直流电机PWM调速系统参考论文
PWM控制直流调速系统设计论文
PWM控制直流调速系统设计论文摘要：本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统，该系统可以实现对直流电机的精确控制和调速。
文章首先介绍了直流调速系统的基本原理和PWM技术的工作原理，然后详细描述了系统的电路设计和参数设置，最后进行了仿真实验和实际测试，结果表明该系统具有良好的稳定性和可靠性。
关键词：PWM技术；直流电机；调速系统；电路设计一、引言直流电机在工业生产中具有广泛的应用，其调速系统一直是研究的热点。
PWM（Pulse Width Modulation）技术是一种常用的电力控制方法，可以实现对电机的精确控制和调速。
本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统，具有简单的电路结构和高效的控制性能。
二、直流电机调速系统原理直流电机调速系统通常由电源模块、PWM控制模块和电机驱动模块三部分组成。
电源模块主要负责提供给电机所需的直流电源，PWM控制模块用来控制电机的启停和调速，电机驱动模块则将PWM信号转换为电机驱动信号，从而实现对电机的调速。
PWM技术是一种通过改变电平时间比来控制电机的功率输出的方法，其基本原理是将输入的模拟信号通过数字处理器进行数字化调制，然后由功率放大器输出给电机驱动电路。
通过调节PWM信号的占空比，可以实现对电机速度的精确控制。
三、直流调速系统设计1.电路设计2.参数设置在系统设计过程中，需要根据电机的额定功率和转速来设置PWM控制模块的参数。
一般来说，PWM的频率应该足够高，以避免电机噪音和震动，占空比也应该在合适的范围内，以确保电机稳定运行。
四、仿真实验与实际测试为了验证系统设计的有效性，本文进行了仿真实验和实际测试。
在仿真实验中，通过软件模拟电路的工作状态，并观察系统的性能表现。
在实际测试中，将系统连接到直流电机上，并进行调速实验。
实验结果表明，系统设计具有良好的稳定性和可靠性，能够实现对直流电机的精确控制和调速。
通过调节PWM的占空比，可以实现电机的平稳启停和速度调节，满足不同应用场景的要求。
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。
(完整版)基于单片机的直流电机调速系统毕业设计论文
论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
文章中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等均作了详细的阐述。
此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。
另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到AD转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。
在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。
关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算The Design of Direct Current Motor speedRegulation System Based On SCMChenliSchool of Information and EngineeringAbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and目录1. 引言 (1)1.1开发背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3研究方法 (2)2. 总体设计概述 (2)2.1总体硬件电路设计 (2)2.1.1系统总体设计框图 (2)2.1.2 8051单片机简介 (3)2.1.3单片机系统中所用其他芯片选型 (4)2.2PWM信号发生电路设计 (7)2.2.1 PWM的基本原理 (7)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (9)2.3功率放大驱动电路设计 (10)2.3.1芯片IR2110性能及特点 (10)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (11)2.4主电路设计 (11)2.4.1 延时保护电路 (11)2.4.2 主电路 (11)2.4.3 输出电压波形 (13)2.4.4系统总体电路图 (14)2.5测速发电机 (15)2.6滤波电路 (15)2.7AD转换 (15)2.7.1芯片选型 (15)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (16)3.系统软件部分的设计 (16)3.1PI 转速调节器原理图及参数计算 (16)3.2系统中的部分程序设计 (17)3.2.1主程序设计 (17)3.2.2 PI控制算法子程序设计 (18)4. 系统调试 (19)4.1软件调试 (19)4.2系统仿真 (20)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1. 引言1.1开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统
基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业自动化学生姓名田旭班级学号1140301218指导教师魏海峰二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文基于PWM技术的无刷直流电机的调速系统设计Brushless DC Motor Speed Control System Based OnPWM江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：电子信息学院专业：自动化学生姓名：田旭学号：1140301218 指导教师：魏海峰职称：副教授摘要无刷直流电机(BLDCM)具有调速性能优异、运行性能可靠和维护方便等优点，相较于有刷直流电机，其采用电子换向取代机械换向，有效地提高了电动机的运行效率，也使得其成品体积更加的轻巧。
但是无刷直流电机也存在转矩脉动、控制器复杂、成本较高等缺陷，这些缺陷的存在也一定程度上影响了无刷直流电机作为高效、先进电机在应用上的普及，因此研究如何改善以及解决无刷直流电机存在的问题便具有更加明显的现实意义。
MATLAB是一款用于数据分析与计算、算法开发以及动态系统建立与仿真的数学软件。
最初是由美国MathWorks公司出品的商用数学软件，其由Matlab 和Simulink两个重要组成部分构成，现在更是应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
本文通过对无刷直流电机结构以及工作原理的研究与分析，找出导致其具有较大转矩脉动的原因，并先从理论上得到如何抑制转矩脉动的方法，再通过Matlab建立起无刷直流电机的仿真模型，对其仿真结果进行分析与改善，从而有效地抑制无刷直流电机的转矩脉动。
关键词：无刷直流电机，转矩脉动，仿真模型江苏科技大学本科毕业设计（论文）10AbstractBrushless DC motor (BLDCM) has excellent speed performance, reliable performance and easy maintenance, etc., compared to a brush DC motor, which uses electronically commutated replace mechanical commutation, effectively improve the operating efficiency of the motor, but also so that the volume of the finished product more compact. But there brushless DC motor torque ripple controller complexity, high cost and other defects, the presence of these defects also affected to some extent, a brushless DC motor as efficient and advanced motor universal in application, how to improve and therefore research solve the problems of the brushless DC motor will have more obvious practical significance.MATLAB is a tool for data analysis and computation, algorithm development, and simulation of dynamic systems to establish and mathematical software. MathWorks was originally developed by the US company produced commercial mathematical software, which consists of Matlab and Simulink are two important parts, and now it is used in engineering calculations, control design, signal processing and communications, image processing, signal detection, financial modeling design and analysis and other fields.Based on the brushless DC motor structure and working principle of research and analysis to identify the cause of which has a large torque ripple, and theoretically first get how to suppress torque ripples, established through Matlab brushless Simulation Model DC motor, its simulation results are analyzed and improved in order to effectively suppress the torque ripple of the brushless DC motor Keywords:Brushless DC motor; The torque pulsation; The simulation model目录第一章绪论 (14)1.1 研究背景及研究意义 (14)1.2 无刷直流电机调速系统的国内外研究现状 (15)1.3 本文的主要研究内容及章节安排 (16)第二章无刷直流电机的基本原理 (17)2.1 无刷直流电机的基本结构 (17)2.1.1 电机本体 (17)1.电动机定子 (17)2. 电动机转子 (18)2.1.2 位置传感器 (19)2.2 无刷直流电机的工作原理及换相过程 (21)2.2.1 无刷直流电机的工作原理 (21)2.2.2 无刷直流电机的换相过程 (23)2.3 无刷直流电机的应用 (24)2.4 本章小结 (25)第三章基于PWM技术的无刷直流电机转矩脉动抑制 (26)3.1 PWM控制技术简介 (26)3.1.1 PWM控制技术的基本原理 (26)3.1.2 PWM控制技术的控制方法 (27)3.2 Buck变换器的原理及控制方式 (28)3.2.1 Buck变换器的原理 (28)3.2.2 Buck变换器的控制方式 (29)3.3 无刷直流电机转矩脉动的产生 (29)3.3.1传导区转矩脉动 (30)3.3.2换相区转矩脉动 (31)3.4 无刷直流电机转矩脉动的抑制 (33)3.5 本章小结 (36)第四章无刷直流电机的仿真分析 (37)4.1 MATLAB和SIMULINK的介绍 (37)4.2 无刷直流电机的数学模型 (38)4.2.1电机本体模块 (39)4.2.2转矩计算模块 (40)4.2.3速度控制模块 (41)4.2.4电流控制模块 (41)4.2.5电压逆变模块 (42)4.3无刷直流电机的仿真结果 (42)4.4本章小结 (47)结论 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (52)第一章绪论1.1 研究背景及研究意义对于工厂生产和社会发展而言，电力拖动都有着举足轻重的地位，为了满足生产工艺的需求，通过控制电机的转矩以及转速来控制电动机的转速以及位置，这样就可以形成一个自动化系统，称之为电力拖动。
直流电机PWM调速系统参考论文
毕业论文基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计所在学院专业名称年级学生、学号指导教师、职称完成日期摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，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等均作了详细的阐述。
另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。
关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机I目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (7)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (8)2.2.4 STC89C51引脚功能 (8)3 PWM信号发生电路设计 (11)3.1 PWM的基本原理 (11)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (11)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (12)5 主电路设计 (14)5.1 单片机最小系统 (14)5.2 液晶电路 (14)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (15)5.2.2 LCD 1602性能参数 (16)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (18)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (19)5.3 按键电路 (20)5.4 霍尔元件电路 (21)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (22)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (23)6 系统功能调试 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)IV1 引言1.1 课题背景开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
直流电机调速论文
直流电机调速论文1、课题背景随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的起动性能，能较平滑和经济地调节速度。
因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。
由于直流电动机具有优良的起、制动性能，宜与在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。
近年来交流调速系统发展很快，然而直流控制系统毕竟在理论上和在时间上都比较成熟，而且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流系统的基础，长期以来，由于直流调速系统的性能指标优于交流调速系统。
因此，直流调速系统一直在调速系统领域内占重要位置。
2、课题功能本次课程设计主要是设计一个直流电机的驱动电路，在给定速度后，当负载变化时，速度是稳定的，构建一个闭环的控制系统。
本论文介绍了基于ATmega16单片机来实现最优PID控制的直流脉冲（PWM）调速系统，并且详细论述了该系统的控制方法、结构、参数设计、程序设计等方面的问题。
该系统结构简单，调速性能好，性能价格比高，真正实现了直流调速系统的高精度控制。
3、系统设计3．1设计要求设计一个直流电机的驱动电路，在给定速度后，当负载变化时，速度是稳定的，构建一个闭环的控制系统。
3．2总体设计方案3．2．1设计思路题目要求设计一个直流电机的驱动电路，系统可以分为控制部分和显示部分。
设计中采用A Tmega16芯片为主控制核心，行列式键盘为控制部分，显示部分采用液晶LCM1602显示。
通过单片机软件产生PWM波来控制电机，经过测速电路和PID算法，实现电机速度的实时测量反馈和调节。
3．2．2方案论证与设计1、系统控制设计方案论证与选择方案一：采用MCS-51系列的单片机和专用的PWM芯片及外部D/A转换电路，同时结合PID算法实现实时控制。
毕业设计(论文)-基于pwm控制直流调速系统的设计[管理资料]
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基于PWM控制直流调速系统的设计摘要:本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究，并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。
首先描述了变频器的发展历程，提出了PWM调速方法的优势，指出了未来PWM调速方法的发展前景，点出了研究PWM调速方法的意义。
应用于直流电机的调速方式很多，其中以PWM变频调速方式应用最为广泛，而PWM变频器中，H型PWM变频器性能尤为突出，作为本次设计的基础理论，本文将对PWM的理论进行详细论述。
在此基础上，本文将做出SG3525单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计，然后对各个部分分别进行论证，力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
关键词：直流调速；双闭环；PWM ；SG3525 ；直流电机引言：目前，随着大功率电力电子器件的迅速发展，交流变频调速技术已日臻成熟并日渐成为实际应用的主流，但这并不意味着传统的直流调速技术已经完全退出了实际应用的舞台。
相反，近几年交流变频调速在控制精度的提高上遇到了瓶颈，于是直流调速的优势就显现了出来。
直流调速仍然是目前最可靠，精度最高的调速方法。
譬如在对控制精度有较高要求的造纸，转台，轮机定位等系统中仍离不开直流调速装置，因此加强对直流调速系统的研究还是很有必要的。
鉴于直流调速系统在国民经济和工农业生产以及国防事业中的重要作用，有必要对直流调速系统作进一步的研究和开发。
1 系统设计的技术要求1)直流电动机：型号：DJ15功率：485W电枢电压：220V电枢电流：额定转数：1600rpm2)调速范围：1-12003)起动时超调量：电流超调量:%5≤i σ；转速超调量: %5≤n σ2 系统设计的整体结构3系统设计PWM 系统的优越性 ：2） 开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗及发热都较小。
3） 低速性能好，稳速精度高，调速范围广，可达到1：10000左右。
4） 如果可以与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强。
PWM控制直流调速系统设计论文
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)南昌工程学院毕业设计(论文)机电院电气自动化专业毕业设计（论文）题目PWM控制直流调速系统设计学生姓名班级07 电气自动化（2）班指导教师完成日期2010 年 6 月10 日PWM控制直流调速系统设计Design of DC PWM speed Regulation system Based on Doubleclosed-loop control总计毕业设计（论文）页表格个插图幅摘要以电力电子学和电机调速技术为基础，本设计了一种基于PWM控制技术的直流电机调速控制系统;为了得到好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制。
霍尔电流传感器与测速电机共同实现速度控制的功能，同时完成了人机交互的任务。
对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件，本文选用的是IGBT。
论文中对IGBT应用时要注意的各个技术方面进行了详细的讨论，给出了专用IGBT驱动芯片SG3525的内部结构和应用电路。
论文对PWM控制的原理进行了说明，重点对集成PWM 控制器SG3525做了介绍，分析了SG3525的内部结构和外部电路的接法，并给出了它在系统中的应用电路。
论文对系统中用到测速电机和霍尔电流传感器的原理和应用也进行了介绍。
最后分析了系统的静动态特性，结果表明双闭环控制对系统的性能有很大的改善，即双闭环控制系统有响应快，静态稳定性好的特点。
关键词: IGBT；PWM控制；双闭环AbstractTo the power electronics and motor technology as the foundation, The design of a PWM control technology based on the DC motor speed control system; In order to obtain a good dynamic and static properties, The control system uses a double-loop control. Hall current sensor and guns together to achieve the motor speed control function, while the completion of the HCI mission.Speed Control System for the use of the power semiconductor devices, the paper uses the IGBT. The thesis of IGBT application to the attention of the various technical aspects of detailed discussions, given the exclusive IGBT driver IC SG3525 the internal structure and application circuit. PWM control of the paper, the principle of the note, with a focus on integrated PWM controller SG3525 made a presentation the SG3525 analysis of the internal structure and external circuit access method, and gives it a system of circuit. Papers on gun systems used motor and Hall current sensor application of the principle and also introduced. Finally, the paper analyzes the static and dynamic characteristics of the results shows that the closed-loop control on the performance of the system is greatly improved. that is, double-loop control system is fast response, good static stability characteristics. Keywords: IGBT; PWM control; Double Closed-loop目录第1章引言 (1)1.1课题来源 (1)1.2 直流电动机的调速方法介绍 (1)1.3 选择PWM控制系统的理由 (3)1.5 设计技术指标要求 (3)第2章 PWM控制直流调速系统主电路设计 (5)2.1 主电路结构设计 (5)2.1.1电路组成及系统分析 (5)2.2电路总体介绍 (5)2.2.1主电路工作原理 (6)2.2.2降压斩波电路与电机的电动状态 (6)2.2.3升压斩波电路与电机的制动状态 (7)2.2.4半桥电路与电机的电动和制动运行状态 (7)2.2.5电机可逆运行的实现 (7)2.3 PWM变换器介绍 (8)2.4.2 缓冲电路参数 (14)2.4.3 泵升电路参数 (14)第3章PWM控制直流调速系统控制电路设计 (16)3.1控制电路设计 (16)3.1.1 SG3525的应用 (16)3.1.2 SG3525芯片的主要特点 (16)3.1.3 SG3525引脚各端子功能 (17)3.1.4 SG3525的工作原理 (19)3.2 LM1413的应用 (19)3.3脉冲变压器的应用 (19)3.4速度调节器（ST-1） (20)3.5电枢电流调节器（LT-1） (22)3.6速度变换单元（FBS） (24)3.7电流检测 (24)3.8 脉冲变压器 (25)3.9 给定单元 (25)结束语 (26)致谢 (27)参考文献 (28)第1章引言1.1课题来源目前，直流调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，尤其是随着全数字直流调速的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。
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毕业论文基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计所在学院专业名称年级学生姓名、学号指导教师姓名、职称完成日期摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，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等均作了详细的阐述。
另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。
关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机I目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (7)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (8)2.2.4 STC89C51引脚功能 (8)3 PWM信号发生电路设计 (11)3.1 PWM的基本原理 (11)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (11)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (12)5 主电路设计 (14)5.1 单片机最小系统 (14)5.2 液晶电路 (14)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (15)5.2.2 LCD 1602性能参数 (16)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (18)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (19)5.3 按键电路 (20)5.4 霍尔元件电路 (21)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (22)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (23)6 系统功能调试 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)IV1 引言1.1 课题背景1.1.2 开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机直流电机的特点是启动转矩大，最大转矩大，转速控制容易，调速后效率很高。
与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。
随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。
适用范围：直流调速器可以应用在造纸印刷、纺织印染、光缆设备、电工技术设备、食品加工机械、橡胶加工机械、生物制药设备、电路板设备、实验器材、特种加工、轻工业、输送设备车辆工程、医疗设备、通讯设备、雷达设备等行业中。
高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门中，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。
尽管如此，我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。
11.1.3 选题意义直流电机拥有有良好的起制动性能，可应用于在大范围内的平滑调速，也可广泛的应用于许多需要调速或正反向的电力拖动领域中。
在控制角度来看，直流调速更是交流拖动系统的基础。
早期的控制系统较大部分以模拟电路作为基础，有运算放大器、非线性集成电路和少量数字电路等，控制系统的硬件部分功能比较复杂，功能比较单一，而且软件系统不灵活、不好调试，不利于直流电动机调速技术发展和应用范围。
伴随着单片机控制技术的快速发展，使得许多控制功能算法以及软件得以完成，为直流电动机调速控制提供了更大的发展空间，并使系统达到更高的性能。
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。
传统的控制系统采用模拟元件，虽然满足了生产要求，但由于元件易老化和使用时容易受到干扰影响，并且线路很复杂，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。
目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
因此实现直流无级调速对我们社会生产和生活有着重大的意义。
1.2 研究方法及调速原理直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和他励两种类型。
不同励磁方式的机械特性曲线有所不同。
对于直流电动机的转速有以下公式：2φ（公式 1-1）n=U/Ccφ-TR内/C r C c其中：—励磁绕组电阻；U—电压；R内φ—磁通(Wb)；C c—电势常数；C r—转矩常量。
由上式可知，直流电机的速度控制分两种方法，有电枢控制法和磁场控制法。
比较两种方法优劣，对于磁场控制法，其控制功率较小，低速传动时易受到磁极饱和限制，而高速传动时又受到换向火花和换向器结构限制。
所以磁场控制法并不合适，电枢控制法在电机调速中是比较常用的方法。
直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的,但任何直流电机都包括定子部分和转子部分,这两部分间存在着一定大小的气隙,使电机中电路和磁场发生相对运动.直流电机定子部分主要由主磁极,电刷装置和换向极等组成,转子部分主要由电枢绕组,换向器和转轴等构成，如图1-1所示：图1-1 直流电机的工作原理图电枢控制即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，以控制电机的转速。
在电机调速中广泛使用，其中脉宽调制应用广泛。
脉宽调速的概念是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3“接通”和“断开”时间的长短，即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。
V，占空比为D=/T，根据上图，当电动机始终接通电源时，电机转速最大为maxV=V*D，可见只要改变占空比D，就可以得则电机的平均速度为：D max到不同的电机速度，从而实现调速。
1.2.1 直流调速系统实现方式PWM为主控电路的调速系统：基于单片机类由软件来实现PWM，在PWM调速系统中占空比是一个重要参数，电源电压不变时，电枢端电压的平均值取决于占空比的大小，改变的值可以改变电枢端电压的平均值：t不变，只改变t，使周期也随之改变。
1、定宽调频法：保持1t，使周期或频率也随之改变。
2、调宽调频法：保持t不变，只改变1t和t。
3、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变11，2方法在调速时改变了控制脉冲的周期或频率，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因而不合适，用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。
41.2.2 控制程序的设计软件采用定时中断进行设计。
当单片机上电后，系统进入准备状态。
当按动按钮后执行相应的程序，根据P1.1的高低电平决定直流电机正反转。
根据加、减速按钮，调整P1.1输出高低电平的占空比，从而可以控制高低电平的延时时间，进而控制电压的大小来决定直流电机的转速。
52 系统硬件电路的设计2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计本系统采用STC89C51控制输出数据，由单片机IO口产生PWM信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路将实时转速送回单片机，进行转速显示，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。
图2-1系统总体设计图2.2 STC89C51单片机简介2.2.1 STC89C51单片机的组成STC89C51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：62.2.2 CPU及部分部件的作用和功能中央处理器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：STC89C51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：STC89C51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：STC89C51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。
72.2.3 STC89C51单片机引脚图2.2.4 STC89C51引脚功能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。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
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。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
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。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”8时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。