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述>23.1.1 系统总方案论证与选择23.1.2 设计模块方案比较与分析33.2设计方案的图表4<一）PWM波软件软件设计4<二）测速软件设计5<三）直流电机的调速功能仿真61．调速前的波形图72．调速后的波形图7<四）电机速度的测量并显示功能仿真7<五）系统的电路原理图8<六）系统的PCB图83.3论述方案的各部分工作原理93.3.1 8051单片机的基本组成93.3.2 PWM的基本原理103.3.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理113.3.4 H桥驱动电路123.3.5 霍尔传感器的工作原理133.3.6 PI 转速调节器原理图及参数计算143.4相关的计算143.5编写设计说明书214. 设计总结22参考书目222 / 241.课程设计目的通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:(1>.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集>的能力；(2>.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；(3>.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4>.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.课程设计题目和要求2.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）1.要求设计电机速度控制系统，要求无余差，超调小。
2.硬件采用51系列单片机，采用直流作为驱动元件。
PWM控制技术的原理和程序设计
PWM控制技术的原理和程序设计PWM（Pulse Width Modulation）控制技术是一种通过改变方波脉冲的宽度来控制电路或设备的技术。
它通常被用于控制电机的速度、电子设备的亮度调节、音频的合成以及电源的调整等应用中。
PWM控制技术的原理是基于调制的整个周期中，方波的高电平时间（即脉冲宽度）与频率的比例关系来实现对电路或设备的控制。
当脉冲宽度为周期的一定比例时，控制电路或设备会按照一定的方式响应，例如电机运动的速度或电子设备的亮度。
1.初始化控制器：首先需要初始化控制器，包括选择合适的计时器和设置计时器的频率，以及将相关引脚配置为PWM输出。
2.设置频率与分辨率：根据实际需求设置PWM的频率和分辨率。
频率决定了周期的长度，而分辨率决定了脉冲宽度的精度。
3.计算脉冲宽度：根据需要控制的电路或设备，计算脉冲宽度的值。
这可以通过设定一个数值来代表脉冲宽度的百分比，然后根据设定的分辨率计算出实际的脉冲宽度。
4.控制输出：通过设置计时器的比较匹配值来控制PWM输出。
比较匹配值决定了方波高电平的结束时间，从而决定了脉冲宽度。
5.循环运行：将上述步骤放入一个循环中，不断更新脉冲宽度并输出PWM信号。
这样可以实现对控制电路或设备的持续控制。
需要注意的是，在实际的 PWM 程序设计中，还需要考虑到不同平台和编程语言之间的差异。
例如，在 Arduino 平台上，可以使用`analogWrite(`函数来实现 PWM 输出；而在其他平台上，可能需要使用特定的库或编程接口来控制 PWM 输出。
总结起来，PWM控制技术的原理是通过改变方波脉冲的宽度来控制电路或设备。
程序设计中，需要初始化控制器、设置频率和分辨率、计算脉冲宽度、控制输出，并将这些步骤放入一个循环中。
这样就可以实现对电路或设备的持续控制。
PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿
PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿一、概述本文将介绍一种基于PWM单闭环直流调速控制系统的设计方案。
该控制系统采用先进的数字信号处理技术，结合现代控制理论，实现了对直流电机的速度闭环控制。
通过控制电机的输入电压和电流，可以实现对电机的速度和转矩的调节。
二、系统组成系统由控制器、电源、电机、位置传感器等组成。
1. 控制器控制器采用单片机作为核心，结合高性能数字信号处理器（DSP）实现对直流电机的控制。
控制器的输入信号包括电机的速度信号和电流信号，输出信号为PWM波形输出信号。
控制器还可以接受外部命令，以实现自动控制。
2. 电源电源模块主要提供DC电压和电流，以驱动电机运转。
电源还需要具备良好的稳定性和可靠性，以确保电机的顺畅运行。
3. 电机电机是系统中最重要的组成部分，它产生的动力能够驱动机械系统的运动。
电机主要由电路板、转子和定子组成。
电机所选定子是具有良好导电、高强度、低热膨胀系数、低扭矩波动等性能的材料。
4. 位置传感器位置传感器主要用于检测电机的运动状态和位置。
这里采用霍尔效应传感器，它可以通过感应磁场的变化来检测转子位置和转速。
三、控制原理PWM（Pulse Width Modulation）可以用来控制电机的速度和转矩，可实现大功率的低损耗控制，是电动汽车等应用领域的重要技术。
PWM单闭环直流调速控制系统采用电流控制和速度控制两个环节，实现对直流电机的闭环控制。
电流控制环节主要用来控制电流大小和方向。
在此环节中，通过对电机的PWM控制信号来控制电机的输入电流，可以实现对电机转矩的调节。
2. 速度控制环节本系统的控制器选用TI的C2000系列数字信号处理器作为核心，主要用于PWM输出信号的实现和电机控制功能的实现。
该数字信号处理器具有高性能、低功耗、高可靠性等优点，能够满足本系统的控制要求。
控制器主要由PWM模块、ADC模块、PID控制器、位置检测器等组成。
其中，PWM模块用来实现电机的PWM信号输出，ADC模块用来实现电机的电流量测和速度量测，PID控制器用来根据电机的速度信号和目标速度信号计算出PWM信号，位置检测器用来检测电机的位置。
单片机课程设计PWM直流电动机调速控制系统方案
单片机原理及应用—— P W M直流电机调速控制系统概括直流电动机具有良好的启动性能和调速特性。
具有起动转矩大、调速平稳、经济大范围、调速容易、调速后效率高等特点。
本文设计的直流电机调速系统主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路和独立按键组成的电子产品组成。
电源采用78系列芯片，采用PWM波方式实现电机+5V、+15V调速，PWM为脉宽调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立的按键实现电机的启停、调速和转向的手动控制，LED实现测量数据（速度）的显示。
电机转速采用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机统计1秒内方波脉冲个数，计算电机转速，实现直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速； H桥驱动电路； LED显示屏; 51单片机目录摘要2摘要错误!未定义书签。
目录3第 1 章引言41.1 概述41.2 国外发展现状41.3 要求51.4 设计目的及6第 2 章项目论证与选择72.1 电机调速模块72.2 PWM调速工作模式72.3 PWM脉宽调制方式错误!未定义书签。
2.4 PWM 软件实现错误!未定义书签。
第三章系统硬件电路设计83.1 信号输入电路83.2 电机PWM驱动模块电路9第 4 章系统的软件设计104.1 单片机选型104.2 系统软件设计分析10第 5 章 MCU 系统集成调试135.1 PROTEUS 设计与仿真平台错误!未定义书签。
18传统开发流程对比错误!未定义书签。
第一章简介1.1 概述现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，因此必须与各种控制元件组成的自动控制系统相联动，而电驱动可视为自动电驱动系统的简称。
在这个系统中，生产机械可以自动控制。
随着现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，自动电驱动正朝着计算机控制的生产过程自动化方向发展。
以实现高速、高质量、高效率的生产。
在大多数集成自动化系统中，自动化电力牵引系统仍然是不可或缺的组成部分。
PWM调速系统设计
PWM调速系统设计
一、系统原理
二、硬件设计
1.电源电路：选择合适的电源电压和电容电感等元件，保证系统的稳定工作。
2.控制单元：使用微控制器或者专用的PWM控制芯片作为控制单元，负责生成高电平脉冲的脉宽。
3.驱动电路：根据电机的类型选择合适的驱动电路，将PWM信号转换为适合电机驱动的电流或电压。
三、软件设计
1.初始化设置：对控制单元进行初始化设置，包括设置PWM信号的周期和高电平脉冲的初始宽度。
2.输入检测：通过传感器或用户输入等方式获取输入信号，该信号用于调节电机的转速。
3.脉宽计算：根据输入信号的大小计算高电平脉冲的宽度，可以采用PID控制等算法来优化计算结果。
4.输出控制：将计算得到的脉宽输出到控制单元，控制单元根据脉宽的大小生成对应的PWM信号，控制电机的转速。
四、系统性能分析
1.响应时间：系统的响应时间越快，表示系统的控制性能越好，能够准确地响应输入信号的变化。
2.精度：系统的控制精度越高，表示系统能够准确地实现输入信号所要求的转速。
3.稳定性：系统的稳定性是指在长时间运行的情况下，系统能够保持良好的稳定性能。
4.效率：系统的效率表示电机能够以较低的能耗实现所要求的转速。
综上所述，PWM调速系统设计包括系统原理、硬件设计、软件设计以及系统性能分析等方面。
通过合理的设计和调试，可以实现一个高性能的PWM调速系统，用于实现电机的精确控制。
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。
PWM直流电机调速系统设计
PWM直流电机调速系统设计PWM（脉宽调制）直流电机调速系统设计是通过改变电机输入电压的有效值和频率，以控制电机转速的一种方法。
本文将介绍PWM直流电机调速系统的原理、设计过程和实施步骤。
一、PWM直流电机调速系统原理1.电机：PWM直流电机调速系统使用的电机一般是带有永磁励磁的直流电机，其转速与输入电压成正比。
2.传感器：传感器主要用于检测电机转速和转速反馈。
常用的传感器有霍尔传感器和编码器。
3.控制器：控制器通过接收传感器反馈信号，并与用户输入信号进行比较来调整电机输入电压。
控制器一般包括比较器、计数器、时钟和PWM 发生器。
4.功率电源：功率电源负责提供PWM信号的电源。
PWM直流电机调速系统的工作原理是：先将用户输入转速转化为电压信号，然后通过比较器将输入信号与传感器反馈信号进行比较，再将比较结果输入给计数器，由计数器根据输入信号的边沿通过时钟控制PWM发生器，最后通过功率电源提供PWM信号给电机。
二、PWM直流电机调速系统设计过程1.确定电机类型和参数：根据实际需要确定使用的直流电机类型和技术参数，包括额定电压、额定转速、功率等。
2.选择传感器：根据调速要求选择合适的传感器，常用的有霍尔传感器和编码器。
3.设计控制器：根据电机类型和传感器选择合适的控制器，设计比较器、计数器、时钟和PWM发生器电路，并进行连线连接。
4.设计功率电源：根据控制器和电机的电压和电流要求设计适当的功率电源电路。
5.总结设计参数：总结所选器件和电路的技术参数，确保设计完整。
三、PWM直流电机调速系统实施步骤1.进行电路连线：根据设计图将所选器件和电路进行连线连接，包括控制器、传感器、电机和功率电源。
2.进行参数调整：根据需要进行控制器参数的调整，如比较器的阈值、计数器的初始值等。
3.进行调速测试：连接电源后，通过用户输入信号和传感器反馈信号进行调速测试。
根据测试结果进行参数调整。
4.优化系统性能：根据测试结果优化系统性能，如改进控制器参数、调整电机参数等。
直流电机PWM调速控制系统设计
直流电机PWM调速控制系统设计一、引言直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业生产中的机械传动系统。
为了实现对直流电机的调速控制，可以采用PWM（脉宽调制）技术。
PWM调速控制系统通过控制脉冲宽度的变化来调整输出信号的平均电压，从而改变电机的转速。
本文将详细介绍直流电机PWM调速控制系统的设计原理、电路设计和控制算法等方面。
二、设计原理1、PWM调制原理PWM调制是一种通过改变脉冲宽度来控制平均电压的技术。
在PWM调速控制系统中，主要是通过改变脉冲的占空比来改变输出信号的平均电压，从而调整电机的转速。
2、直流电机调速原理直流电机的转速与电源电压成正比，转速调节的基本原理是改变电机的供电电压。
在PWM调速控制系统中，通过改变PWM信号的占空比，即每个周期高电平的时间占总周期时间的比例，来改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
三、电路设计1、输入电源电压变换电路为了适应不同的输入电源电压，需要设计输入电源电压变换电路。
该电路的功能是将输入电源电压通过变压器等元件进行变压或变换，使其适应电机的工作电压要求。
2、PWM信号发生电路PWM信号发生电路主要是负责产生PWM信号。
常用的PWM信号发生电路有555定时器电路和单片机控制电路等。
3、驱动电路驱动电路用于控制电机的供电电压。
常见的驱动电路有晶闸管调压电路、MOSFET驱动电路等。
通过改变驱动电路的控制信号，可以改变电机的转速。
四、控制算法在PWM调速控制系统中，需要设计相应的控制算法，来根据系统输入和输出变量进行调速控制。
常见的控制算法有PID控制算法等。
PID控制算法是一种经典的控制算法，通过对系统的误差、误差变化率和误差积分进行综合调节，来控制输出变量。
在PWM调速控制系统中，可以根据电机的转速反馈信号和设定转速信号，计算出误差，并根据PID 控制算法调节PWM信号的占空比，从而实现对电机转速的精确控制。
五、系统实现根据上述设计原理、电路设计和控制算法，可以实现直流电机PWM调速控制系统的设计。
单片机控制PWM的直流电机调速系统的设计
单片机控制PWM的直流电机调速系统的设计PWM（脉宽调制）是一种常用的电压调节技术，可以用来控制直流电机的转速。
在单片机控制PWM的直流电机调速系统中，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要考虑的主要内容有：电机的选择与驱动、电源电压与电流的设计、速度反馈电路的设计。
首先，需要选择合适的直流电机和驱动器。
选择直流电机时需考虑其功率、转速、扭矩等参数，根据实际需求选择合适的电机。
驱动器可以选择采用集成驱动芯片或者离散元件进行设计，通过PWM信号控制电机的速度。
其次，需要设计合适的电源电压与电流供应。
直流电机通常需要较大的电流来实现工作，因此需要设计合适的电源电流，以及保护电路来防止电流过大烧坏电机和电路。
最后，需要设计速度反馈电路来实现闭环控制。
速度反馈电路可以选择采用编码器等传感器来获得转速信息，然后通过反馈控制实现精确的速度调节。
软件设计方面，需要考虑的主要内容有：PWM输出的控制、速度闭环控制算法的实现。
首先，需要编写代码实现PWM输出的控制。
根据具体的单片机型号和开发环境，使用相关的库函数或者寄存器级的编程来实现PWM信号的频率和占空比调节。
其次，需要实现速度闭环控制算法。
根据速度反馈电路获取的速度信息，通过比较目标速度与实际速度之间的差异，调整PWM信号的占空比来实现精确的速度调节。
常用的速度闭环控制算法有PID控制算法等。
最后，需要优化程序的鲁棒性和稳定性。
通过合理的调节PID参数以及增加滤波、抗干扰等功能，提升系统的性能和稳定性。
在实际的设计过程中，需要根据具体的应用需求和单片机性能等因素，进行合理的选择和调整。
同时，还需要通过实验和调试来验证系统的可靠性和稳定性，不断进行优化和改进，以获得较好的调速效果。
毕业设计(论文)-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计
毕业设计（论文）-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计毕业设计(论文)单片机控制的PWM直流电机调速系统设计摘要直流电机是人类最早发明和应用的一种电机。
随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。
并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。
而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段，数字控制系统硬件电路的标准化程度高，控制软件能够进行复杂运算，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。
本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。
论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。
本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。
通过按键的调试可以实现控制直流电机启动、停止、方向和速度。
设计的整个系统，采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的可靠性和稳定性。
最后在软件方面，介绍了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速子程序和显示子程序的编写思路以及具体的程序实现。
关键词单片机AT89S51;直流电机;脉宽调制;转速检测I毕业设计(论文)The Design of PWM Controlled DC Motor SpeedControl System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has been already made widely available to our life, work, research, each realm. In all kinds of mechanical of speed, due to the DC motor has a good start, brake and the performance of speed, DC motor control system has been widely used in industry, space flight, most commonly used DC speed control technology is a pulse width modulation (PWM) DC speed control technology, which has a high precision, fast response time, high speed range and width of the low loss. The use of computer digital control has become a kind of method of DC speed control system, the hardware circuit of a high degree of standardization, control software to carry out complex operation can be realized,different from the general linear optimization and adjustment of the adaptive, nonlinear, intelligent control low.A speed governing system of DC motor by using AT89S51microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introducesthe significance of a speed governing system of DC motor, a kind of method of DC motor speed modification, based on PWM theory by the SCM, the basic theory and the way to implement. Through the computation achieves the precise velocity modulation again to the duty factor the goal. The main circuit is adopted four keypads to control AT89S51 mainly, convey data to AT89S51 produce the signal of Pulse Width Modulation and then, control the DC motor through the electrical machinery L298. This design still is added the circuit of rotational speed measuring and showing formed by CS3020 Hall’sswitch, AT89S51, 74LS47, and four LED. Through the adjustment of the button can control effectively the DC motor of the start and stop, direction and speed. The designII毕业设计(论文)of the whole system has been used the massive integrated circuit module, which can be used to simplify the hardware electric circuit greatly, improve the system reliability, stability.Finally in the software, the main routine, keyboard scan subroutine, PWM signal producing subroutine, velocity measurement subroutine and the demonstration subroutine compilation as well as the specific program are introduced.Keywords SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed III毕业设计(论文)目录第1章绪论 ..................................................................... .........................................................................11.1 课题研究的背景 ..................................................................... ................................................... 1 1.2 课题研究的目的及意义 ..................................................................... ....................................... 1 1.3 国内外电机控制的研究现状及发展 ..................................................................... ................... 2 1.4 PWM变频调速发展前景 ..................................................................... . (4)1.4.1 异步电动机的调速方法 ..................................................................... . (4)1.4.2 同步电动机的调速方法 ..................................................................... . (5)1.4.3 PWM变频调速 ............................................................................................................... 51.5 课题研究内容及目标 ..................................................................... ........................................... 6 1.6 本章小结...................................................................... .. (7)第2章直流电机调速系统设计 ..................................................................... ......................................... 8 2.1 系统总体方案设计 ..................................................................... .. (8)2.1.1 设计思路 ..................................................................... . (8)2.1.2 总体方案比较与选择 ..................................................................... .. (8)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 ..................................................................... .. (9)2.2 基本原理分析 ..................................................................... .. (10)2.2.1 直流电机的调速原理 ..................................................................... (10)2.2.2 直流电机PWM调速原理 ..................................................................... . (11)2.2.3 霍尔效应和原理简介 ..................................................................... .............................. 12 2.3 系统各模块方案的比较与选择 ..................................................................... . (13)2.3.1 键盘的选择 ..................................................................... . (13)2.3.2 显示方式的选择 ..................................................................... .. (14)2.3.3 电机驱动芯片的选择 ..................................................................... (15)2.3.4 测速传感器的选择 ..................................................................... .................................. 16 2.4 系统硬件组成 .......................................................................................................................... 17 2.5 本章小结...................................................................... (17)第3章硬件系统设计 ..................................................................... . (18)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 ..................................................................... ...................... 183.2 直流电源部分 ..................................................................... ..................................................... 20 3.3 PWM波形发生原理 ..................................................................... ........................................... 21 3.4 电机驱动电路 ..................................................................... ..................................................... 21 3.5 键盘部分...................................................................... (24)3.6 LED显示部分 ..................................................................... ..................................................... 24 3.7 测速部分...................................................................... (25)3.8 复位电路和时钟电路 ..................................................................... ......................................... 27 3.9 整体电路设计 ..................................................................... ..................................................... 28 3.10 本章小结 ..................................................................... .. (28)第4章软件系统的论述 ..................................................................... ................................................... 29 4.1 主程序...................................................................... . (29)IV毕业设计(论文)4.2 键盘扫描子程序 ..................................................................... . (29)4.3 PWM信号发生程序 ..................................................................... . (31)4.4 测速子程序 ..................................................................... (32)4.5 显示子程序 ..................................................................... (34)4.6 本章小结...................................................................... (35)结论 ..................................................................... ........................................................................ (36)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (37)参考文献 ..................................................................... .. (38)附录A 译文 ..................................................................... (39)一种用于CMOS集成宽量程的电阻式气敏传感器的高精度温度控制系统 (39)附录B 外文原文 ..................................................................... . (57)附录C 硬件电路原理图 ..................................................................... ................................................. 73 附录D PCB版图及PCB预览图 ..................................................................... ................................... 74 附录E 立体电路图 ..................................................................... (75)附录F 程序清单...................................................................... . (76)V毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。
计算机控制技术课程设计(直流电机PWM调速系统设计)
单片机是系统的核心元件，起着控制直流电机所有运行状态和处理显示数据的作用。 本系统设计的主控芯片选择 ATMEGA16 可以完成实现各项功能。
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武汉理工大学《计算机控制技术》课程设计说明书
在 PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要 改变一个周期内“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”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，PWM 又 被称为“开关驱动装置”。如下图所示：
图 2 PWM 波原理图 设电机始终接通电源时，电机转速最大为 Vmax，设占空比为 D= t1 / T，则电机的平均 速度为 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度； D = t1 / T 是指占空比。由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T 时，就可以 得到不同的电机平均速度 Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度 Vd 与占空比 D 并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性关系。 由此我们可以近似的认为直流电机两端电压值与转速成正比，并可以借此原理算出转 速和电压值（即 PWM 波的频率值）的比例关系。
经过上述分析比较，决定使用 L298 连接电路作为电机驱动模块。
2 系统硬件电路和软件设计
2.1 单片机输出 PWM 波设计
2.1.1 PWM 控制直流电机的基本原理
PWM（即脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的
2
PWM控制的直流电动机调速系统设计
PWM控制的直流电动机调速系统设计PWM（脉宽调制）控制的直流电动机调速系统是一种常用于工业和家用电机控制的方法。
它可以通过调整输出脉冲宽度来控制电机的转速。
本文将详细介绍PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
一、设计目标本文所设计的PWM控制的直流电动机调速系统的设计目标如下：1.实现电机的精确转速控制。
2.提供多种转速档位选择。
3.实现反转功能。
4.提供过载保护功能。
二、设计原理具体的设计原理如下：1.产生PWM信号：使用微控制器或单片机的计时器/计数器模块来产生固定频率的脉冲信号，频率一般选择在20kHz左右。
通过调整计时器的计数值来改变脉冲的宽度，从而实现不同的电机转速。
2.控制电机转速：将微控制器或单片机的PWM输出信号经过电平转换电路后，接入电机的电源线，通过控制PWM信号的高电平时间来控制电机的转速。
3.实现不同的转速档位选择：通过增加多个PWM信号输出通道，可以实现多个转速档位的选择。
通过选择不同的PWM信号输出通道，可以实现不同的转速设定。
4.实现反转功能：通过改变PWM信号的极性可以实现电机的正转和反转操作。
正转时，PWM信号的高电平时间大于低电平时间；反转时，PWM信号的高电平时间小于低电平时间。
5.过载保护功能：通过添加电机负载的电流检测电路和电流限制功能，可以实现对电机过载时的自动保护。
三、设计步骤1.确定电机的额定电压和额定转速。
2.选择合适的微控制器或单片机作为控制核心，并编写PWM信号产生程序。
3.选择合适的驱动电路，将PWM信号转换成电机所需的电流和电压。
常用的驱动电路有H桥驱动电路和MOSFET驱动电路。
4.搭建电路原型，并进行电路调试和测试。
5.编写控制程序，实现转速档位选择、反转和过载保护功能。
6.进行系统整合和调试，确保系统的各项功能正常。
7.进行性能测试，并根据测试结果对系统进行调整和优化。
8.最后对系统进行稳定性测试，并记录测试结果。
四、总结本文详细介绍了PWM控制的直流电动机调速系统的设计原理和步骤。
计算机控制技术课程设计直流电机PWM调速系统
目录目录 ............................................................................................................................................................. - 0 - 摘要 ............................................................................................................................................................. - 1 -1、设计目的 (1)2、设计功能、要求 (1)3、硬件设计 (1)3.1、原理图设计 (1)3.2、器件清单 (2)3.3、各元器件作用说明 (2)3.4、工作过程说明 (2)4、软件设计 (3)4.1、设计思路 (3)4.2、工作原理图 (3)4.3、流程图 (4)4.4、程序清单 (4)5、仿真结果 (9)5.1、仿真环境说明 (9)5.2、程序编译结果 (9)5.3、软件仿真结果 (9)5.4、仿真结果说明 (11)6、设计总结 (11)7、参考文献 (11)8、附件：电路图 (12)摘要本设计主要是利用AT89C51单片机设计直流电机PWM调速系统，系统同时带有模拟测速功能。
利用汇编语言编写程序，通过Proteus软件进行仿真验证设计。
设计中还用到了外部晶振、六位LED数码管作为速度显示，外接四个按键作为功能设定。
按下启动按键进入启动显示、调速系统进入等待状态，按下正转功能键，电机正转；按下反转功能键，电机反转；按下停止功能键，电机由自身阻力减速到停止，这时会停止显示，显示屏熄灭，系统进入等待状态，如果按下启动按键将重新启动。
经过一系列的测试验证，设计能满足各项要求，经过长时间的运行测试程序都能正常地运行，没出现错误。
计算机控制课程设计——直流电机PWM调速系统的计算机控制
计算机课程设计名称：直流电机PWM调速系统的计算机控制计算机控制技术课程设计任务书1引言1.1课题背景近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。
直流它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;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。
1.2系统功能该系统的核心为高性能低成本的单片机AT89C51，它与87C51完全兼容，内部包含4KEPROM。
利用AT89C51单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制；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。
2总体方案设计2.1系统总体设计框图图2-1 系统总体设计框图2.2系统控制器AT89C51简介在此次设计中，选用高性能、低成本的AT89C51单片机，管脚及基本连接电路如图2-2所示。
和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写。
写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了你的劳动成果。
再着，AT89C51目前的售价低，市场供应很充足。
参数如下：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
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。
计算机控制技术PWM电机速度控制系统设计方案
计算机控制技术PWM 电机速度控制系统设计方案《计算机控制技术》课程设计姓名：学号：系别：专业：班级：指导教师：二○一一年十二月十六日目录1.课程设计目的 12.课程设计题目和要求 12.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）12.2课程设计图纸内容及张数 13.设计内容 23.1设计方案的选定与说明。
(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述>23.1.1系统总方案论证与选择 23.1.2设计模块方案比较与分析 33.2设计方案的图表 4<一）PWM波软件软件设计4<二）测速软件设计 5<三）直流电机的调速功能仿真 61.调速前的波形图 72.调速后的波形图 7<四）电机速度的测量并显示功能仿真 7<五）系统的电路原理图 8<六）系统的PCB图83.3论述方案的各部分工作原理 93.3.18051 单片机的基本组成 93.3.2PWM的基本原理103.3.3PWM 发生电路主要芯片的工作原理113.3.4H桥驱动电路123.3.5霍尔传感器的工作原理 133.3.6P I转速调节器原理图及参数计算 143.4相关的计算 143.5编写设计说明书 214.设计总结 22参考书目 221.课程设计目的通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:(1>.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集>的能力；(2>.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性, 并注意提高分析和解决实际问题的能力；(3>.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4>.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.课程设计题目和要求2.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）1.要求设计电机速度控制系统，要求无余差，超调小。
PWM波直流电机闭环调速系统设计--课程设计
洛阳理工学院课程设计说明书课程名称计控设计课题PWM波直流电机闭环调速系统设计专业自动化班级B100408--姓名-------年月日课程设计任务书电气与自动化系自动化专业学生姓名李恒班级B100408 学号=======课程名称：计算计控制技术设计题目：PWM波直流电机闭环调速系统设计课程设计内容与要求：设计内容：本系统以单片机为控制核心。
通过PID算法，根据差值算出PWM 应该输出的占空比，以此来驱动电动机使其达到预定速度，并用光电编码器为测速工具，构成速度控制闭环系统。
设计要求：1.完成直流电机调速系统总体设计2.根据系统框图进行硬件选型3.调试并仿真4.分析仿真结果并得出结论设计（论文）开始时期年月日指导教师设计（论文）完成日期年月日指导教师年月日课程设计评语第 1 页系专业学生姓名班级学号课程名称：设计题目：课程设计篇幅：图纸张说明书页指导教师评语：年月日指导教师洛阳理工学院洛阳理工学院目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1选题的背景与意义 (1)1.1.1 设计背景 (1)1.1.2 选题的目的和意义 (2)第2章系统总体设计 (1)2.1 方案的选择 (1)2.1.1 晶闸管调速 (1)2.1.2 PWM波调速 (2)2.2 系统总体设计 (3)第3章硬件设计 (5)3.1 硬件选型 (5)3.1.1 单片机的选择 (5)3.1.2 电机驱动的选择 (5)3.2 硬件电路设计 (5)3.2.1 微控制器 (5)3.2.2电源模块 (6)3.2.3电机驱动模块 (8)3.2.4测速模块 (2)3.2.5液晶显示模块 (4)3.3 系统硬件选型表 (6)第4章软件设计 (7)4.1 系统流程 (7)4.1.1 调速闭环方框图 (7)4.1.2 系统程序流程图 (7)洛阳理工学院4.2软件调试 (8)第5章系统的MATLAB仿真 (10)5.1 系统的建模与参数设置 (10)5.2电机Matlab仿真 (10)5.3 仿真结果分析 (12)结论 (13)参考文献 (14)附录 (15)洛阳理工学院摘要直流电机在社会生产中有着广泛的应用，本文给出了一种基于PWM波的直流调速系统。
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《计算机控制技术》课程设计姓名：学号：系别：专业：班级：指导教师：二○一一年十二月十六日目录1.课程设计目的12. 课程设计题目和要求12.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）12.2课程设计图纸内容及张数13.设计内容23.1设计方案的选定与说明。
(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述>23.1.1 系统总方案论证与选择23.1.2 设计模块方案比较与分析33.2设计方案的图表4<一）PWM波软件软件设计4<二）测速软件设计5<三）直流电机的调速功能仿真61．调速前的波形图72．调速后的波形图7<四）电机速度的测量并显示功能仿真7<五）系统的电路原理图8<六）系统的PCB图83.3论述方案的各部分工作原理93.3.1 8051单片机的基本组成93.3.2 PWM的基本原理103.3.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理113.3.4 H桥驱动电路123.3.5 霍尔传感器的工作原理133.3.6 PI 转速调节器原理图及参数计算143.4相关的计算143.5编写设计说明书214. 设计总结22参考书目221.课程设计目的通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:(1>.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集>的能力；(2>.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；(3>.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4>.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2.课程设计题目和要求2.1课程设计的要求和内容<包括原始数据、技术要求、工作要求）1.要求设计电机速度控制系统，要求无余差，超调小。
2.硬件采用51系列单片机，采用直流作为驱动元件。
3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法2.2课程设计图纸内容及张数1.要求用protel设计出硬件电路图。
2.画出系统控制框图。
3.画出软件流程图。
3.设计内容3.1 设计方案的选定与说明。
(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述>3.1.1 系统总方案论证与选择方案一：直接加直流电源来控制电机的转动速度；根据电动机在其额定电压时，电动机有一定的额定转速。
根据其输入电压的减小，其转动速度也相应的减小。
从而在传统的改变电动机的转速问题中，就是利用所给电动机的电压的不同，而达到人们所需要的大约速度。
方案二：以单片机AT89C51为中心通过D/A转换器,将单片机数字量转换为模拟量，从而起到控制电动机的转速问题。
其中在单片机控制部分通过按键直接从程序中调出所需要速度的值，同时输到数码显示部分和D/A转换部分以实现电动机的调速。
图1 电路组成框图方案三：采用AT89C51单片机进行控制。
本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成编码器采样部分、键盘控制部分以及显示输出功能。
采用AT89C51进行控制比较简单、易控制、可靠性高、抗干扰能力强、精度高且体积大大减小。
输出速度的调节是通过键操作，显示速度。
AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器.具有4K字节可编程闪烁存储器,可擦除的的只读存储器(PEROM>, ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器. AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案. 三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和电模式、片内振荡器和时钟电路：电路框图如图2图2 电路组成框图方案分析：方案一只能以减小所给电压值而能使电动机的转速有相应的减小，此方案操作性差且不安全。
方案二不能及时的从电动机那里得到相应的转动速度，而是直接从程序哪儿调用相应的数值给数码显示。
所以，此处的电路在速度的显示上失去了其真实性。
方案三在可操作性与实时性方面都都结合了本专业特点，从控制理论与控制技术出发，充分发挥与应用本学科特点。
所以，设计采用方案三。
3.1.2 设计模块方案比较与分析电机调速控制模块：方案一：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。
更主要的问题在于一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，通过开关的切换对电机的速度进行调整。
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：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。
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，因此本设计采用方案三。
3.2设计方案的图表<一）PWM波软件软件设计程序流程图：软件电机控制的方框图<二）测速软件设计软件测速的方框图<一）电路原理图LCD显示电路<二）霍尔传感器的电路原理图霍尔传感器的测速电路<三）直流电机的调速功能仿真当按下open键时，电机开始工作。
若需要加快电机的转速，则按下add_speed键，直到电机转速适中；相反，需要减慢电机的转速时，则按下sub_speed键，待转速满意后，放开按键。
当然，在某种特定的环境下，还需改变电机的转速，此时，你可以按一下swap键，以达到改变电机转向的目的。
当电机不工作时，则按下close键。
直流电机调速系统的Proteus仿真图1．调速前的波形图电机启动时的脉冲波形占空比2．调速后的波形图电机减速后的脉冲波形占空比<四）电机速度的测量并显示功能仿真对电机转速的显示，为使用者提供了更为直观的界面。
用户可以根据液晶显示屏上的数字，调整电机的转速，为调速提供了方便。
从显示数字的稳定程度，也可以判断电机转速的稳定性。
若显示数字几乎不变，则说明电机工作十分稳定；与之相反，显示数字不停地变化，则说明电机工作非常不稳定。
直流电机系统的Proteus仿真<五）系统的电路原理图直流电机调速系统的Protel原理图由电源模块、单片机控制单元、电机驱动电路、LCD显示电路、霍尔传感器电路构成。
<六）系统的PCB图3.3论述方案的各部分工作原理3.3.1 8051单片机的基本组成8051单片机由CPU和8个部件组成，它们都通过片内单一总线连接，其基本结构依然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。
其基本组成如下图所示：图2-2 8051基本结构图2．CPU及部分部件的作用功能介绍如下中央处理器CPU：它是单片机的核心，完成运算和控制功能。
内部数据存储器：8051芯片中共有256个RAM单元，能作为存储器使用的只是前128个单元，其地址为00H—7FH。
通常说的内部数据存储器就是指这前128个单元，简称内部RAM。
内部程序存储器：8051芯片内部共有4K个单元，用于存储程序、原始数据或表格，简称内部ROM。
定时器：8051片内有2个16位的定时器，用来实现定时或者计数功能，并且以其定时或计数结果对计算机进行控制。
中断控制系统：该芯片共有5个中断源，即外部中断2个，定时/计数中断2个和串行中断1个。
3. 8051单片机引脚图图2-3 8051单片机引脚图3.3.2PWM的基本原理PWM<脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。
PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“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”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。
也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
如图2-8所示：图2-8 PWM方波设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T，则电机的平均速度为Va = Vmax* D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。
由上面的公式可见，当我们改变占空比D = t1 / T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd ，从而达到调速的目的。
严格来说，平均速度Vd与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性关系。
3.3.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理1．数据比较器具有数据比较功能的芯片有74LS6828，74LS6838等8位数值比较器，4位数值比较器4585等。
本PWM发生电路通过两片4位数值比较器4585就可实现PWM信号的产生，因此选用4585作为信号发生电路。
芯片4585的引脚图：2．串行计数器系统PWM信号发生电路中还使用到一片串行计数器，有串行计数功能的芯片有4024、4040等，它们具有相同的电路结构和逻辑功能，但4024是7位二进制串行计数器，而芯片4040是一个12位的二进制串行计数器，所有计数器位为主从触发器，计数器在时钟下降沿进行计数。
当CR为高电平时，它对计数器进行清零，由于在时钟输入端使用施密特触发器，故对脉冲上升和下降时间没有限制，所有的输入和输出均经过缓冲。
本系统使用4040作为串行计数器，芯片4040的引脚图如图2-11所示：图2-11 4040引脚图3.3.4H桥驱动电路图2-1所示的H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机，电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
如图1.1-1所示，要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图4H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图2-2所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经 Q4回到电源负极。
按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。
当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动<电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
图5H桥驱动电机顺时针转动图2-3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。