基于.proteus仿真的pwm电机调速
基于Proteus仿真的直流电机控制
前言 (1)正文 (1)2.1 设计目的和意义 (1)2.1.1 设计目的 (1)2.1.2 设计意义 (1)2.2 设计方法 (1)2.3设计内容 (2)2.3.1 89C51单片机介绍 (2)2.3.2内容概要 (3)2.4电路分析 (3)2.4.1程序流程图 (3)2.4.2元件清单 (4)2.4.3程序电路图 (5)2.4.4程序运行结果 (5)2.4.5 Proteus调试与仿真 (5)结论 (6)总结 (7)参考文献 (8)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、非线性集成电路以及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,使得许多控制功能及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。
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。
正文2.1 设计目的和意义2.1.1 设计目的作为理工科的学生应该在学习与动手实践中提高自己的专业技能知识,通过课程设计使我进一步熟悉了单片机的内部结构和工作原理,掌握了单片机应用系统设计的基本方法和步骤;通过利用AT89C52单片机,理解单片机在自动化装置中的作用以及掌握单片机的编程调试方法;通过设计一个简单的实际应用输入控制及显示系统,掌握protues和Wave以及各种仿真软件的使用。
现在的学习都是为以后的发展而做铺垫,通过课程设计提高自己的动手能力。
2.1.2 设计意义加深理解直流电机在单片机上的运用,增进对电路仿真的兴趣。
2.2 设计方法定义输出或输入为直流电能的旋转电机,称为直流电机,它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
基于Proteus的直流电机PWM调速系统研究
V0 1 . 2 1
No . 1 5
电子设 计 工程
El e c t r o ni c De s i g n En g i n e e
2 0 1 3年 8月
Au g .2 01 3
基于 P r o t e u s的直 流 电机 P WM 调 速 系统研 究
Y U A N Z h a n - j u n
( D e p a r t m e n t o fE l e c t r o n i c s , S h a a n x i I n s t i t u t e fI o n t e r n a t i o n a l T r a d e&C o mm e r c e , X i a n y a n g 7 1 2 46 0 , C h i n a )
d e b u g g i n g i s c o mp l e t e d b y u s i n g P r o t e u s s o f t wa r e . he T e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h i s P W M r e g u l a t i n g s p e e d s y s t e m o f DC
设计方案 。 系统 以 A T 8 9 S 5 1单 片机 为 核 心 , 利 用 AD C 0 8 0 8采样 直 流 电机 占空 比设 定值 . 运 用脉 宽调 制 技 术 控 制 P wM 波输 出占空比 o . r , 完 成 直 流 电机 的 转 速 调 节 。 利用P r o t e u s软 件 进 行 了仿 真 调 试 , 结果表明所设计的直流电机 P WM 调 速 系 统 具 有 较 高 的控 制 精 度 和 较 快 的 动 态 响 应 速 度 ; 并且 P r o t e u s 仿 真技术的运 用, 可 有 效 地 降 低 系统 开发 成 本 , 缩
PROTUES课程设计-直流电动机调速器-单片机89C51-Keil---Proteus
1 引言随着微电子技术的不断发展与进步,微处理器芯片的集成程度越来越高,单片机已可以在一块芯片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数电路,这就很容易将计算机技术与测量控制技术结合,组成智能化测量控制系统。
在现代工业中,直流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、化工、国防等工业部门中。
直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机。
因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。
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。
直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。
正是这些技术的进步使直流调速系统发生翻天覆地的变化。
其中电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制,形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统,并向全数字控制方向快速发展。
本文设计了用DAC0808设计直流电动机调速器的基本方案,阐述了该调速器系统的基本结构、工作原理、运行特性及其设计方法。
本系统用电压表测量直流电动机的转速,用MCS-51单片机输出数字信号通过DAC0808芯片实现数模转换,从而输出模拟电压来控制调节直流电动机的转速。
本设计主要研究利用单片机及DAC0808实现数模转换调速,直流电机的控制和测量方法,从而对直流电机的调速控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。
2 设计总体方案2.1 设计要求基本要求:使用AT89C51单片机为核心,使用数模转换元件DAC0808对单片机输出的数字信号进行转换,输出模拟信号驱动直流电动机。
具体要求:在设计中,设计8个按键对应直流电动机的8挡不同转速,按下不同按键时,电动机将以不同速度转动,在8个按键中取一个按键为直流电动机转动停止按键。
8挡不同转速的设定由学生自己决定。
仿真:控制程序在Keil软件中编写,编译,整个控制电路在Proteus仿真软件中连接调示。
直流电机脉宽调制调速在Proteus中的仿真设计
直流电机脉宽调制调速在Proteus中的仿真设计文章设计了以单片机为核心,直流电动机为执行构件,H桥集成电路L298作为电动机驱动电路的脉宽调制调速系统,并在Proteus软件中进行了仿真。
系统采用PWM对直流电机调速,精度高、范围大、设计简单实用、性能可靠,具有一定的应用价值,而使用Proteus仿真软件也方便教学。
标签:PWM;单片机;Proteus;仿真1 引言脉冲宽度调制是利用数字信号输出对模拟电路进行控制的一种技术,广泛应用于功率控制、通信等领域。
脉宽调制就是按一定的规则对脉冲的宽度进行调制。
PWM的优点其一是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换,其二是相较于模拟控制对噪声抵抗能力的增强,这是将PWM用于通信的主要原因。
在机电控制系统中,广泛采用PWM技术驱动各类模拟器件,如电动机调速、照明调光等。
要实现PWM可采用专用的集成电路,也可使用集成PWM 功能模块的单片机,或者采用程序控制单片机定时器及通用IO口来实现。
2 系统工作原理分析直流电动机是一个模拟器件,而单片机的输出是数字信号。
要实现单片机对直流电动机转速的控制,可以采用數/模转换电路进行D/A转换,也可以采用脉宽调制的方式实现。
本设计以单片机为控制核心并负责脉宽调制任务,按键作为系统输入,改变单片机输出脉冲的宽度实现对直流电动机速度的调节。
脉宽调制的输出就是不同宽度的脉冲,也就是单片机改变输出的高低电平的时间。
单片机的引脚负载能力极弱,需要功率驱动电路对单片机的输出信号进行放大后,再驱动直流电动机。
需要注意的是要让电动机取得不同转速的效果,必须提高调制频率,通常调制频率为1~200kHz,否则实际效果会是转动一短时间再停止一段时间。
3 硬件电路设计本设计采用脉宽调制的方式实现用按键控制直流电动机的转速,电动机从静止到全速运行分为多个档位。
整个系统硬件电路由单片机最小系统、按键、直流电动机及其驱动电路组成。
在本设计中选择AT89S52单片机芯片为系统控制芯片,系统晶振频率为12MHz。
可逆直流PWM调速控制系统的仿真与设计(电源采用直流电源L298N)
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,主要用proteus仿真,实现电机的加减速和正反转以及控制超调量和稳态误差等要求。
采用L298N芯片来设计电机驱动电路。
用LM331来实现电压频率转换。
在仿真中加上PI调节和三角波比较环节来进行直流PWM调速控制系统。
关键词:直流电机;调速控制系统;驱动电路。
目录摘要 (Ⅰ)目录 (Ⅱ)1前言 (1)2设计基本内容 (1)2.1设计题目 (1)2.2主要内容 (1)2.3具体要求 (1)3电路设计 (2)3.1设计基本框图 (2)3.2电机正反转模块 (2)3.3电机加减速模块 (3)3.4驱动电路模块 (3)3.5频电转换模块 (5)3.6PI调节及三角波比较模块 (7)4仿真结果 (7)5总结体会 (9)参考文献 (10)致谢 (11)仿真原理图 (12)1 前言电动机作为最主要的动力源和运动源之一,在生产和生活中占有十分重要的地位。
电动机的调速控制方法过去多用模拟法,随着单片机的产生和发展以及新型自关断元器件的不断涌现,电动机的控制也发生了深刻的变化。
直流电动机控制技术是一项以直流电动机作为机械本体,融入了电力电子技术、微电子技术、单片机控制技术和传感器技术的多学科交叉机电一体化技术。
单片机在电动机控制中的应用使调速系统具有了数值运算、逻辑判断及信息处理的功能。
自从全控型电力电子器件问世以后,就出现了采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制的控制方式,形成了脉宽调制变换器-直流电动机调速系统,简称直流脉宽调速系统,或直流PWM调速系统。
PWM系统在很多方面有较大的优越性:主电路线路非常简单,需要用到的功率器件比较少;开关频率比较高,电机损耗及发热都比较少,电流很容易连续,并且谐波少;功率开关器件工作在开关状态,导通损耗比较小,装置效率比较高;低速性能比较好,调速范围比较宽,稳速精度比较高;若与快速响应的电动机配合,则系统频带宽,动态响应比较快,动态抗干扰能力强;直流电源采用不控整流时,电网功率因数比相控整流器高。
基于Proteus 的单片机PWM 直流调速系统设计
图 4 系统仿真原理图 系统使用 AT89C51 单片机输出 PWM 信号, 直接利 用 TTL 电平驱动 L298 以实现对电机的调速控制, 该系统 电路简单, 控制方便, 具备一定的实用价值。利用 Proteus 进行系统仿真设计有助于培养学生及工程技术人员运用 微型计算机设计控制系统的能力。 参考文献: [1] 周彬,刘晓燕.单片机实验的仿真教学[J].重庆职业技术学院 学报,2006(3). [2] 郭海英.微机控制 PWM 直流调速系统设计[J].机电工程技术 2006(5). [3] 江世明. 脉宽调制技术中 PWM 波形程序设计方法[J].邵阳学 院 学 报,2006(4). [4] 潘新民.微型计算机控制技术[M].北京: 电子工业出版社,2003.
电动机等电感性负载。其内部有两个完全相同的功率放 大回路, 其内部结构和引脚功能如图 3 所示。
Vcc 接逻辑控制的+5V 电源; Vs 为电机驱动电源, 最 高 可 达 50V; IN1, IN2 输 入 标 准 TTL 逻 辑 电 平 对 A 桥 的 输 出 OUT1, OUT2 进 行 控 制 , IN3, IN4 对 B 桥 的 输 出 OUT3, OUT4 进行控制; ENA、ENB 分别是 A 桥 和 B?桥 的 使能端; SENSA、SENSB 接电流检测电阻, 以引出电流反 馈信号, 不用反馈时, 该引脚可以直接接地。
基于 Proteus 的单片机 PWM 直流调速系统设计
周彬
(重庆职业技术学院 机电工程系, 重庆 400712)
摘 要: 本文以 89C51 单片机为控制核心, 以 L298 为驱动, 实现直流电动机的 PWM 调速, 给出了系统的
电路原理及 PWM 信号产生的方法, 在 Proteus 软件中仿真实现。
基于Proteus的单片机PWM直流电机速度控制系统设计
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
基于Proteus的单片机PWM直流电机速度控制系统设计
作者:乔志杰, 曾金明
作者单位:乔志杰(安徽电子信息职业技术学院), 曾金明(解放军蚌埠汽车士官学校 安徽蚌埠233030)
刊名:
九江学院学报(自然科学版)
英文刊名:Journal of Jiujiang University(natural sciences)
年,卷(期):2013,28(3)
参考文献(9条)
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9.李明基于Proteus的单片机对步进电机运动控制仿真[期刊论文]-{H}价值工程 2012(05)
引用本文格式:乔志杰.曾金明基于Proteus的单片机PWM直流电机速度控制系统设计[期刊论文]-九江学院学报(自然科学版)2013(3)。
基于Proteus仿真的直流电机调速设计
I Q ( ) : ( i — i o ) / K o { ( ) = K I 口 ( , ) 一 ( 1 2 ) + i R = O / K v + i R
一
) 去
( 2 )
是一 常数 , 为 电机工作 时内部线圈产生的反 向 电动 势 , 为 电机 端 电压 , 、 分 别为 速度 常数
Pr o t e u s s i mu l a t i o n s o f t wa r e r e li a z e P W M s p e e d c o n t r o l o f DC mo t o r .
Ke y wo r d s :DC mo t o r ;P W M;i n t e l l i g e n t v e h i c l e ;s i mu l a t i o n; DC s p e e d c o n t r o l
摘要 :为 了实现智 能小 车的精确控制 ,分析 了直 流电机模 型及其参数特性 , 讨 论了直流 电机调速方 法 ,在分析 P WM直流 电机
调速实现原理的基础 上,借助 P r o t e u s 仿真软件 实现直 流电机 的P WM调速 。
关键词 : 直 流电机 ;P WM;智能小车 ;仿真 ;直流调速
和 转矩 常数 。设 电机 的转 矩 、转 轴输 出功 率 效 率
分别为 Q 、P 、叼 ,可构建直流 电机模型为 :
数 特性 以及 P WM调速原 理 ,借助于 P r o t e u s 仿真
实现 P WM直 流 电机调 速 。
1 直 流 电机模 型分 析
直 流 电机 由转子 、定 子 、换 向器 等 组成 ,其 等效模 型如图 1 所 示 。 电 阻 R为 转 子 线 圈 内 阻 ,
Proteus仿真环境下的电机调速系统设计
P r o t e u s仿 真环 境 下 的 电机 调 速 系统设 计
王 欣峰 ,任 淑 萍
( 1 . 山西 大 学 自动化 系 , 山 西 太 原 0 3 0 0 1 3 ;2 . 山 西 大 学 电 子 信 息 工 程 系 , 山西 太 原 0 3 0 0 1 3 )
摘 要 :提 出 了一种 在 P r o t e u s环 境 下 的 直 流 电机 P W M 调 速 系 统 的 设 计 方 法 。AT 8 9 C 5 1单 片 机 产 生 占空 比 可 调的P WM 波 形 ,通 过 L 2 9 8 N 来驱 动 直 流 电机 ,独 立 按 键 用 于 设 定 电 机 的 正 反 转 以 及 电机 的启 停 , 利 用 系 统 自带 的 可 实 现 测 速 功 能 的 电机 组 成 直 流 电机 的 闭 环调 速 系 统 。 关 键 词 :P r o t e u s ;直 流 电机 ;调 速 系 统
L 2 9 8 N 内部 包含 4通 道 逻辑 驱 动 电 路 , 其额 定 工 作 电
流为 1 A, 最大可达 1 . 5 A, 可 直 接 对 电机 进 行 控 制 , 无须 隔离 电路 , 且 可 以驱 动 双 电机 。O UT1与 0UT2 之 间 以及 OUT 3与 O UT 4之 间可 分别 接 电机 。
环控 制 系统 。
图 2 直 流 电机 的驱 动 电路
2 . 2 键 盘 电路 设 计
甲
+
[ L 2 9 8 N J
1 .
由于本设 计 中所 用 按键 不 多 , 因 此选 择 独 立 式 按 键, 如 图 3所示 。通 常 机 械 开关 在 按 键 按 下 时 由于 弹 性作 用不可 能一下 稳 定 地 接通 , 同 时 在按 键 释 放 时 也 不 能一下 断 开 , 为了消 除这 种按 键抖 动带 来 的误 操 作 , 必 须应进 行 键盘 去抖 , 本文 采用 软件 去抖 , 当检 测 到有 键 按下 时 , 调 用 软件 延 时 1 0 ms ~2 0 ms , 如 果 再 次 检
基于.proteus仿真的pwm电机调速
直流电机调速资料汇总一.使用单片机来控制直流电机的变速.一般采用调节电枢电压的方式.通过单片机控制PWM1.PWM2,产生可变的脉冲.这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。
C语言代码:#include<AT89X52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit K5=P1^4;sbit K6=P1^5;sbit PWM1=P1^0;sbit PWM2=P1^1;sbit FMQ=P3^6;uchar ZKB1,ZKB2;void delaynms(uint aa){uchar bb;while(aa--){for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms基准延时程序{;}}}void delay500us(void){int j;for(j=0;j<57;j++){;}}void beep(void){uchar t;for(t=0;t<100;t++){delay500us();FMQ=!FMQ; //产生脉冲}FMQ=1; //关闭蜂鸣器delaynms(300);}void main(void){TR0=0; //关闭定时器0TMOD=0x01; //定时器0.工作方式1TH0=(65526-100)/256;TL0=(65526-100)%256; //100us即0.01ms中断一次 EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TR0=1; //启动定时器T0ZKB1=50; //占空比初值设定ZKB2=50; //占空比初值设定while(1){if(!K5){delaynms(15); //消抖if(!K5) //确定按键按下{beep();ZKB1++; //增加ZKB1ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2就减少}}if(!K6){delaynms(15); //消抖if(!K6) //确定按键按下{beep();ZKB1--; //减少ZKB1ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2增加}}if(ZKB1>99)ZKB1=1;if(ZKB1<1)ZKB1=99;}}void time0(void) interrupt 1{static uchar N=0;TH0=(65526-100)/256;TL0=(65526-100)%256;N++;if(N>100)N=0;if(N<=ZKB1)PWM1=0;elsePWM1=1;if(N<=ZKB2)PWM2=0;elsePWM2=1;}//显现:电机转速到最高后.也就是N为1或99时.再按一下.就变到99或1. //电机反方向旋转以最高速度二、内容及要求:1、设计一个直流电机调速系统.并用单片机实现连接开关和数码显示并将其值输入直流电机调速系统。
基于PROTUES的单片机步进电机速度控制系统的设计与仿真
前言步进电机成为执行元件,是机电一体化的重要产品其一,频繁使用在种种自动化操控系统中。
伴随微型电力电子和计算机技术的扩展,步进电机的需求量不断增加,在每一个国民经济地方都有使用。
最近几年来,伴随数字电子技术与微操控器的迅速崛起。
从而使得步进电机被频繁用于诸多运动操控中使用,这是因为数字输入性能的步进电机允许它连接到任何数字操控器。
在步进电机的操控的电路中能够根据操控脉冲信号个数来操控角位移量,所以实现准确定位的最终结果; 因为步进电机每次输入一个脉冲信号就可以转动一个固定的角位移,简单的说一个脉冲信号与一个固定角位移是一一对应关系。
这样就能够根据操控步进电机的任意两个连续脉冲信号的时间间隔来更改脉冲信号的频率,通过控制时间延时长短来操控步进角从而间接更改步进电机旋转的速度,最后达到实现步进电机的调节速度的效果。
步进电机能够成为一种操控用的特种电机,根据其没有积累的误差(精度为100%)的特性,频繁使用在种种开环操控。
伴随微型电力电子和计算机技术的扩展,步进电机的需求和日俱增,研究制造步进电机驱动器和操控系统具备非常重要的意义。
第1章绪论第一节单片机控制步进电机的背景与意义步进电机是根据操控脉冲信号个数来间接操控角位移量,最后实现准确定位的最终结果;它是一种电机一体化系统在增量运动转换成发散的数字信号输入的机械运动。
步进电机轴或者主轴旋转发散一步增量时,命令脉冲信号使用在适当的序列转子旋转固定一步取决于其建设。
较直流电机步进电机有诸多优势,即低摩擦,寿命长,使用的轴承极其稳定,由于没有接触刷和减少转子散热,并且根据其没有积累误差(精度为100%)的特性,频繁使用在种种开环操控系统。
步进电机能够成为一种操控用的特种电机。
它被成为最常用的一种电机,频繁使用在数控机床、机器人、自动化仪表等地方。
步进电机有3种:永磁式(PM),反应式(VR)和混合式(HB)。
步进电机是通过用电脉冲信号进行操控的,通俗的说:步进电机的位置和速度由脉冲信号数和频率决定。
直流电机PID转速闭环调速控制系统Proteus仿真实现
基于uC/COS的直流电机PID转速闭环调速控制系统Proteus仿真实现在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用用电动机进行驱动、传动和控制,而现代智能控制系统中,对电机的控制要求越来越精确和迅速,对环境的适应要求越来越高。
随着科技的发展,通过对电机的改造,出现了一些针对各种应用要求的电机,如伺服电机、步进电机、开关磁阻电机等非传统电机。
但是在一些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中,传统电机如直流电机乃有很大的优势,而要对其进行精确而又迅速的控制,就需要复杂的控制系统。
随着微电子和计算机的发展,数字控制系统应用越来越广泛,数字控制系统有控制精确,硬件实现简单,受环境影响小,功能复杂,系统修改简单,有很好的人机交换界面等特点。
在电机控制系统开发中,常常需要消耗各种硬件资源,系统构建时间长,而在调试时很难对硬件系统进行修改,从而延长开发周期。
随着计算机仿真技术的出现和发展,可用计算机对电机控制系统进行仿真,从而减小系统开发开支和周期。
计算机仿真可分为整体仿真和实时仿真。
整体仿真是对系统各个时间段对各个对象进行计算和分析,从而对各个对象的变化情况有直观的整体的了解,即能对系统进行精确的预测,如Matlab就是一个典型的实时仿真软件。
实时仿真是对时间点的动态仿真,即随着时间的推移它能动态仿真出当时系统的状态。
Proteus是一个实时仿真软件,用来仿真各种嵌入式系统。
它能对各种微控制器进行仿真,本系统即用Proteus对直流电机控制系统进行仿真。
在系统软件开发中开发中可用操作系统,也可不用操作系统。
如用操作系统,程序可实现模块化,并能对系统资源进行统筹管理,最主要的是可实现多任务运行。
如果需要多任务并行运行,并且需要一定的时间间隔,某些任务对时间的要求不高时,如不用操作系统则要占用定时器资源,并且对栈空间和硬件资源很难进行管理,所以在这种情况下需要操作系统。
本系统用操作系统uC/COS.uC/COS是一个完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式实时多任务内核.uC/COS 已经有很多产品成功使用的案例且得到美国军方的认证,说明了该系统的可靠性。
基于Proteus的步进电机控制系统仿真设计
计算机控制技术课程设计报告《基于Proteus的步进电机控制系统仿真设计》专业及班级______ 09自动化(1)班_________ 姓名_____ 吴红田坤王林指导老师_______ 丁健______________完成时间_______ _ 2012-6-17__________________基于protues的步进电机控制系统设计摘要:步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件,它广泛应用于工业机械的数字控制,为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优,根据控制系统功能要求及步进电机应用环境,确定了设计系统硬件和软件的功能划分,从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、I/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分频器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计,实现了四相步进电机的正反转,急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用,系统设计了两个外部中断,以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能,也即数控机床的刀架自动进给运动,随着单片机技术的不断发展,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,自六十年代初期以来,步进电机的应用得到很大的提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器,打印机、绘图仪,磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具,还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件,步进电机是机电一体化的关键产品之一,被广泛应用在各种自动化控制系统中,随着微电子和计算机技术的发展,它的需要量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件,由于其精度高、体积小、控制方便灵活,因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用,大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及,为设计功能强,价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
一、步进电机原理、控制技术及其特点由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行元件,它不能直接接到交直流电源上,而必须使用专业设备….步进电机控制驱动器,典型步进电机控制系统的控制器可以发出脉冲频率从几赫兹到几千赫兹可以连续变化的脉冲信号,它为环形分配器提供脉冲序列,环形分配器的主要功能是把来自控制环节的脉冲序列按一定的规律分配后,经过功率放大器的放大加到步进电机驱动电源的各项输入端,以驱动步进电机的转动,环形分配器主要有两大类:一类是用计算机软件设计的方法实现环形分配器要求的功能,通常称软环形分配器。
基于LabVIEW和Proteus的直流电机调速系统仿真设计
控制算法, 求出系统
输出的控制量大小,
然后传送到单片机,
再 由 单 片 机 输 出 PWM
波的占空比, 实现直
流电机速度的监测与
控制。
图 3 单片机程序框图
3 基于 LabVIEW 的上位机测控系统设计
上位机主要利用 LabVIEW 的数据处理和图形编程能力,完
成数据采集、处理、显示控制等功能。 图 4 为上位机的监控界面,
的设置一致,从而保证串口的正确使用。
3.2 PID 控制模块的设计
在 LabVIEW 中,为 了 改 进 PID 的 调 节 性 能 , 出 其 他 PID VI,如 高 级 PID VI、带 增
益计划表的 PID VI、具有自调节功能的 PID VI 等。本系统采用的
1 电机调速系统总体设计
为了直观地了解
直流电机实时运行状
况,并对其进行实时监
控,设计出一个直流电
机调速系统。系统总体
由上位机和下位机两
部分组成。上位机采用
LabVIEW 编 程 , 设 计
系统的监控界面,下位
机 采 用 AT89C52 单 片机,整体结构框图如
图 1 系统结构框图
图 1 所示。
单片机通过编码器采集转速信息, 经过虚拟串口传送到上
主要由显示模块、串口配置模块和 PID 控制模块三部分构成。 下
面主要介绍串口配置模块和 PID 控制模块的使用。
图 5 LabVIEW 后面板 4 虚拟串口设计
下位机和上位机之间采用串口通信方式,在仿真环境下,可 以通过虚拟串口实现这种功能。 本设计中虚拟串口的设计是通 过虚拟串口软件 VSPD XP 5.0 实现的。 一般计算机只有一个或 两 个 RS232 串 口 ,使 用 此 软 件 可 以 根 据 用 户 自 身 的 要 求 ,在 计 算机上产生多个虚拟的串口, 产生的虚拟串口用法和实际串口 的用法是一样。 串口设计界面如图 6 所示。
基于LabVIEW和Proteus的直流电机调速系统仿真设计
21 单 片 机 硬 件 Байду номын сангаас 计 . 下 位 机 A 8 C 2单 片机 系 统 由 Poe s 7仿 真设 计 而 得 , T9 5 rtu 硬件 电路 如 图 2所 示 。
图 2 系 统 硬 件 电 路 图
编 码 器 是 同 轴 传 动 。 实 际使 用 中 , 电码 盘 与 电动 机 同轴 传 动 在 光 或 者 通 过 齿 轮 连 接传 动 。 电动 机 旋 转 带 动 编 码 器 的光 栅 盘 转 动 ,
周 志欣 武 丽 ( 西南科技 大学信息工程 学院, 四川 绵阳 6 1 1 ) 2 0 0
摘 要
采 用 L b lW 和 Poe s设 计 了一 个 直 流 电机 仿 真调 速 系统 。 电机 的 驱 动 和 速 度 的 采 集 由 单 片 机 完 成 , a VE rtu 并将 单 片机
t bewee MCU an up r co puert r ugh i u l er . bVl mpl i on t n d pe m t ho vr a s i La t a1 EW i eme t PI co tol h r c v h if m a i ns D n r te e eied t e nor t on
f m MCU. al a js c moo p e y a jsi WM wa e c u is o tu h 8 C 2 sn l hp c mp trh n r o f l du td trs e d b du t g P v s o c pe up tte AT 9 5 i e c i o ue , e i y n n g t a he e te p ro e o c moo p e du t n. c i h up s fd trs e d a jsme t v
基于Proteus的直流电机调速系统设计与仿真
基于Proteus的直流电机调速系统设计与仿真作者:王培来源:《环球市场》2017年第22期摘要:本设计以单片机AT89C51为控制系统核心,将控制信号施加在L298芯片上来控制电机运行。
设计是以键盘作为输入,实现对直流电机的启停、加速、减速、正转、反转控制,采用PWM技术控制电动机,以改变占空比来实现对电机速度的精准控制。
文章在程序方面给出了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速度子程序以及显示子程序的流程图。
最后通过Proteus软件对直流电机调速系统进行了仿真与分析,仿真结果表明:本设计实现了对电机启停、加速、减速、正转、反转的有效控制。
关键词:AT89C51;PWM控制;调速;Proteus一、直流电动机调速的硬件设计本设计采用单片机AT89C51来控制输出的数据,将控制信号施加于电机驱动模块的L298芯片上,从而实现控制直流电机。
以键盘作为输入,实现对直流电机的启停、加速、减速、正转、反转控制,设计方案应用PWM技术控制电机,通过改变占空比实现速度的精准控制。
用四位LED显示屏实现电机速度的实时显示。
系统由以下结构组成:单片机、电动机驱动模块、按键模块、显示模块。
主要内容如下:1、电机驱动模块的设计:利用H桥驱动电路可实现电机的正反转,制动的功能,L298是集成有桥式电路的电机专用芯片,在应用领域被广泛使用,而且其性能稳定可靠,故用L298作为电机的驱动芯片。
2、单片机的选型:MCS-51系列单片机有多种型号,其中AT89C51不仅能兼容8051,还有ISP编程和看门狗的功能,本设计选用单片机AT89C51作为控制核心;3、键盘类型的选择:与矩阵式键盘相比独立式键盘结构比较简单,所以本设计采用独立式键盘向单片机输入信号;4、显示模块的设计:LED是单片机系统中最常用的一款输出器件,所以用LED实现对电机转速的实时显示。
二、直流电动机调速的程序设计在进行单片机控制系统的设计时,除了硬件的设计外,大量的工作是根据每个对象的实际需要而进行的程序设计。
proteus仿真-直流电机驱动、调速及过流保护报告
电流电机驱动、调速及过流保护实验报告学院:电子信息学院班级:组长:组员:实验课题:直流电机驱动、调速及过流保护目录1、项目描述 (3)2、设计原理 (3)3、设计过程 (4)3.1、硬件设计 (4)3.2、软件设计 (6)4、系统功能调试 (10)4.1、调试软件介绍 (10)4.2、电路运行结果 (11)5、总结 (12)1、项目描述本项目将通过proteus仿真电路模拟电机的驱动,并实现调速和转向控制。
项目将应用一个简单的电路,使用Arduino和L298N IC控制直流电机的速度和方向。
使用PWM信号和L298N(H桥)的组合来控制简单直流电机的功能,即速度和转向控制。
本项目基本完成了驱动,调速及转向控制功能。
2、设计原理 0直流电机是指能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。
它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。
当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。
直流电机的工作原理是里边固定有环状永磁体,电流通过转子上的线圈产生安培力,当转子上的线圈与磁场平行时,再继续转受到的磁场方向将改变,因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触,从而线圈上的电流方向也改变,产生的洛伦兹力方向不变,所以电机能保持一个方向转动。
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势,靠换向器配合电刷的换向作用,使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。
应电动势的方向按右手定则确定(磁感线指向手心,大拇指指向导体运动方向,其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向)。
导体受力的方向用左手定则确定。
这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩,这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩,转矩的方向是逆时针方向,企图使电枢逆时针方向转动。
如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩(例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩),电枢就能按逆时针方向旋转起来。
基于PWM地电机调速系统
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。
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直流电机调速资料汇总一.使用单片机来控制直流电机的变速.一般采用调节电枢电压的方式.通过单片机控制PWM1.PWM2,产生可变的脉冲.这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。
C语言代码:#include<AT89X52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit K5=P1^4;sbit K6=P1^5;sbit PWM1=P1^0;sbit PWM2=P1^1;sbit FMQ=P3^6;uchar ZKB1,ZKB2;void delaynms(uint aa){uchar bb;while(aa--){for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms基准延时程序{;}}}void delay500us(void){int j;for(j=0;j<57;j++){;}}void beep(void){uchar t;for(t=0;t<100;t++){delay500us();FMQ=!FMQ; //产生脉冲}FMQ=1; //关闭蜂鸣器delaynms(300);}void main(void){TR0=0; //关闭定时器0TMOD=0x01; //定时器0.工作方式1TH0=(65526-100)/256;TL0=(65526-100)%256; //100us即0.01ms中断一次 EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TR0=1; //启动定时器T0ZKB1=50; //占空比初值设定ZKB2=50; //占空比初值设定while(1){if(!K5){delaynms(15); //消抖if(!K5) //确定按键按下{beep();ZKB1++; //增加ZKB1ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2就减少}}if(!K6){delaynms(15); //消抖if(!K6) //确定按键按下{beep();ZKB1--; //减少ZKB1ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2增加}}if(ZKB1>99)ZKB1=1;if(ZKB1<1)ZKB1=99;}}void time0(void) interrupt 1{static uchar N=0;TH0=(65526-100)/256;TL0=(65526-100)%256;N++;if(N>100)N=0;if(N<=ZKB1)PWM1=0;elsePWM1=1;if(N<=ZKB2)PWM2=0;elsePWM2=1;}//显现:电机转速到最高后.也就是N为1或99时.再按一下.就变到99或1. //电机反方向旋转以最高速度二、内容及要求:1、设计一个直流电机调速系统.并用单片机实现连接开关和数码显示并将其值输入直流电机调速系统。
2、通过公式及键控实现其直流电机启动、加速、减速和停止等四种形态。
目标:(1) CPU为8051芯片;(2)实验需要4个LED.分别显示启动、加速、减速和停止。
(3)通过按键开关输入不同的值改变脉冲占空比的控制值从而得到不同的频率脉冲.实现脉冲转变为点评.实现调速功能。
PWM EQU 7FH ;PWM赋初始值OUT EQU P0 ;8个LED灯的接口INCKEY EQU P1.4 ;K1,PWM值增加键。
DECKEY EQU P1.5 ;K2,PWM值减小键。
BEEP EQU P3.7;----ORG 0000HSJMP STARTORG 000BHSJMP INTT0ORG 001BHSJMP INTT1ORG 0030H;----;主程序;定时器0工作在模式1.定时器1工作在模式2。
;----START:MOV SP,#30HMOV TMOD,#21HMOV TH1,PWM ;脉宽调节MOV TL1,#00HMOV TH0,#0FCH ;MOV TL0,#066H ;频率调节SETB EASETB ET0SETB ET1SETB TR0LOOP: MOV A,PWM ;JB INCKEY,LOOP1 ;增加键是否按下?CALL DELAY ;延时去抖动JB INCKEY,LOOP1CJNE A,#0FFH,PWMINC ;是否到最大值?CALL BEEP_BL ;是.蜂鸣器报警。
SJMP LOOPPWMINC:INC PWM ;调节脉宽(脉宽减小) SJMP LOOPLOOP1: JB DECKEY,LOOP2 ;减小键是否按下?CALL DELAY ;延时去抖动JB DECKEY,LOOP2CJNE A,#02H,PWMDEC ;是否到最小值?CALL BEEP_BL ;是.蜂鸣器报警。
SJMP LOOPPWMDEC:DEC PWM ;调节脉宽(脉宽增加)LOOP2: SJMP LOOP;----;T0中断服务子程序(频率);控制定时器1中断;----INTT0:CLR TR1MOV TH0,#0FCH ;1ms延时常数MOV TL0,#066H ;频率调节MOV TH1,PWMSETB TR1MOV OUT,#00H ;启动输出RETI;----;T1中断服务子程序(脉宽);----INTT1:CLR TR1 ;脉宽调节结束MOV OUT,#0FFH ;结束输出RETI;----;10ms延时子程序;----DELAY:MOV R6,#50DELAY1:MOV R7,#100DJNZ R7,$DJNZ R6,DELAY1RET;----;蜂鸣器响一声子程序;---BEEP_BL:MOV R6,#100BL1: CALL BL2CPL BEEPDJNZ R6,BL1MOV R5,#25CALL DELAY2RETBL2: MOV R7,#180BL3: NOPDJNZ R7,BL3RETDELAY2: ;延时R5×10MSMOV R6,#50BL4: MOV R7,#100BL5: DJNZ R7,BL5DJNZ R6,BL4DJNZ R5,DELAY2RETEND******************************************************************************/#include <REGX51.H>#define uchar unsigned char/****************************************************************************** TH0和TL0是计数器0的高8位和低8位计数器.计算办法:TL0=(65536-C)%256; ** TH0=(65536-C)/256,其中C为所要计数的次数即多长时间产生一次中断;TMOD是计数器** 工作模式选择.0X01表示选用模式1,它有16位计数器.最大计数脉冲为65536,最长时 ** 间为1ms*65536=65.536ms *******************************************************************************/#define V_TH0 0XFF#define V_TL0 0XF6#define V_TMOD 0X01void init_sys(void); /*系统初始化函数*/void Delay5Ms(void);unsigned char ZKB1,ZKB2;void main (void){init_sys();ZKB1=40; /*占空比初始值设定*/ZKB2=70; /*占空比初始值设定*/while(1){if (!P1_4) //如果按了+键.增加占空比{Delay5Ms();if (!P1_4){ZKB1++;ZKB2=100-ZKB1;}}if (!P1_5) //如果按了-键.减少占空比{Delay5Ms();if (!P1_5){ZKB1--;ZKB2=100-ZKB1;}}/*对占空比值限定范围*/if (ZKB1>99) ZKB1=1;if (ZKB1<1) ZKB1=99;}}/*******************************************************函数功能:对系统进行初始化.包括定时器初始化和变量初始化*/ void init_sys(void) /*系统初始化函数*/{/*定时器初始化*/TMOD=V_TMOD;TH0=V_TH0;TL0=V_TL0;TR0=1;ET0=1;EA=1;}//延时void Delay5Ms(void){unsigned int TempCyc = 1000;while(TempCyc--);}/*中断函数*/void timer0(void) interrupt 1 using 2{static uchar click=0; /*中断次数计数器变量*/TH0=V_TH0; /*恢复定时器初始值*/ TL0=V_TL0;++click;if (click>=100) click=0;if (click<=ZKB1) /*当小于占空比值时输出低电平.高于时是高电平.从而实现占空比的调整*/P1_0=0;elseP1_0=1;if (click<=ZKB2)P1_1=0;elseP1_1=1;}三、proteus仿真图。