基于单片机的直流电机调速电路设计.

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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）

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计

基于stm32单片机的直流电机调速系统设计
本文介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计，主要包括硬件电路设计和软件程序设计两部分。

硬件电路设计：
该电机调速系统的主要硬件电路包括电源模块、STM32单片机控制电路、直流电机驱动电路和反馈电路。

1. 电源模块
电源模块包括AC/DC变换模块和稳压模块，用于将输入的AC电压转换为适宜单片机和电机工作的DC电压。

2. STM32单片机控制电路
STM32单片机控制电路包括主控芯片STM32单片机、晶振、复位电路和下载程序电路等。

3. 直流电机驱动电路
直流电机驱动电路包括电机驱动芯片（如L298N）和电机，用于控制电机的转
速和方向。

4. 反馈电路
反馈电路包括编码器和光电传感器等，用于实现电机转速的反馈和闭环控制。

软件程序设计：
该电机调速系统的软件程序采用C语言编写，主要包括定时器计数、PWM输出控制、编码器读取、PID算法控制等模块。

1. 定时器计数
通过STM32单片机内部定时器计数来实现电机转速的测量和控制。

2. PWM输出控制
采用STM32单片机内部PWM输出控制模块控制电机的转速，并实现电机方向的控制。

3. 编码器读取
通过编码器读取电机的转速信息，并反馈到单片机进行控制和显示。

4. PID算法控制
采用PID（比例、积分、微分）算法控制电机的转速，实现闭环控制，提高控制精度。

总之，基于STM32单片机的直流电机调速系统设计，既可以提高电机运行的效率和精度，又可以简化电路结构和减小系统成本，具有较好的应用前景。

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。

基于单片机控制的直流电机调速系统设计

基于单片机控制的直流电机调速系统设计一、引言直流电机在工业自动化领域中广泛应用，其调速系统的设计是实现自动控制的关键。

本文将介绍一种基于单片机控制的直流电机调速系统设计方案，主要包括电机原理、硬件设计、软件设计以及实验结果与分析等内容。

二、电机原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置，其原理基于电磁感应和安培定律。

电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有恒定电流，产生磁场，而转子上带有电流，与定子的磁场互相作用，产生力矩使电机旋转。

三、硬件设计1.单片机选择在本设计中，选择了一款功能强大、性能稳定的单片机作为控制核心，例如使用ST C89C51单片机。

该单片机具有丰富的GP IO口和定时器/计数器等外设，适合进行电机控制。

2.电机驱动电路设计电机驱动电路主要包括功率电源、运放电路和驱动电路。

其中，功率电源为电机提供稳定的直流电源，运放电路用于信号放大和滤波，驱动电路则根据控制信号控制电机的转速。

3.速度测量电路设计为了实时监测电机的转速，需要设计速度测量电路。

常见的速度测量电路包括光电编码器、霍尔传感器等，通过测量转子上感应物体的变化来获得电机的转速信息。

四、软件设计1.程序框架软件设计的目标是实现对电机转速的控制和监测。

基于单片机的软件设计主要包括主程序的编写、中断服务程序的编写以及定时器的配置等。

2.控制算法常见的直流电机调速算法包括电压调速法、P WM调速法等。

根据实际需求选择合适的算法，并根据测量到的转速信号进行反馈控制，实现对电机转速的精确控制。

五、实验结果与分析设计完成后，进行实验验证。

通过设置不同的转速需求，观察电机的实际转速与设定转速的误差，并分析误差原因。

同时还可以测试电机在不同负载下的转速性能，以评估系统的稳定性和鲁棒性。

六、总结基于单片机控制的直流电机调速系统设计是实现自动控制的重要应用。

本文介绍了该系统的硬件设计和软件设计方案，并展示了实验结果。

通过系统实现电机转速的精确控制，可以广泛应用于工业自动化领域。

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计第一章:前言1.1前言：直流电机的定义：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。

近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。

采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。

而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。

并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。

随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。

1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：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。

示数码管显PWM单片机按键控制电机驱动基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计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。

基于单片机的PWM直流电机调速系统设计

基于单片机的PWM直流电机调速系统设计摘要本文主要介绍基于单片机的PWM直流电机调速系统的设计和实现方法。

该系统通过利用单片机控制器控制电机的启动、停止、正转和反转等操作，同时实现对电机速度的调节。

在电机工作时，单片机通过PWM技术控制电机的电压和电流，从而达到调节电机转速的效果。

系统设计思路为了实现电机的调速功能，本系统采用基于单片机控制器和PWM技术的电机驱动控制方案。

系统整体分为硬件和软件两个部分，硬件部分主要包括电机、电路组成和控制器，而软件部分则是单片机程序设计。

电路组成系统电路主要由电源、单片机控制器、电机驱动模块和电机组成。

其中，电源主要用于系统供电，单片机控制器主要用于控制电机驱动模块的输出，电机驱动模块负责将单片机控制器输出的PWM信号转换为直流电机可控的电流。

单片机程序设计系统中需要对单片机进行程序设计，以实现对电机的启动、停止、正转和反转等操作，同时实现电机的调节功能。

程序设计主要包括以下几个部分：1.系统初始化：包括系统时钟初始化、输入输出口初始化以及中断配置等。

2.电机控制：控制电机的启动、停止、正转和反转等操作。

3.电机调速：利用PWM技术实现对电机的调节功能。

4.数据处理：对输入的调节参数进行处理，然后转换成PWM占空比输出到电机。

PWM技术原理PWM技术是通过控制模拟信号的占空比，来达到模拟信号的数字化的目的。

具体而言，通过控制PWM信号的占空比，从而实现对电机输出电压和电流的控制，从而达到对电机转速的调节。

系统实现步骤本系统的实现步骤主要包括以下几个部分：电机接线首先，需要根据电机的参数和工作电压要求，正确接线电机。

接线时需要注意电机正反转的问题，以及电路的安全性问题。

程序编写根据我们的设计思路，需要编写相应的单片机程序。

程序编写包括系统初始化、电机控制、电机调速和数据处理等部分。

编写程序时需要考虑到各参数变化的初始值和变化范围，以及程序的鲁棒性和可调节性。

系统调试在程序编写完成后，需要对整个系统进行调试。

基于STM32的直流电机PID调速系统设计

基于STM32的直流电机PID调速系统设计一、引言直流电机调速系统是现代工业自动化系统中最常用的电机调速方式之一、它具有调速范围广、响应快、控制精度高等优点，被广泛应用于电力、机械、石化、轻工等领域。

本文将介绍基于STM32单片机的直流电机PID调速系统的设计。

二、系统设计直流电机PID调速系统主要由STM32单片机、直流电机、编码器、输入和输出接口电路等组成。

系统的设计流程如下：1.采集反馈信号设计中应通过编码器等方式采集到反馈信号，反应电机的转速。

采集到的脉冲信号经过处理后输入给STM32单片机。

2.设计PID算法PID调节器是一种经典的控制算法，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，可以根据实际情况调整各个参数的大小。

PID算法的目标是根据反馈信号使电机达到期望的转速。

3.控制电机速度根据PID算法计算出的偏差值，通过调节电机的占空比，实现对电机速度的控制。

当偏差较大时，增大占空比以加速电机；当偏差较小时，减小占空比以减速电机。

4.界面设计与控制设计一个人机交互界面，通过该界面可以设置电机的期望转速以及其他参数。

通过输入接口电路将相应的信号输入给STM32单片机，实现对电机的远程控制。

5.系统保护在电机工作过程中，需要保护电机，防止出现过流、超速等问题。

设计一个保护系统，能够监测电机的工作状态，在出现异常情况时及时停止电机工作，避免损坏。

6.调试与优化对系统进行调试，通过实验和测试优化PID参数，以获得更好的控制效果。

三、系统实现系统实现时，首先需要进行硬件设计，包括STM32单片机的选型与外围电路设计，以及输入输出接口电路的设计。

根据实际情况选择合适的编码器和直流电机。

接着，编写相应的软件代码。

根据系统设计流程中所述，编写STM32单片机的控制程序，包括采集反馈信号、PID算法实现、控制电机速度等。

最后，进行系统调试与优化。

根据系统的实际情况，调试PID参数，通过实验和测试验证系统的性能，并进行优化，以实现较好的控制效果。

基于单片机的pid电机调速控制系统的硬件电路设计

下面是一个基于单片机的PID电机调速控制系统的硬件电路设计示例：
电路中使用了一个STM32F103C8T6微控制器，该MCU内置了PWM输出、ADC输入、定时器计数等功能，非常适合用于电机调速控制。

电机驱动采用了L298N模块，可以
控制两个直流电机的转速和方向。

另外，根据需要，可以加入光电编码器或霍尔传感
器等来获取电机的转速反馈信号。

电路中还使用了一个LCD1602液晶屏来显示电机转速、目标速度、PWM输出等信息，方便用户进行调试和监控。

此外，还可以使用按键开关来控制电机的启停和目标速度
的调节。

在硬件电路设计完成后，需要编写单片机程序来实现PID控制算法、PWM输出、
ADC采样等功能。

通常可以使用Keil、IAR等集成开发环境来编写和调试程序，也可
以使用Arduino IDE等编程环境进行开发。

这只是一个简单的PID电机调速控制系统的硬件电路设计示例，具体的实现方式和细
节可能会因应用场景和需求的不同而有所不同。

基于51单片机的PWM直流电机调速

基于51单片机的PWM直流电机调速在现代社会，PWM直流电机已经成为各类机械设备不可或缺的动力源。

为了更好地控制电机的转速和输出功率，我们需要进行PWM调速操作。

本文将简要介绍如何基于51单片机实现PWM直流电机的调速。

一、PWM调速原理PWM调速是一种通过改变电机供电电压的占空比来调整电机转速和功率的方法。

当一个周期内高电平所占的时间比较短时，电机得到的平均电流和平均转矩也相应减小，电机的速度和功率也随之降低。

反之，当高电平所占的时间比较长时，电机得到的平均电流和平均转矩也相应增大，电机的速度和功率也随之提高。

因此，通过改变PWM信号的高电平占空比，可以实现直流电机的调速、调功等功能，极大地提高了电机的效率和可控性。

二、硬件电路搭建根据上述PWM调速原理，我们需要搭建一个控制板，将51单片机的PWM输出与直流电机相连。

具体电路如下：1、选择合适的电源供电，一般为12V/24V直流电源。

2、使用L298N模块作为直流电机驱动模块，将模块的电源接到电源供电上，将模块的IN1和IN2引脚分别接到51单片机的P1^0和P1^1引脚上，将直流电机的正负极分别接到模块的OUT1和OUT2引脚上。

3、将51单片机的P1^2引脚连接到一个脉冲宽度计波形滤波器（LCF）的输入端，并将输出端接到L298N模块的ENA引脚上。

4、调整脉冲宽度计波形滤波器的参数，以达到合理的PWM输出波形。

5、建立一个按键，将按键的一端接到51单片机的P3^2引脚上，将另一端接到单片机的地端。

6、根据需要进行其他接线。

三、软件程序设计根据上述硬件电路，我们需要进行相应的软件程序设计，以实现基于51单片机的PWM 直流电机调速。

以下是程序设计的主要步骤：1、在程序中定义需要使用的IO口。

2、调用定时器初始化程序，设置定时器的时钟频率、计数器值和工作方式等参数。

3、编写一个PWM输出函数，实现对PWM信号的输出。

4、编写一个ADC采样函数，读取ADC转换器的值，并根据采样值输出一定的PWM信号。

基于C51单片机的直流电机PWM调速控制(包含原理图及C源代码)

基于C51单片机的直流电机PWM调速控制--SQ这是最近一阶段自己学习所获，现分享与大家。

这里采用A T89C52单片机做主控制芯片，实现两路直流电机的PWM调速控制，另外还可以实现转向、显示运行时间、显示档位等注：考虑小直流电机自身因素，调速范围仅设有四级电路原理图：C语言程序源代码：/******************** 硬件资源分配*********************/数码管：显示电机状态（启停、正反、速度）、运行时间、是否转弯按键：K4 启动/暂停K3 正反转/转弯允许K2 加速/左转/运行时间清零K1 减速/右转/停止定时器：T0 数码管动态显示，输出PWMT1 运行时间记录********************************************************//*******主程序文件PWM.c******/#include <reg52.h>#include "Afx.h"#include "Config.c"#define CIRCLE 5 //脉冲周期//按键定义uchar key,key_tmp=0, _key_tmp=0;//显示定义uchar LedState=0xF0; //LED显示标志，0xF0不显示，Ox00显示uchar code LED_code_d[4]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70}; //分别选通1、2、3、4位uchar dispbuf[4]={0,0,0,0}; //待显示数组uchar dispbitcnt=0; //选通、显示的位uchar mstcnt=0;uchar Centi_s=0,Sec=0,Min=0; //分、秒、1%秒//程序运行状态标志bit MotState=0; //电机启停标志bit DirState=0; //方向标志0前，1后uchar State1=-1;uchar State2=-1;uchar State3=0;uchar State4=-1;uchar LSpeed=0;uchar RSpeed=0;//其他uint RunTime=0;uint RTime_cnt=0;uint LWidth;uint RWidth; //脉宽uint Widcnt=1;uint Dispcnt;//函数声明void key_scan(void);void DisBuf(void);void K4(void);void K3(void);void K2(void);void K1(void);void disp( uchar H, uchar n );void main(void){P1|=0xF0;EA=1;ET0=1;ET1=1;TMOD=0x11;TH0=0xFC;TL0=0x66; //T0,1ms定时初值TH1=0xDB;TL1=0xFF; //T1,10ms定时初值TR0=1;Widcnt=1;while(1){key_scan();switch(key){case 0x80: K1(); break;case 0x40: K2(); break;case 0x20: K3(); break;case 0x10: K4(); break;default:break;}key=0;DisBuf();LWidth=LSpeed;RWidth=RSpeed;}}//按键扫描**模拟触发器防抖void key_scan(void){key_tmp=(~P3)&0xf0;if(key_tmp&&!_key_tmp) //有键按下{key=(~P3)&0xf0;}_key_tmp=key_tmp ;}//按键功能处理/逻辑控制void K4(void){if(State4==-1){State4=1;TR1=1;dispbuf[3]=1;LedState=0x00; //打开LEDMotState=1; //打开电机LSpeed=1;RSpeed=1; //初速设为1}else if(State4==1){State4=0;TR1=0;MotState=0; //关闭电机}else if(State4==0){MotState=1;if(State3==0){State4=1;TR1=1;}else if(State3==1){LSpeed=2;RSpeed=2;}}}void K3(void){if(State4==1)DirState=!DirState;if(State4==0){if(State3==0){State3=1; //可以转向标志1可以，0不可以TR1=1;dispbuf[3]=9;MotState=1;LSpeed=2;RSpeed=2;}else if(State3==1){State3=0;TR1=0;dispbuf[3]=0;MotState=0;}}}void K2(void){if(State4==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){LSpeed++;RSpeed++;}else if(State4==0){if(State3==0){//State4=-1;//LedState=0xF0;MotState=0;Sec=0;Min=0;}else if(State3==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){//TurnState=0;LSpeed=2;RSpeed++;}}}void K1(void){if(State4==1&&LSpeed>1&&RSpeed>1){LSpeed--;RSpeed--;}else if(State4==0){if(State3==0){State4=-1;LedState=0xF0;MotState=0;}else if(State3==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){//TurnState=1;LSpeed++;RSpeed=2;}}}//显示预处理void DisBuf(void){if(RTime_cnt==100){Sec++;RTime_cnt=0;}if(Sec==60){Min++;Sec=0;}if(State4==1){dispbuf[0]=Sec%10;dispbuf[1]=Sec/10;dispbuf[2]=Min;if(!DirState) //正转dispbuf[3]=LSpeed;if(DirState) //反转dispbuf[3]=LSpeed+4;}if(State4==0){if(State3==0){dispbuf[0]=Sec%10;dispbuf[1]=Sec/10;dispbuf[2]=Min;dispbuf[3]=0;}if(State3==1){dispbuf[0]=RSpeed;dispbuf[1]=LSpeed;dispbuf[2]=Min;dispbuf[3]=9;}}}//LED驱动void disp( uchar H, uchar n ){P1=n;P1|=LedState ;P1|=LED_code_d[H];}//T0中断**显示/方波输出void Time_0() interrupt 1{TH0=0xFC;TL0=0x66;Widcnt++;Dispcnt++;//电机驱动/方波输出if(Widcnt>CIRCLE){Widcnt=1;}if(Widcnt<=LWidth)LMot_P=!DirState&&MotState;elseLMot_P=DirState&&MotState;LMot_M=DirState&&MotState;if(Widcnt<=RWidth)RMot_P=!DirState&&MotState;elseRMot_P=DirState&&MotState;RMot_M=DirState&&MotState;//显示if(Dispcnt==5){disp(dispbitcnt,dispbuf[dispbitcnt]);dispbitcnt++;if(dispbitcnt==4){dispbitcnt=0;}Dispcnt=0;}}//T1中断**运行时间void Time_1() interrupt 3{TH1=0xDB;TL1=0xFF;RTime_cnt++;}/******配置文件Afx.h******/#ifndef _AFX_#define _AFX_typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;typedef unsigned long ulong;#endif/******IO配置文件Config.c******/#ifndef _Config_#define _Config_#include "Afx.h"#include <reg52.h>//显示定义sbit led=P3^2;//电机引脚定义sbit LMot_P=P2^2; sbit LMot_M=P2^3; sbit RMot_P=P2^0; sbit RMot_M=P2^1;#endif。

基于STM32单片机的直流电机调速系统设计

基于STM32单片机的直流电机调速系统设计直流电机调速系统是电子控制技术在实际生产中的应用之一，利用数字信号处理器（DSP）和单片机（MCU）等嵌入式系统，通过变换输出电压、调整周期和频率等方式实现对电机运行状态的控制。

本文将介绍一种基于STM32单片机的直流电机调速系统设计方案。

1. 系统设计方案系统设计主要分为硬件方案和软件方案两部分。

1.1 硬件方案设计：硬件主要包括STM32单片机模块、电机模块、电源模块、继电器模块。

STM32单片机模块采用STM32F103C8T6芯片，拥有高性能、低功耗、低成本和丰富的外设资源，为系统开发提供了最佳解决方案。

电机模块采用直流电机，电源模块采用可调电源模块，可以输出0-36V的电压。

继电器模块用于控制电机正反转。

1.2 软件方案设计：软件设计主要涉及编程语言和控制算法的选择。

控制算法采用PID控制算法，以实现对电流、转速、转矩等参数的调节。

2. 系统实现过程2.1 电机驱动设计：电机驱动采用PWM调制技术，控制电机转速。

具体过程为：由程序控制产生一个PWM波，通过适当调整占空比，使电机输出电压和电机转速成正比关系。

2.2 PID控制算法设计：PID控制器通过测量实际变量值及其与期望值之间的误差，并将其输入到控制系统中进行计算，以调节输出信号。

在本系统中，设置了三个参数Kp、Ki、Kd分别对应比例、积分和微分系数。

根据实际情况，分别调整这三个参数，可以让电机达到稳定的运行状态。

2.3 系统运行流程：启动系统后，首先进行硬件模块的初始化，然后进入主函数，通过读取控制输入参数，比如速度、电流等参数，交由PID控制器计算得出PWM输出信号，送给电机驱动模块，以产生不同的控制效果。

同时，还可以通过设置按钮来切换电机正反转方向，以便实现更精确的控制效果。

3. 总结本系统设计基于STM32单片机，采用PWM驱动技术和PID 控制算法，实现了对直流电机转速、转矩、电流等运行状态参数的精确调节。

基于单片机的直流调速系统设计终

基于单片机的直流调速系统设计终直流电机是目前应用最广泛的电机之一，直流调速系统是指通过调节电源电压或电机绕组连接方式来实现电机转速调节的一种控制系统。

而基于单片机的直流调速系统是指利用单片机来实现对直流电机的调速控制。

在设计基于单片机的直流调速系统之前，首先需要了解直流电机的工作原理和调速原理。

直流电机是通过改变电枢绕组中的电流或电势差来控制电机的转速的。

调速原理一般分为电压调速和极数切换调速两种。

在基于单片机的直流调速系统设计中，主要包括以下几个方面：1.电源模块设计：设计一个稳定的直流电源供电给直流电机。

通常采用相关电路来实现，如整流电路、滤波电路和调压电路等。

2.传感器模块设计：为了能够实时地监测电机的转速和电流等参数，需要设计相关的传感器模块。

可以采用霍尔元件或光电传感器来检测电机的转动情况，采用电流传感器来检测电机的电流。

3.控制模块设计：单片机作为控制中心，需要设计相应的控制模块。

可以通过PWM信号来控制电机的转速，通过采样电机参数来实时调节PWM 信号的占空比。

4.软件程序设计：设计单片机的软件程序，实现对直流电机的调速控制。

可以采用PID控制算法来调节电机的转速。

在进行基于单片机的直流调速系统设计时，需要考虑以下几个关键问题：1.硬件选型：选择合适的单片机和其他外围器件，保证系统的可靠性和稳定性。

2.电路设计：根据需求确定电机的功率和电压等参数，设计合适的电路以满足要求。

3.系统安全性设计：设计过流、过载和过温等保护机制，确保系统的安全性。

4.程序设计：编写单片机的程序代码，实现对直流电机的调速控制和保护功能。

5.系统测试：在完成硬件设计和软件编程后，进行系统测试和调试，确保系统的正常运行。

基于单片机的直流调速系统设计需要综合运用电机控制原理、电路设计、单片机应用等多个知识领域，需要耐心和细心的设计和调试工作。

在实际应用中，可以根据具体需求对系统进行定制和优化，如添加显示功能、通信功能等，以满足不同的应用场景需求。

基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计

基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计I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II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 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (7)2.2.4 STC89C51引脚功能 (7)3 PWM信号发生电路设计 (10)3.1 PWM的基本原理 (10)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (10)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (11)5 主电路设计 (13)5.1 单片机最小系统 (13)5.2 液晶电路 (13)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (14)5.2.2 LCD 1602性能参数 (15)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (17)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (18)5.3 按键电路 (19)5.4 霍尔元件电路 (20)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (21)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (22)6 系统功能调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)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。

基于单片机的直流电机调速器控制电路

第22卷第3期中南民族大学学报(自然科学版) V o l .22N o.32003年9月 Journal of South 2Central U niversity fo r N ati onalities (N at .Sci .Editi on ) Sep.2003α基于单片机的直流电机调速器控制电路陈　锟　危立辉(中南民族大学电子信息工程学院)摘　要　介绍了使用单片机改造直流电机调速器中的模拟控制电路.由单片机系统完成对三相电压的同步,输出电源电压的采样,输出直流电压P I 调节和三相全控桥式整流电路中可控硅的移相触发.相对模拟控制电路,它减少了三相同步信号的滞后时间,提高了三相可控硅触发的对称性和可靠性,并通过软件实现多种控制方式的复合控制,提高了转速控制的精度.关键词　单片机;直流调速;可控硅触发中图分类号　T P 273　文献标识码　A 文章编号　167224321(2003)0320043203 基于模拟器件设计的直流电机控制电路,输出易受电网电压及元件参数分散性的影响,使得各触发器的移相特征不一致,破坏了三相触发脉冲的对称性,导致整流变压器的原边电流不平衡,出现零序电流,使电网三相电压中性点发生偏移,附加谐波电流增大.而且可控整流装置功率越大,这种现象就越严重[1].由于控制效果对元件参数的敏感,模拟电路中元件的老化也会导致工作不正常.本文提出了一种基于单片机的直流电机调速控制电路,其同步、采样、触发和控制都采用数字处理,有效地解决了模拟控制电路对元件参数的敏感,简化了系统,提高了工作的稳定性,延长了使用寿命.同时,通过软件又可以很方便地实现多种模式控制.1　总体结构设计系统结构及主电路原理如图1所示.电源输入为工频三相四线,两路电源输出.主输出电源为可控整流,作直流电动机电枢电压输入,输出电压可调范围为0～250V ,额定功率为220V ×20A .系统主电路主要采用三相全波整流带平波电抗器和续流二极管电路,输出采样、触发电路和稳压控制均用单片机系统控制,根据采样的不同可实现恒压或恒速控制.另一电源提供直流电机励磁电流,输出可调范围0～220V ,最大输出电流≥2A .采用自耦变压器调压,一般硅二极管桥式整流器整流获得.主电源通过单片机图1　主电路原理图α收稿日期　2002212225作者简介　陈　锟(19772),男,助教,研究方向:计算机控制系统,武汉430074移相控制调节直流电机电枢电压从而来调节电机转速[2],电路主要包括3个部分:一是三相全波可控整流电路;二是单片机控制电路;三是采样电路.2　单片机控制板2.1　三相同步取样电路模拟的控制电路中三相同步采样电路一般采用变压器采样,由于3个变压器参数的不一致会导致三相过零采样延时的不一致,从而导致输出电压有效值的波动.因此采用光耦采样三相同步信号,电路原理如图2所示.电路主要由光耦和R S 触发器组成.共使用6个光耦每两个一对采用星形接法分别和三相电压输入相连,采样三相电的相电压过零点,经R S 触发器转化为3位数字信号传递给单片机.每位数字信号分别与三相电的A ,B ,C 三相的频率和相位保持一致使触发信号与三相电保持同步.采样电路中要选择合适的限流电阻,使得取样得到的三相过零数字信号的相位延迟尽量小.在这里相移应小于全周期的1 12(50H z 工频正弦波的30°).使用光耦隔离采样取代变压器隔离采样,电路的抗干扰能力、隔离效果和可靠性都有一定的提高.图2　三相同步取样电路2.2　单片机系统单片机硬件系统主要由两片单片机组成,一片完成主控功能称为主控单片机,另一片只用于输出触发信号称为触发单片机.系统结构如图3.图3　单片机系统结构两片单片机均选用了M icroch i p 公司的P I C 系列单片机.该系列单片机采用了哈佛总线机构及13位程序存储器,所有指令均为单周期,单字节指令,抗干扰能力强,且内部集成多路A D 转换电路,适合本系统的控制需要.其中选用P I C 16C 74做主控单片机,P I C 16C 71做触发单片机.两片单片机之间用3根数据线连接.主控单片机用于接收三相同步信号和反馈回来的输出电压值,以及接收输出调节电位器抽头的电压值乘上系数后作为控制的目标电压,控制程序采用P I 调节算法算出触发移相角.并以相电压过零点为起点为6个可控硅触发分别定时,定时到后通过与触发单片机连接的3根数据线通知触发单片机下发可控硅触发信号.触发单片机专门输出脉冲列触发信号依次触发6个可控硅.主控单片机的程序由3个部分组成,分别为主程序,同步信号变化中断程序,定时器中断程序.软件流程如图4.主程序使用单片机内部的A D 电路采样输出直流电压值,以及采样外部调节电位器的电压值作为控制期望值.并比较两者的差别,做P I 控制运算,算出触发移相角.系统上电时用程序实现软启动,保证电压慢速上升,启动电流不过流.同步信号变化中断服务程序用于采样数字三相信号的6个过零点,并在每个过零点,根据触发移相角的大小给相应的可控硅触发定时.定时中断程序用于在定时到后,向触发单片机发出启动触发的命令.触发单片机程序结构如图5所示.触发单片机接收主控单片机发来的控制码(控制码不同状态对应触发不同的可控硅),并检查触发顺序,保证触发的准确性.触发信号采用双脉冲列触发,保证触发可靠.在主控单片机和触发单片机程序上都44 中南民族大学学报(自然科学版)第22卷图4　主控单片机程序流程图图5　可控硅触发程序进行了抗干扰设计,使得程序跑飞时可以正常返回.对于读I O 口操作,在程序中都通过判断变化稳定方式增强引脚抗干扰能力.对于A D 口上的交流干扰,进行了数字滤波,通过计算得出真有效值.2.3　可控硅触发电路可控硅触发电路如图6所示[3],触发采用双脉冲串触发信号.即每次触发时都会同时触发两个可控硅,以保证可控硅可靠打开.脉冲串频率为100kH z ,占空比为50%,脉冲串宽度为2m s (50H z 工频正弦波的36°).单片机引脚输出脉冲信号,经功率放大后用变压器隔离传递到可控硅门极.触发电路电源电压为12V ,变压器次边输出可达5V ,0.1A .实际测量能可靠驱动KP 20型可控硅.图6　触发电路原理图3　采样电路若要实现电压或转速的稳定则要采样输出电压和转速,提供控制所需的反馈信号.采样转速可以用位置检测器.但本系统只用于电动机发电实验学习系统,对转速精度要求并不高,因此取直流电动机反电动势的值作为转速的度量,把电机的反电动势的值作为稳定转速控制回路的反馈量.输出电压采样电路原理如图7.对输出电压用电阻分压后通过线性光耦传递给单片机的A D 引脚.且保证了控制电路和高压电路的电气隔离.图7　采样电路原理图4　结论本系统用于改造“电动发电机组”成套装置,实验发现系统稳定性比原模拟控制电路有明显提高,整个系统结构优化,控制精度变高,控制板体积变小,运行效果良好.此外主控板也可作为单独组件和其它系统相连.还可以在不改变硬件的条件下修改软件进行二次开发.(下转第60页)54第3期陈　锟等:基于单片机的直流电机调速器控制电路出版社,2002.89～98[2]　李超锋.模型库管理系统中构模管理分析[J].中南民族大学学报(自然科学版),2002,(3):58～61[3]　Basu,B lann ing.T he analysis of assump ti on s in modelbase u sing M etagraph s[J].M anagem en t Science,1998,(7):548～556[4]　李超锋.一种新的模型库表示方式[J].中南民族大学学报(自然科学版),2002,(1):56～59D esign of M odel Ba se M anagem en t System Ba sed on M etagraphL i Chaof eng　X iang S hengjunAbstract　O n the basis of analysis of M BM S′s functi on,th is p ap er gives a h ierarch ical arch itectu re of M BM S,discu sses each essen tial con stitu te and it′s m ain functi on of the arch itectu re,indicates that th is ar2 ch itectu re can so lve the issue of m odel com po siti on efficien tly in i m p lem en tati on of M BM S.Keywords　m odel base m anagem en t system;m etagrap h;arch itectu re;m odel com po siti onL i Chaofeng　L ect,Co llege of M anagem en t,SCU FN,W uhan430074,Ch ina(上接第45页)参　考　文　献[1]　杨　威,张金栋.电力电子技术[M].重庆:重庆大学出版社,1995.158～159[2]　铁　才.电机控制技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.8～9[3]　高　歌,郭小立.晶闸管双脉冲触发电路的改进[J].工业加热,2000,(2):44～46Con trol C ircu it to Adjust Rota tiona l Speedof DC Electrom otorBa sed on M icrocon trollerChen K un　W ei L ihu iAbstract　T h is p ap er in troduces how to rep lace the analog con tro l circu it of DC electrom o to r w ith m icro2 con tro ller system.T he m icrocon tro ller system sam p les the th ree p hases pow er signal and the actual value of ou tp u t vo ltage.T he ou tp u t vo lts DC is u sed to drive the arm atu re of DC electrom o to r,con sequen tly, w h ich con tro l its ro tati onal sp eed.T he w ay to con tro l the ro tati onal sp eed is based on the P I adju stm en t con tro l arithm etic.Keywords　M CU;DC electrom o to r driver;trigger of SCRChen Kun　A ssi,Co llege of E lectron ic and Info rm ati on Engineering,SCU FN,W uhan430074,Ch ina 06 中南民族大学学报(自然科学版)第22卷。

基于51单片机的PWM直流电机调速系统

基于51单片机的PWM直流电机调速系统一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，直流电机调速系统在众多领域如工业自动化、智能家居、航空航天等得到了广泛应用。

在众多调速方案中，基于脉冲宽度调制（PWM）的调速方式以其高效、稳定、易于实现等优点脱颖而出。

本文旨在探讨基于51单片机的PWM直流电机调速系统的设计与实现，以期为相关领域的技术人员提供一种可靠且实用的电机调速方案。

本文将简要介绍PWM调速的基本原理及其在直流电机控制中的应用。

随后，将详细介绍基于51单片机的PWM直流电机调速系统的硬件设计，包括电机选型、驱动电路设计、单片机选型及外围电路设计等。

在软件设计部分，本文将阐述PWM信号的生成方法、电机转速的检测与控制算法的实现。

还将对系统的性能进行测试与分析，以验证其调速效果及稳定性。

本文将总结基于51单片机的PWM直流电机调速系统的优点与不足，并提出改进建议。

希望通过本文的阐述，能为相关领域的研究与应用提供有益参考。

二、51单片机基础知识51单片机，也被称为8051微控制器，是Intel公司在1980年代初推出的一种8位CISC（复杂指令集计算机）单片机。

尽管Intel公司已经停止生产这种芯片，但由于其架构的通用性和广泛的应用，许多其他公司如Atmel、STC等仍然在生产与8051兼容的单片机。

51单片机的核心部分包括一个8位的CPU，以及4KB的ROM、低128B 的RAM和高位的SFR（特殊功能寄存器）等。

它还包括两个16位的定时/计数器，四个8位的I/O端口，一个全双工的串行通信口，以及一个中断系统。

这些功能使得51单片机在多种嵌入式系统中得到了广泛的应用。

在PWM（脉冲宽度调制）直流电机调速系统中，51单片机的主要作用是生成PWM信号以控制电机的速度。

这通常是通过定时/计数器来实现的。

定时/计数器可以设置一定的时间间隔，然后在这个时间间隔内，CPU可以控制I/O端口产生高电平或低电平，从而形成PWM信号。

基于单片机的直流电机控制电路设计

基于单片机的直流电机控制电路设计1.电机驱动电路：电机驱动电路用于控制直流电机的启停、正反转和速度调节。

常见的驱动电路有H桥电路和PWM调速电路。

-H桥电路：H桥电路由四个开关管组成，可以控制电流的流动方向，从而实现正反转功能。

在单片机的控制下，通过控制开关管的导通与断开，可以实现电机的正转和反转。

-PWM调速电路：PWM调速电路通过控制脉冲宽度来调节电机的速度。

单片机产生一个固定频率的PWM信号，通过改变脉冲宽度的占空比，控制电机的速度。

占空比越大，电机转动的速度越快。

2.单片机控制电路：单片机控制电路主要实现对电机的控制和监测功能。

通过单片机的IO口输出控制信号，实现电机的启停、正反转和调速。

同时，通过AD转换接口可以实现对电机的速度、电流等参数的监控。

3.电源电路：电源电路为整个系统提供稳定的直流电源。

常见的电源电路有开关电源和线性电源。

-开关电源：开关电源通过开关器件的开关操作，实现对输入电压的调整，从而输出稳定的直流电压。

开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，是直流电机控制电路中常用的电源方式。

-线性电源：线性电源通过线性调节器件，将输入的交流电压转换为稳定的直流电压。

线性电源具有设计简单、成本低等优点，但效率较低，一般用于对电流要求较低的应用场景。

总结：基于单片机的直流电机控制电路通过驱动电路，实现对电机的启停、正反转和速度调节。

通过单片机控制电路，实现对电机的控制和监测功能。

同时，为了保证电路的正常工作，需要提供稳定的直流电源。

以上是一个基本的电机控制电路设计，具体电路设计和参数设置需根据具体的应用场景和要求来确定。

基于单片机的直流无刷电机调速电路设计

一、概述现代工业生产中，电机作为常见的驱动设备，广泛应用于各种机械设备中。

而直流无刷电机作为一种高效、可靠的电机类型，被广泛应用于各种领域，如汽车、航空航天、工业自动化等。

直流无刷电机在这些应用中常需要进行调速控制，以适应不同工况下的需求。

而基于单片机的直流无刷电机调速电路设计，不仅可以实现精确的调速控制，同时还可以实现多种保护功能，提高了电机的可靠性和性能。

二、直流无刷电机调速原理1. 直流无刷电机工作原理直流无刷电机是一种将电能转换为机械能的装置，其工作原理是依靠电磁感应和电场力的作用。

当电流通过电机的线圈时，会产生磁场，而通过电子开关控制磁场的变化，从而驱动转子旋转。

2. 调速原理直流无刷电机的转速与电压或电流成正比，因此通过调节电机的供电电压或电流大小，可以实现对电机转速的调节。

而单片机作为控制中心，可以通过采集电机转速反馈信号，通过控制电机供电电压或电流大小，实现对电机的精准调速。

三、基于单片机的直流无刷电机调速电路设计1. 电机驱动电路设计为了实现对直流无刷电机的精确控制，需要设计一个高性能的电机驱动电路。

电机驱动电路通常包括功率放大器、电流感应电路、电流反馈电路等部分。

其中功率放大器主要用于放大来自单片机的PWM控制信号，并驱动电机；电流感应电路用于采集电机的电流信号，以实现对电机电流的监测和控制；电流反馈电路则用于对电机电流进行反馈，以保证电机运行的稳定性和安全性。

2. 单片机控制电路设计单片机作为控制中心，需要设计一个高性能的控制电路，以实现对电机的精确控制。

控制电路通常包括主控芯片、AD/DA转换电路、通信接口、显示器等部分。

主控芯片用于控制电机的启停、正反转、以及调速等功能；AD/DA转换电路用于采集电机的转速反馈信号，并实现对电机转速的实时监测和控制；通信接口和显示器则用于与外部设备进行通讯和显示。

3. 保护电路设计为保证电机运行的安全可靠，需要设计一个完善的保护电路。

保护电路通常包括过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护等部分。

基于51单片机的直流无刷电机调速控制设计

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基于单片机的PWM直流电机调速系统设计论文(附电路图、程序清单)

图 2.2 直流电机原理图
2.2 直流电机的调速方法
根据直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压 U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进变化时间变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要
第1章引 1.1 概况
言
现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分。在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，宜于在广泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如：军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的打印机、传真机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、空调等的控制。随着电力电子技术的发展，开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET 和IGBT成为主流，脉宽调制技术表现出较大的优越性：主电路线路简单，需要用的功率元件少；开关频率高，电流容易连续，谐波少，电机损耗和发热都较小；低速性能好，稳速精度高，因而调速范围宽；系统快速响应性能好，动态抗扰能力强；主电路元件工作在开关状态，导通损耗小，装置效率较高；近年来，微型计算机技术发展速