温度控制直流电动机转速的课程设计
基于单片机的温度控制电机转速课程设计
目录1 引言 (2)2 设计要求 (2)2.1 设计目的 (2)2.2 基本要求 (3)3 方案设计 (3)3.1 温度传感器方案论证 (3)3.1.1 方案一 (3)3.1.2 方案二 (3)3.2 总体设计框图 (3)4 硬件设计 (4)4.1 单片机系统 (4)4.2 数字温度传感器模块 (5)4.2.1 DS18B20性能 (6)4.2.2 DS18B20外形及引脚说明 (6)4.2.3 DS18B20接线原理图 (6)4.2.4 DS18B20时序图 (6)4.2.5 数据处理 (8)4.3 L298电机驱动模块 (9)4.4 LCD显示电路模块 (9)5应用软件介绍 (10)5.1 Proteus仿软真件的介绍 (10)5.2 Keil软件 (11)6 软件设计 (10)6.1 主程序模块 (10)6.2 读温度值模块 (11)6.3 中断模块 (13)6.4 仿真模块 (14)7 源程序 (16)8 总结 (19)参考文献： (20)1 引言随着人们生活水平的不断提高，单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便是不可否定的，各种数字系统的应用也使人们的生活更加舒适。
数字化控制、智能控制为现代人的工作、生活、科研等方面带来方便。
其中温度控制电机转速就是利用单片机实现的典型实例。
测量温度时使用数字温度计，其与传统的温度计相比，具有读数方便、测温范围广、测温精确、功能多样话等优点。
其主要用于对测温要求准确度比较高的场所，或科研实验室使用，该设计使用STC89C51单片机作控制器，数字温度传感器DS18B20测量温度，单片机接受传感器输出，经处理用LCD实现温度值显示。
电机由L298电机驱动芯片控制，实现电机的正反转和加速减速.2 设计要求2.1设计目的设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于65C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于0C时电动机加速反转，温度小于-10C时电动机全速反转。
直流电动机调速设计
综述直流电机是人类最早发明的和应用的一种电机。
与交流电机相比，直流电机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电机广发。
但由于直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。
随着电力电子技术的发展，直流发电机虽有可能被可控整流电源取代的趋势，但从供电的质量和可靠性来看，直流发电机仍具有一定的优势，因此在某些场合，例如化学工业中的电镀、电解等设备，直流电焊机和某些大型同步电机的励磁电源仍然使用直流发电机作为供电电源。
直流电动机主要分为四类:1他励直流电动机，2并励直流电动机，3串励直流电动机，4复励直流电动机。
本文对他励直流电动机的调速进行设计，主要介绍了他励直流电动机的调速原理以及调速方法。
1 直流电动机调速原理1.1直流电动机的定义输入为直流电能的旋转电动机，称为直流电动机，它是能实现直流电能向机械能转换的电动机。
1.2直流电动机的基本结构直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。
其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。
直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。
其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。
直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。
其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。
电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。
换向器是一种机械整流部件。
由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。
各换向片间互相绝缘。
换向器质量对运行可靠性有很大影响。
图1-1直流电动机的基本结构1—直流电机总图；2—后端盖；3—通风器；4—定子总图；5—转子（电枢）总图；6—电刷装置；7—前端盖。
1.3直流电动机的工作原理直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，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。
温控直流电机系统设计
毕业论文（设计）
设计题目：温控直流电机系统设计
系部：电子工程系
班级：应用电子专业
学号：20121575
姓名：敖旭
指导教师：李纯
成绩：
二0一四年十二月
毕业设计任务书
一、毕业设计题目：温控直流电机系统设计
二、选题背景：
随着计算机、微电子技术的发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。选此课题，主要让学生掌握直流电动机的控制技术，同时采用温度控制实现电机的自动化。
1.2
国内外温度控制系统的市场发展情况：温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前,我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平,成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应一般温度系统控制,难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。而适应于较高控制场合的智能化、自适应控制仪表,国内技术还不十分成熟,形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面,国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后,还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速,并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先,都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表,并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制;二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制;三是能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制;四是温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术,运用先进的算法,适应的范围广泛;五是温控器普遍具有参数自整定功能。借助计算机软件技术,温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能,能够根据历史经验及控制对象的变化情况,自动调整相关控制参数,以保证控制效果的最优化;六是具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
直流电机控制课程设计
直流电机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流电机的工作原理，掌握直流电机的基本结构及其功能。
2. 学生能掌握直流电机控制的基本方法，包括启动、调速、制动等。
3. 学生能了解并描述直流电机在自动化控制中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，进行简单的直流电机控制电路的设计与搭建。
2. 学生能通过实际操作，熟练使用相关仪器设备进行直流电机控制实验。
3. 学生能通过实验数据分析，解决直流电机控制过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生对直流电机控制技术产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作能力和沟通表达能力。
3. 学生关注直流电机控制技术在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程为工程技术类课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力。
2. 学生为初中年级学生，具备一定的物理基础和动手操作能力，但对复杂电路和控制原理理解有限。
3. 教学要求以学生为主体，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题。
二、教学内容1. 直流电机的工作原理与结构- 直流电机的组成及其功能- 直流电机的工作原理- 直流电机的类型及特点2. 直流电机控制方法- 直流电机的启动方法- 直流电机的调速方法- 直流电机的制动方法3. 直流电机控制电路设计与搭建- 控制电路元件的识别与选用- 控制电路的设计原理与步骤- 控制电路的搭建与调试4. 直流电机控制实验- 实验设备的使用与操作- 实验步骤与方法- 实验数据的收集与分析5. 直流电机控制技术应用- 直流电机控制技术在现实生活中的应用案例- 直流电机控制技术的未来发展教学内容安排与进度：第一课时：直流电机的工作原理与结构第二课时：直流电机控制方法第三课时：直流电机控制电路设计与搭建第四课时：直流电机控制实验第五课时：直流电机控制技术应用教材章节关联：教学内容与教材第二章“直流电机的原理与应用”相关联，涵盖直流电机的基本概念、原理、控制方法及其在实际中的应用。
温度控制直流电动机转速的课程设计
目录1 1引言..............................................................................错误！未定义书签。
2设计任务及要求..............................................................错误！未定义书签。
2.1设计目的................................................................错误！未定义书签。
2.2设计要求................................................................错误！未定义书签。
3 本课程设计的意义..........................................................错误！未定义书签。
4应用软件介绍..................................................................错误！未定义书签。
4.1Prote us仿软真件的介绍.......................................错误！未定义书签。
4.2 Keil软件 .................................................................错误！未定义书签。
5电路使用元件的介绍......................................................错误！未定义书签。
5.1关于AT89C51单片机的简介.................................错误！未定义书签。
5.2关于DS18B20温度传感器的简介 ........................错误！未定义书签。
温度控制直流电效果转速的课程设计
直流电机调速控制系统课程设计
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。
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。
电动机的运转状态通过数码管显示出来。
电动机所处速度级以速度档级数显示。
正转时最高位显示“三” ，其它三位为电机转速；反转时最高位显示“F ”，其它三位为电机转速。
每次电动机启动后开始显示，停止时数码管显示出“0000”。
1、系统的硬件电路设计与分析电动机PWM 驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。
本电路采用的是基于PWM 原理的H 型桥式驱动电路。
PWM 电路由复合体管组成H 型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。
4个二极管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电流和晶体管上的电流过大的保护作用。
在实验中的控制系统电压统一为5v 电源，因此若复合管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5V ，再加上三极管本身压降，加到电动机两端的电压就只有4V 左右，严重减弱了电动机的驱动力。
基于上述考虑，我们运用了TLP521-2光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。
输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流；电动机驱动部分通过外接12V 电源驱动。
这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大的增强。
在电动机驱动信号方面，我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。
单片机 PWM 电机驱动数码管显示 按键控制脉冲频率对电动机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带带负载能力差脉冲频率低则反之。
经实验发现，当电动机转动平稳，但加负载后，速度下降明显，低速时甚至会停转；脉冲频率在10Hz以下，电动机转动有明显跳动现象。
而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。
直流电机转速PID控制课程设计报告
直流电机转速PID控制系统设计学院：专业班级：姓名：学号：指导老师：目录第一章PID简介 (1)第二章直流电机工作原理 (6)2.1 工作原理 (6)2.2、直流电机PID控制原理方框图 (7)第三章控制系统方案选择 (10)3.1 系统设计要求 (10)3.2 系统模块设计 (12)第四章硬件设计与实现 (17)4.1 硬件设计 (17)4.2系统面板图 (24)第五章流程设计 (26)5.1 软件设计流程图 (26)第六章程序说明 (30)6.1 直流电机部分程序 (30)6.2 温度检测部分程序 (37)第七章说明及调试 (46)7.1 调试过程 (46)7.2 运行结果 (47)第八章课程设计体会 (49)第一章 PID简介PID （比例积分微分，英文全称为Proportion Integration Differentiation）控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。
它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。
它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
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 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)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。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
直流电机速度控制课程设计
直流电机速度控制1设计内容及要求1.1设计目的设计制作和调试一个由MCS51单片机组成的直流测控系统。
通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握直流电机的速度控制和测试方法。
1．2预习和参考MCS51单片机汇编程序语言、计算机控制技术、自动控制原理、1.3 设计（设计）要求设计指标1．在显示器上显示任意四位十进制数2．将8个键定义键值为0~7，按任意键在显示器上显示对应键值3．实现功能：（1）定义键盘按键：5个为数字键0～4；3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START；（2）显示器上的四位可显示每分钟的速度；（3）通过键盘的按键，设置直流电机每分钟的速度值；（4）按START键启动电机开始转动，按SET键停止；按CLR键清零。
2控制芯片选择根据实验要求选择80C31芯片。
选择该芯片可以根据控制开关按钮的开关状态，控制数码管的数字显示以及变频直流电动机的转速。
80C31单片机，是8位高性能单片机，具有40根引脚。
属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。
80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
40根引脚按其功能可分为四类：1. 电源线2根VCC：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。
VSS：地电平。
2. 晶振：2根XTAL1：振荡器的反相放大器输入。
使用外部震荡器是必须接地。
XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。
当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。
3. I/O口有p0、p1、p2、p3共四个8位口，32根I/O线，其功能如下：P0.0～P0.7 （AD0～AD7）是I/O端口O的引脚，端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。
直流电动机调速课程设计
直流电动机调速课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解直流电动机的基本构造、工作原理和调速方法；2. 使学生掌握直流电动机调速的相关理论知识，如电枢电压调速、励磁电流调速和串电阻调速；3. 帮助学生了解直流电动机调速在实际应用中的关键作用和价值。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际直流电动机调速问题的能力；2. 让学生学会使用相关仪器、设备进行直流电动机调速实验，提高动手操作能力；3. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，以小组合作形式完成实验任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对直流电动机调速技术的兴趣，培养科技创新精神；2. 培养学生严谨、务实的科学态度，关注实际问题的解决；3. 增强学生的环保意识，认识到调速技术在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为高二年级物理课程，旨在让学生掌握直流电动机调速的基本原理和实际应用。
学生特点：高二年级学生已具备一定的物理知识基础，具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程的学习奠定基础。
在教学过程中，关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 理论知识：（1）直流电动机的基本构造、工作原理及分类；（2）直流电动机调速原理，包括电枢电压调速、励磁电流调速和串电阻调速；（3）调速性能指标及影响调速性能的因素。
2. 实践操作：（1）使用仿真软件或实验设备进行直流电动机调速实验；（2）学习并掌握相关仪器、设备的使用方法；（3）小组合作完成实验任务，分析实验结果，探讨调速方法在实际应用中的优缺点。
3. 教学大纲：（1）第1课时：介绍直流电动机的基本构造、工作原理及分类；（2）第2课时：讲解直流电动机调速原理及调速方法；（3）第3课时：分析调速性能指标及影响调速性能的因素；（4）第4课时：实践操作，进行直流电动机调速实验；（5）第5课时：总结实验结果，讨论调速方法在实际应用中的优缺点。
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。
(最新版)直流电动机转速自动控制系统实验报告
设计报告正文第一章直流电动机转速自动控制系统的组成原理1.1 广义对象的组成原理1.1.1 被控对象直流电动机工作原理和被控制量1、被控对象：电动机被控量：电动机的转速2、直流电动机的原理：基于电磁感应定律，即：运动导体切割磁力线，在导体中产生切割电势；或者说匝线链线圈的磁通发生变化，在线全中产生感应电势。
N极下到导体中的电流流出纸面，用表示。
S极下到导体中的电流流出纸面，用表示载流导体在磁场中受到电磁力的作用。
如果导体在磁场中的长度为L，其中流过的电流为i,导体所在的磁通密度为B，那么导体受到的磁力的值为F=BLI 式中，F的单位为牛顿（N）；B的单位为韦伯米2（Wbm2）;L的单位为米（m）；I的单位为安（A）；力F 的方向用左手定则来确定。
1.1.2 功率放大器的组成原理功放的作用是通过对控制信号的功率放大以产生足够的功率来驱动执行机构。
功率放大器的工作原理就是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率将电源转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数。
应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原来的β倍的大信号，这种现象成了功率放大。
而场效应管则是栅极变化一毫伏，原极电流变化一安，就成称跨导为1，功率放大器就是利用这些作用来实现小信号来控制大信号，从而使多级放大器实现了大功率输出，并非真的将功率放大了。
1.1.3 测速元件工作原理因此电刷两端的感应电势与电机的转速成正比，即电势值能表征转速的大小，因此直流测速发电机可以把转速信号转换成电视信号，从而用来测速。
测速装置由电机，光栅盘，等组成。
1.2广义对象数学模型的建立1.2.1广义对象时间响应特性的测试1.2.1.1测试实验原理图G(s)= G（s）=Φ(s)= （可以消除干扰）1.2.1.2测试过程与方法时域法：通过测量对应特定输入信号的系统输出响应，来确定系统的传递函数。
温度控制直流电动机转速电路的实现
科技风2019年10月科技创新DOI：10.19392/ki.1671-7341.201928005温度控制直流电动机转速电路的实现罗菲杨晓燕蔡武德!云南师范大学物理与电子信息学院云南昆明650500摘要：利用51单片机作为主控模块，以DS18B20数字式温度传感器为温度采集模块。
单片机根据DS18B20温度传感器采集的温度信息产生PWM信号，并将PWM信号送到直流电动机驱动芯片上，实现温度对直流电动机转速的智能控制。
关键词：单片机;数字温度传感器；直流电动机;转速控制1绪论温度采集及控制技术广泛应用于生产生活中，比如农业的温室大棚、工业的生产材料工厂等。
⑴在本设计中，选用DS18B20温度传感器，可省去传统的信号放大、A/D转换等外围电路。
⑵该电路控制系统能将数字温度传感器采集到的温度信息送给单片机处理，通过软件编写控制程序，由单片机产生控PWM信号，进而控制直流电动机的转速。
采用单片机为核心构成的温度控制系统,不仅结构简单、而且还降低系统成本、节约了资源、提高了工作效率。
⑶2电路系统的总体设计方案电路系统结构如图1所示，主要包含6个模块:AT89S51主控模块、电机驱模块、温度显示模块、电源及直流电动机部分。
AT89S51单片机根据DS18B20温度传感器采集到的温度信息，对直流电动机进行转速的控制。
当DS18B20温度传感器采集到的温度"60'时，电动机全速正转；当采集到的温度在10' ~60'之间时，电动机逐渐加速正转；当采集到的温度#10'时，电动机实现反转，并且达到全速。
图1系统框图3硬件电路硬件电路如图2所示,AT89S51作为主控制芯片，外围由DS18B20数字温度传感器、LM1602液晶显示器、L9110驱动芯 片和直流电动机等器件构成。
DS18B20温度传感器引脚DQ接AT89S51单片机的P2.0端，将温度信息送入单片机。
单片根据预设的温度范围，产生PWM（脉冲宽度调制）信号。
直流电动机调速课程设计
山学院烟台南电机与拖动课程设计题目直流电机调速姓名：闫会会所在学院：烟台南山学院所学专业：自动化班级：09自动化02班学号： 200902010243指导教师：刘丽丽完成时间： 2012-9-23任务书电机与拖动课程设计的目的与任务电机与拖动是自动化专业的一门重要专业基础课。
它主要是研究电机与电力拖动的基本原理，以及它与科学实验、生产实际之间的联系。
通过学习使学生掌握常用交、直流电机、变压器及控制电机的基本结构和工作原理；掌握电力拖动系统的运行性能、分析计算，电动机选择及实验方法等。
电机与拖动课程设计是理论教学之后的一个实践环节，通过完成一定的工程设计任务，学会运用本课程所学的基本理论解决工程技术问题，为学习后续有关课程打好必要的基础。
一．设计课题及要求直流电机调速一台他励直流电动机，参数如下：P N =4KW UaN=170V IaN=34.4A nN=1450r/min RL=0.076Ω1. 用其拖动通风机负载运行，若采用电枢串电阻调速时，要使转速降至200r/min，试设计电枢电路中的调速电阻。
2. 用其拖动恒转矩负载运行，负载转矩等于电动机的额定转矩，采用改变电枢电压调速时，要使转速降至1000r/min，试设计电枢电压值。
3. 用其拖动恒功率负载运行，采用改变励磁电流调速，要使转速增至1800r/min，试设计CeΦ的值。
二．课程设计的基本要求1．使学生具有自主设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献的的能力。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图3．撰写严谨的、有理论根据的、实事求是的、文理通顺的字迹端正的实验报告电机与拖动课程设计报告。
三．电机与拖动课程设计时间1．设计电路原理读图、查阅参考书籍和手册及资料文献（1.5天）。
2．设计、计算、文件选取、画出设计电路图（1.5天）。
3．验收及校验（1.5天）4．完成课程设计报告（0.5天）四．课程设计报告要求课程设计报告要求字迹工整、文字通顺；其撰写内容包括：1．目录2．课程设计的意义、任务。
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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目录1 1引言 (1)2设计任务及要求 (2)2.1设计目的 (2)2.2设计要求 (2)3 本课程设计的意义 (2)4使用软件介绍 (3)4.1Proteus仿软真件的介绍 (3)4.2 Keil软件 (3)5电路使用元件的介绍 (4)5.1关于AT89C51单片机的简介 (4)5.2关于DS18B20温度传感器的简介 (4)5.3关于L298电机驱动芯片的简介 (4)5.4关于LM016液晶模块的简介 (5)6部分硬件的工作原理 (5)6.1直流电动机的工作原理 (5)6.2转速的测量原理 (6)6.3直流电动机的转速控制系统的工作原理 (6)7直流电动机的转速控制系统软件设计 (7)7.1编程思路 (7)7.2系统流程图 (7)8仿真程序（C语言） (10)9结束语 (16)1 1引言在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。
据资料统计，现在有的90%以上的动力源自于电动机，电动机和人们的生活息息相关，密不可分。
随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。
近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，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。
所以微机数字控制系统在各个方而的性能都远远优于模拟控制系统且使用越来越广泛。
现在市场上通用的电机控制器大多采用单片机和DSP。
但是以前单片机的处理能力有限，对采用复杂的反馈控制的系统，由于需要处理的数据量大，实时性和精度要求高，往往不能满足设计要求。
近年来出现了各种单片机，其性能得到了很大提高，价格却比DSP低很多。
其相关的软件和开发工具越来越多，功能也越来越强，但价格却在不断降低。
现在，越来越多的厂家开始采用单片机来提高产品性价比。
2设计任务及要求2.1设计目的设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C时电动机全速反转。
温度回到10C-45C时电动机停止转动。
在液晶显示屏1602LCD上显示当前的温度值。
2.2设计要求一、设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C 时电动机全速反转。
温度回到10C-45C时电动机停止转动。
在液晶显示屏1602LCD 上显示当前的温度值。
二、画出基于温度的电动机转速控制电路的电路图；三、所设计的电路需要在仿真软件Protues v7.5上能够运行，课程设计报告的最后必须附有在仿真软件Protues v7.5下设计的电路图和控制程序清单。
3 本课程设计的意义直流电动机作为一种高效率速度控制电动机引人注目、但市场的知名度还小高。
许多用户在设备用电动机的选择上经常出现不合理的现象。
比如为了实现设备的功能、当变频器控制的异步电动机满足不了要求时就盲目的选用昂贵的伺服电动机、其中有些情况完全可以用价格较低的直流电动机来实现。
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，可以实现复杂的控制，控制灵活性和适应性好，无零点漂移，控制精密高，可提供人机界面，多机联网工作。
采用智能功率电路驱动比传统的分立功率器件组成的驱动体积小，功能强；减少了电路元器件数量，提高了系统的可靠性；控制电路哈尔功率电路集成在一起，使监控更容易实现；集成化使电路的连线减少，减少了布线电容和电感以及信号传输的延时，增加了系统抗干扰的能力；集成化使系统成本大大降低。
4使用软件介绍4.1Proteus仿软真件的介绍Proteus是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。
该软件的特点：（1）全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。
（2）具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS一232动态仿真、1 C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
③目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、 PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
④支持大量的存储器和外围芯片。
总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，可仿真51、AVR、PIC。
4.2 Keil软件Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，和汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。
另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
5电路使用元件的介绍5.1关于AT89C51单片机的简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，和工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。
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。
图1 AT89C51管脚图5.2关于DS18B20温度传感器的简介DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可使用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。
主要根据使用场合的不同而改变其外观。
封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。
耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
5.3关于L298电机驱动芯片的简介L298是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片的主要特点是:工作电压高，最高工作电压可达46V;输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器、线圈等感性负载；采用标准TTL逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作；有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。
5.4关于LM016液晶模块的简介LM016L液晶模块采用HD44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L和单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA （CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。
IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM 和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码， CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM 的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM 或CGRAM。
6部分硬件的工作原理6.1直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理一般了解1、直流电动机的构造分为两部分：定子和转子。
记住定子和转子都是由那几部分构成的，注意：不要把换向极和换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。
定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等。
转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。
直流电动机的励磁方式直流电动机的性能和它的励磁方式密切相关，通常直流电动机的励磁方式有4种：直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。
掌握4种方式各自的特点：直流他励电动机: 励磁绕组和电枢没有电的联系，励磁电路是由另外直流电源供给的。
因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多，因此具有较大的电阻，使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机：励磁绕组是和电枢串联的，所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。
为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好，所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成，他的匝数较少。
直流复励电动机：电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
6.2转速的测量原理转速是电机的一个最常用参数，电机的转速常以每分钟的转数来表示，其单位为r／min。
转速的测量方法很多，由于转速是以单位时间内的转数来衡量的，因此采用霍尔元器件测量转速是较为常用的一种测量方法。
霍尔器件是有半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为l、b、d。
若在垂直于薄片平面(沿厚度d)方向施加外加磁场B，在沿l方向的两个端面加以外电场，则有一定的电流经过。
由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为f=qvB 式中：f—洛仑磁力；q—载流子电荷；V—载流子运动速度；B—磁感应强度。