直流电机转速闭环控制课程设计

计算机控制技术课程设计

报告

设计课题：直流电机转速闭环控制

（采用单片机教学实验系统）

班级：

报告人：

指导教师：

完成日期：2011年9月22日

重庆大学本科学生《计算机控制技术基础》课程设计任务书课程设计题目直流电机转速闭环控制（采用单片机教学实验系统）

学院自动化学院专业自动化专业年级

（1）已知参数和设计要求

1）用单片机产生PWM方波调制直流电机以一定速率旋转，人为给一个速度漂移，霍尔元件测出速度并根据PID算法跟踪校正速度漂移。

2）要求用LED或LCD时实显示电机速度。

3）要求在10秒内PID算法纠正速率漂移。

（2）实现方法

采用单片机教学实验系统实现（限≤4人选做）

学生应完成的工作：

1）硬件设计：要求完成控制系统框图；绘制完整的控制系统电原理图；说明各功能模块的具体功能和参数；结合实验室现有的单片机教学实验系统进行系统组成，对整个系统的工作原理进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、优、缺点和使用场合。分析和论述系统采用的主要单元的工作原理和特性。

2）软件设计：要求合理分配系统资源，完成直流电机转速闭环控制的程序设计（如：系统初始化；主程序；A/D转换；D/A转换；标度变换；显示与键盘管理；控制算法处理；输出等）。

3）对设计控制系统进行系统联调。

4）编写课程设计报告：按统一论文格式、统一报告纸和报告的各要素【封面、任务书、目录、摘要、序言、主要内容（包括设计总体思路、设计步骤、原理分析和相关知识的引用等）、总结、各组员心得体会、参考书及附录（包括系统框图、程序流程图、电原理图和程序原代码）】进行编写，字数要求不少于4000字，要求设计报告论理正确，逻辑性强，文理通顺，层次分明，表达确切。

目前资料收集情况（含指定参考资料）：

《计算机硬件技术基础实验教程》黄勤等编著重庆大学出版社

《单片微型计算机机与接口技术》李群芳等编著电子工业出版社

《计算机控制技术》王建华等编著高等教育出版社

课程设计的工作计划：

（1）2011年9月19日熟悉设计任务和要求。

（2）2011年9月20日确定设计方案。

（3）2011年9月21日硬件调试。

（4）2011年9月22日软件及系统调试。

（5）2011年9月23日设计答辩。

任务下达日期 2011年 9月 19 日完成日期 2011年 9 月 24日

指导教师（签名）

学生（签名）

说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、2003。

2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。

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SST89EE554RC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。同时利用霍尔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。在系统中采数码管和4×4键盘作为人机交互界面，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。该系统控制简单，反应灵敏，具有很强的抗干扰能力。

目录

前言 ............................................................

一.总体设计方案................................................

二.硬件单元模块设计............................................ （1）单片机控制单元 .............................................. （2）直流电机驱动单元 ............................................ （3）基于霍尔传感器的测速模块 .................................... （4）LED显示模块.................................................

三.软件功能调试................................................ （1）主程序设计.................................................. （2）PWM波软件软件设计........................................... （3）显示子程序.................................................. （4）键盘处理子程序 .............................................. （5）定时处理程序................................................ （6）测速软件设计...............................................

四.设计总结 (17)

五.参考文献 (17)

附录 (17)