直流电机调速与测速系统设计
基于DSP的直流电机调速、测速系统设计
ｃ ｒ ｅ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ ｈ ｕ ｒ ｎｔｍ ｔ ｒ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ＤＳＰ
Ｗ ＡＮＧ ｉ ｎ Ｈｕ ｇｎｅ ｎ ， ｉｇ ａ Ｕ ｉ ｒｉ ， ｉｉｇ８ ０ １ ， ｈｎ ） Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｑ ｎｈ ｉ ｎｖ ｓｙ Ｘ ｎｎ １０ ６ Ｃ ｉａ ｉ ｅ ｔ
转控制 、 电机 调速 、 电机 测速 和 串 口电脑 显示 四个 功能 。
ｌ 硬 件 系 统 介 绍
硬 件 系统直接 使用 Ｄ Ｐ教学 板上 的 Ａ Ｄ转 换 电位器 ， Ｓ ／ 用输 入 电压 的 Ａ Ｄ转 换 结果 直 接控 制 Ｐ ／ ＷＭ 的输 出脉宽 ， 利用 Ｌ ９ ２ ８驱动 器驱 动电机 运转 实现 调速 。测速用 固定 在 电机 主轴上 的光码 盘 和光耦 电路
Ｔｈ ｌ ｃｒｃ ｌｃｒ ｕ ｔｉ ｉ ｌ ｒ ｌａ ｌ ｎ ｒ ｃｉ ａ ． ｅ ｅｅ ｔｉａ ｉｃ ｉ ｓｓｍｐ ｅ， ｅｉｂ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｔｃ １
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： Ｐ； ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ｔｒ ｖ ｌｃ ｔ ｄ ｌｔｏ ｖ ｌｃ ｔ ａ ｕ ｉ ｇ ＤＳ ｄｉｅ ｔｃ ｒｅ ｔｍｏｏ ； ｅ ｏ ｉ ｍｏ ｕ ａｉｎ； ｅｏ ｉ ｍｅ ｓ ｒｎ ｙ ｙ
第２ ９卷 第 ６期 ２１ ０ １年 １ ２月
青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｈ ｉ ｎｖｒ ｔ（ ａ ｒ Ｓｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ Ｑｎ ａ Ｕ ｉｅ ｉ Ｎ ｔ ｅ ｃ ｃ ） ｇ ｓｙ ｕ ｅ
Ｖ０ ． ９ Ｎｏ ６ １２ ． Ｄｅ ． ０１ ｃ２ １
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｏ ｒ ａ ｉｅ ｔｅ ｃ ｎ ｒ ｌｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｉ ｄ ｌｔｏ ｎ ａ ｕ ｉ ｆｄｉｅ ｔｃ ｒｅ ｔｎｏ ｔ ａ ｔ： ｅ ｌ ｈ ｏ ｔｏ ｕ ｃｉ ｆｖ ｌｃ ｔ ｍｏ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒｎｇ ｏ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ — ｚ ｏ ｙ ｔｒ ｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｏ ｏ ，ｈ ｌ ｔ ｍ ｆＴＭＳ ２ Ｆ２ ７Ａ ｄ ｌＤＳ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｖ ｌｐ ａ２ ｏ ３ ０Ｌ ４０ ｍｏ ｅ Ｐ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄｅ ｅ ｏ ４Ｖ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｇｔｌＰＷ Ｍ ｒｎ ｉ ｌ ． ｅ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｂ ｏ ｎ ｃｅ ｏ ａ ｃ ｍｐ ｔ ｒｗｉｈ ｓｍｐ ｅ ｓ ｒａ ｏ ｔｓ ｆｗａ ｅ ｉｉａ ｐ ｃｐ ｅ Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉｌｐ ｒ ｏｔ ｒ ． ｉ
基于单片机的直流电机调速系统设计
直流电机转速 :
根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式 U=Ea+Ia（Ra+Rc）……………式1
式1中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷 接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻
由此可得到直流电机的转速公式为:
n=(Ua-IR)/CeΦ ………………………式2
式2中, Ce为电动势常数, Φ是磁通量。 由1式和2式得
n=Ea/CeΦ ……………………………式3
由式3中可以看出, 对于一个已经制造好的电机, 当励磁电压和 负载转矩恒定时, 它的转速由回在电枢两端的电压Ea决定, 电 枢电压越高, 电机转速就越快, 电枢电压降低到0V时, 电机就 停止转动；改变电枢电压的极性, 电机就反转。
PWM脉宽调速
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。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”。
, 软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线, 在 按键数量较多时, 需要较多的输入口线且电路结构复杂, 故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
数码管显示部分 本设计使用的是一种比较常用的是四位数码 管, 内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线, 为使用提供了方便, 因为里面有4个数码管, 所以它有4个公共端, 加上a~dp, 共有12个引 脚, 下面便是一个共阴的四位数码管的内部 结构图（共阳的与之相反）
直流电机测速系统课程设计
西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。
为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。
因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。
二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。
四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。
单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。
图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。
基于单片机的直流电机调速系统的课程设计
一、总体设计概述本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。
二、直流电机调速原理根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。
但是对于直流电动机的转速，总满足下式：式中U——电压；Ra——励磁绕组本身的内阻；——每极磁通（wb ）;Ce——电势常数；Ct——转矩常数。
由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。
磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。
电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。
传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。
随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。
如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。
调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。
脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电．压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
如果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。
平均转速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。
高瑶ATMEGA直流电机测速系统设计方案
南通纺织职业技术学院毕业论文设计基于ATMEGA8直流电机测速系统设计高瑶班级：09电子信息专业：电子信息工程技术教学系：机电系指导老师：邱宏完成时间2018年9月至2018年12月目录摘要 (2)一引言 (3)1、直流电机的应用与特点 (4)2、文章的选题意义 (4)3、文章的主要内容 (4)二任务分析与方案确定 (5)1、设计的目标任务 (5)2、设计的总体方案 (5)三硬件电路设计 (6)1、电源电路 (6)2、单片机电路 (7)3、显示电路 (9)4、整体电路 (11)四软件设计 (13)1、软件设计方案 (13)2、功能模块子程序 (14)五软硬件系统调试 (21)1、硬件调试 (21)2、软件调试 (22)小结 (24)六参考文献 (26)基于ATMEGA8的直流电机调速系统的设计摘要:文章介绍了一种直流电机测速系统的设计过程，首先明确设计任务、提出了电路设计的总体方案，接着介绍硬件电路主要功能模块的作用、电路结构原理、及关键元件的选型与参数；然后是系统的软件设计，分析了软件所要实现的功能、并画出软件的方案流程图，给出了几个软件功能模块的子程序；最后是系统的调试部分，包括硬件软件调试的一般过程，并且结合本设计的具体，对开发过程中出现的一些问题现象及调试解决的过程进行了阐述。
关键词:直流电机测速ATMEGA8 MAX7219一引言1.直流电机的应用与特点直流伺服电机常常用于实现精密调速和位置控制随动系统中，在工业、国防和民用等领域内到广泛应用，特别是火炮稳定系统、舰载平台、雷达天线、机器人控制等场合。
直流电机由于具有速度控制容易, 启动、制动性能良好,平滑调速范围宽等特点, 在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础, 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,使许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,不但为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,而且使系统能达到更高的性能, 从而大大降低了系统成本,有效地提高了工作效率。
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
实验报告直流电机闭环调速控制系统设计和实现班级:姓名:学号:时间:指导老师:2012年6月一、实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。
2．熟悉PID 控制规律，并且用算法实现。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三、实验原理根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。
上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断，用作测速中断。
实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生 PMW 脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。
霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。
在参数给定情况下，经PID 运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。
系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。
直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四、实验步骤1．参照图 6.1-3 的流程图，编写实验程序，编译、链接。
2．按图6.1-2 接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。
3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。
4．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。
5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。
当DOUT0 为1 时，直流电机将停止转动；当DOUT0 为0 时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键.五、心得体会此次实验是直流电机闭环调速控制系统的设计和实现，通过这次实验，让我了解了闭环调速控制系统的基本构成。
基于AT89S51控制的直流电机调速与测速系统设计与实现
图 ２ 前 向通 道组 成 框 图
Ｋ ： ｌ 系统启 动 ；２： Ｋ 系统 停 止 ； ３ 功 能 键 ， 择 Ｋ： 选 调 速 、 示 速度 ；４： 能 键 ， 显 Ｋ 功 当 选择在调速时 ，
路 图如 图 ３所示 ：
３ 控 制信号输 入电路分析
控 制信 号 的作 用 是 对 电机 的速 度 进 行 调 节 及
显 示 ， 由六 个 按 键 开 关 组 成 ， 现 系 统 功 能 的控 它 实
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第一作者简介 ： 张文初 （９ ｌ ） 男 ， １７ 一 ， 湖南攸县人 ， 师 ， 讲 研究方 向 ：
应 用 电 子学 。
３ ３期
张文初 ， ： 等 基于 Ａ ８ ￥ １ Ｔ ９ ５ 控制 的直流电机调速与测 速系统设计 与实现
８ ７ １９
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图 １ 系统 电路 图
第 １ １卷
第３期 ３
２１年 １ ０１ １月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ１ １ Ｎｏ ３ ＮＯ ．１ ．３ Ｖ．２ ０１１
１７ — １ １ （ ０ １ ３ —１８０ ６ １ ８ ５ ２ １ ） ３８ ７ —４
Ｓ ｉｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
出电压在 工作条 件 变化 时 保 持恒 定 ， 利 用 微处 理 是 器 的数字 输 出来 对 模 拟 电路 进行 控 制 的一 种 非 常 有效 的技 术 。
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 ， 直流 电动 机 的控 制 提 供 了更 大 的灵 为 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 ， 以节 约 人 力 资 源 和 降低 系 统 成 本 ， 可 从 而有效 的提 高工作 效率 ¨。 。本 文设计 的系 统能 ＿Ｊ
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计
电力拖动课程设计题目：直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统姓名：学号：班级：指导老师：课程评分：日期目录一、设计目标与技术参数二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计（二）桥式可逆PWM变换器的工作原理（三）双闭环调速系统的静特性分析（四）双闭环调速系统的稳态框图（五）双闭环调速系统的硬件电路（六）泵升电压限制（七）主电路参数计算和元件选择（八）调节器参数计算三、仿真（一）仿真原理（含建模及参数）（二）重要仿真结果（目的为验证设计参数的正确性）四、结论参考文献附录1：调速系统总图附录2：调速系统仿真图一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R0=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果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，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
课程设计实验报告-直流电机测速 (1)
直流电机测速摘要设计一种直流电机调速系统，以STC89C52 为控制核心，通过ULN2003 驱动电机，使用ST151 测量转速，实现了按键输入、电机驱动、转速控制、转速显示等功能。
关键词：直流电机, 80C51, ULN2003, 转速控制第一章题目描述直流小电机调速系统：采用单片机、ul n2003 为主要器件，设计直流电机调速系统，实现电机速度开环可调。
要求：1、电机速度分30r /m、60r /m、100r /m共3 档；2、通过按选择速度；3、检测并显示各档速度。
所需器件：实验板（中号）、直流电机、STC89C52、电容（30pFⅹ2、10uF ⅹ2）、数码管（共阳、四位一体）、晶振（12M H z ）、小按键（4 个）、ST151、电阻、发光二极管等。
第二章方案论述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的 PW M波，最终在 U LN2003 的驱动下电机转速发生改变。
通过 ST151 传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。
在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0 作为计数器，计数ST151 产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。
第三章硬件部分设计系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。
在硬件搭建前，先通过Pr ot eus Pr o 7. 5 进行硬件仿真实现。
1. 时钟电路系统采用12M 晶振与两个30pF 电容组成震荡电路，接STC89C52 的 XTAL1 与 XTAL2 引脚，为微控制器提供时钟源2. 按键电路四个按键分别控制电机的不同转速，即控制 PW M波高电平的占空比，以实现电机的速度控制，采用开环控制方法，不是十分精确，但控制简单，易实现，代码编写简单3. 显示部分系统采用4 位共阴极数码管实现转速显示。
数码管的位选端1~4 分别接STC89C52 的P2. 0~P2. 3 管脚，端选段A~G与 D P分别接 STC89C52 的 P0. 0~P0. 7 管脚。
直流电机调速系统课程设计报告指导书
直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。
2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。
3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。
4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。
5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。
5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。
实验系统的组成原理图如图5-1所示。
图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。
调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。
(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。
基于STM32的直流电动机测速系统设计
的发展，直流电机因其具有良好的启动、制动和调速性能，已经广泛运用于工业控制、机械制造、电力电子等领域。
在现代工业控制领域里，通常需要对电动机的转速进行准确有效的控制，而精确控制的前提是需要对电机转速进行准确的测量，目前对电机转速测量的主要方法有：接触式测量，需要把传感器安装在转轴上，测量不方便；光电非接触式测量，这种测量方法需要电机部分外露，对测量和安装带来极大的不便。
本系统采用非接触式直流电动机转速检测装置，无需对电机本身或内部进行改装固定，只需要在电机外部安装电磁感应探头，利用电机内磁场的变化就可以准确的测量电机的转速。
1 系统方案的设计本系统通过自制的电磁感应传感器采集电动机的转速，采集到的信号通过滤波电路、放大电路、比较电路整形之后，由STM32的计数器获取电机磁场变化频率，进而转化出电机的转速,由STM32处理后通过OLED显示电机的转速值等信息。
测量的线性和精度同样由硬件调试得到，软件作为精度补偿，通过STM32的线性算法和补偿算法来得到相当高的精度。
■1.1 主控器件的选择采用 STM32（STM32F103C8T6）作为核心控制，它具有多功能定时器、功耗低、速度高、稳定性强、性价比高等特点，既可以满足作品要求，同时也简化了外部电路。
具有最高72MHz 的 CPU 工作频率和很强的控制和运算能力，能够实现一些复杂的控制和运算功能，对与实现输出脉冲波有良好的周期精度，满足系统要求。
■1.2 显示屏的选择采用 OLED液晶屏。
此款液晶能使人机交互显得更加人性化，具有可触摸屏，功耗小，体积适中，非常适合于少感器难度大、但是采集精度高、对于任意电机的适用性强）。
传感器的信号随电机内磁场的变化而变化，所以感应电流和转速之间具有线性关系的，且容易通过硬件电路及程序算法进行校正。
（1）采用C型电感型探头（如图1）此传感器使用单一线圈对信号进行采集。
该电路的优点是采集信号的范围更广。
但是，当电机转速低时，电机供电电压低，电机产生的磁场弱，然而电路的噪声是一定的，此时C型探头接收到其他磁极的干扰也会增加，导致信号的信噪比不高，使后续电路的处理难度加大，且容易出现不稳定的触发。
直流电机调速方案设计
直流电机调速方案设计直流电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。
下面就随小编一起去阅读直流电机调速方案设计，相信能带给大家帮助。
本文以AT89S51单片机为核心，提出了基于直流电机调速与测速系统的设计方案，然后给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。
本方案充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。
直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。
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复杂、功能单一，调试困难。
本方案采用单片机控制系统，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。
P W M简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。
是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
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”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
因此，PWM又被称为“开关驱动装置”.PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。
所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。
整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。
直流电机调速的设计方案驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (1)1 设计要求及主要技术指标： (1)1.1 设计要求 (1)1.2 主要技术指标 (2)2 设计过程 (2)2.1 题目分析 (4)2.2 整体构思 (4)2.3 具体实现 ................... 错误!未定义书签。
3 元件说明及相关计算 (5)3.1 元件说明 (5)3.2 相关计算 (6)4 调试过程 (6)4.1 调试过程 (6)4.2 遇到问题及解决措施 (7)5 心得体会 (7)参考文献 (8)附录一：电路原理图 (9)附录二：程序清单 (9)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM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；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
直流电机转速测量系统的设计
一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。
转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min表示。
本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min，测量的相对误差＜1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。
本次课设需满足以下设计要求：1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数；2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速；3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。
二、方案论证本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。
原理方框图如图1所示：图1电机转速测量系统原理框图在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。
当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。
脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。
再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来三、电路设计1.光电转换电路在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。
其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。
在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。
电气电子毕业设计29直流电机调速测速电路设计
直流电机调速测速电路设计The direct current machine velocity modulation measures the fast circuit design摘要及关键词(Abstract and Keywords)摘要(Abstract )本次课程设计主要在基于所学专业基础知识的前提上，充分结合本专业的光电子特色，利用所学的电力电子、电机拖动、数模电知识,设计一直流电机的调速测速方案。
实现课题所的以下要求：1、实现直流电机的驱动以及正反转调速，再利用光电隔离器件以及BCD计算器实现直流电机测速模块电路。
2、输出电流和电压范围要大，电路能驱动大功率的电机。
3、功率电路对其输出应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入主抗或者光电耦合器实现隔离。
4、电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。
5、电机需要双向转动，使用由4个功率元件组成的H桥电路。
关键词(Keywords)调速电路（Speed Circuit ）测速电路（Gun circuit）光电隔离器件（Optoelectronic devices isolation ）BCD计算器（BCD Calculator ）输入主抗（Main import）光电耦合器（Optocoupler）H桥电路（H-bridge circuit ）目录第一章：电机调速模块电路……………………………………………………………1.1直流电机驱动电路的设计目标……………………………………………1.2元器件选择及参数计算………………………………………………………第二章：电机测速模块电路……………………………………………………………第三章：总的电路模块及功能分析……………………………………………………第四章：总电路原理图…………………………………………………………………第五章：参考文献………………………………………………………………………第一章：电机调速模块电路我们的设计思路是利用555构成多谐振荡器先产生占空比可调的方波(其实方法可以利用单片机产生PWM方波)+4功率器件构成的H桥电路，用以驱动直流电机转动。
直流电机调速控制和测速系统设计
直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。
然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。
而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。
基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。
关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。
而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。
因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。
1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。
而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。
在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。
整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。
当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。
课程设计---直流电动机测速系统设计
专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系：专业班级：小组成员：指导教师：日期：前言1.题目要求设计题目：直流电动机测速系统设计描述：利用单片机设计直流电机测速系统具体要求： 8051 单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。
元件： STC89C52、晶振(12MHz)、小按键、 ST151、数码管以及电阻电容等2.组内分工(1)负责软件及仿真调试：主要由完成(2)负责电路焊接：主要由完成(3)撰写报告：主要由完成3.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 :数码管显示按键控制单片机 PWM 电机驱动一、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。
按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。
对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。
在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。
③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。
电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差 ; 另一项是量化± 1 误差。
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直流电机调速与测速系统设计
【摘要】直流电机具有宽广的调速范围，平滑的无级调速特性。
利用PWM 脉冲信号的占空比决定输出到直流电机的平均电压的大小。
通过调节占空比，可以实现调节输出电压的目的，而且输出电压可以实现无级连续调节。
以AT89S51单片机为核心的直流电机调速与测速系统的设计方法，给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。
充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。
【关键词】直流电机；单片机；调速测速；PWM；占空比
直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。
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复杂、功能单一，调试困难。
采用单片机控制系统，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。
1.基于单片机的PWM直流调速原理
PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。
是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
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”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。
所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。
2.调速和测速系统的主体电路设计
整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。
2.1 直流电机调速的设计方案
驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。
系统方框图如图1所示。
硬件方面以STC89C51单片机为核心，与复位电路、晶振电路、驱动电路，测速电路，键盘和LED显示模块构成最小系统。
软件上通过用C51语言编程产生PWM脉冲信号的输出、键盘、LED显示器的数据传输。
通过键盘调节速度档位给定值，实现按给定值跟踪，在LED显示器上显示，最后再由单片机输出PWM 脉冲信号，通过测速电路把转速反馈给CPU并且通过CPU把转速显示在LED 显示器上，从而达到想要设定的转速。
2.2 显示电路设计
LED采用动态显示方式，通过四位数码管显示电机的实际转速，方便系统的监控，系统用四位共阳数码管、采用9012三极管开关电路驱动、控制数码管的显示。
2.3 复位电路
单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当单片机系统在运行中，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。
复位电路采用上电自动复位和手动复位两种方式，C3、R21、S1组成复位电路。
2.4 时钟电路
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。
AT89系列单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
3.直流电机驱动电路设计
从单片机直接输出的控制信号无法直接驱动12V直流电机，目前大多采用H 桥式驱动，为便于制作，驱动模块采用光电耦合器对控制电路和主电路进行隔离，达到保护作用。
U3输出PWM控制信号通过三极管反相驱动电机，实现电机的调速。
驱动电路图如图3所示。
4.测速电路设计
测速模块由U型光电开关、转盘及外围电路组成，电机转动时带动转盘转动，转盘上附有八个小孔，当转盘转动一周产生八个脉冲信号，由此可以把电机转动的物理量转换成变化的脉冲信号，经Q5开关驱动输送到单片机外部中断P3.3进行计数，实现对电机速度的监测。
测速电路如图4所示。
设计中应用了比较常见的光电测速方法来实现，其具体做法是将电机轴上固定一圆盘，在测速模块中U型光耦。
通过转盘上八个圆孔，产生脉冲信号。
电动机转到孔处时，发光二极管通过缝隙将光照射到光敏三极管上，三极管导通，
反之三极管截止。
U型光电开关与转盘的安装如图5所示：把转盘固定在电动机的转轴上，安装U型光耦，把光耦插入转盘上，用螺丝固定，转盘边要安装在U型光电开关的槽中间。
5.调速和测速系统的软件设计
系统软件采用C51语言开发，模块化设计。
定时器中断工作在16位计数方式，实现数码管显示、PWM控制。
外部中断采用负边沿触发，实现电机转速的测量。
程序流程图如图6。
6.小结
基于单片机控制直流电机的测速与调速系统设计是将输入的信号通过单片机转换后输出控制信号通过驱动电路调节直流电动机的转速，并且能实时监控直流电动机的速度。
由于采用的是PWM控制技术可以达到高精度的速度控制。
测速采用光电开关，轻松实现速度的检测，为此，所设计的直流电机的测速与调速系统应具有速度输入、检测、显示、脉宽调制、电机驱动等主要电路，以便对电机速度进行控制与显示。
参考文献
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[2]王静霞.单片机应用技术[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2012.。