直流电机调速与控制设计报告
1、直流电机正反转及调速设计报告
本章介绍了直流电机的特点及其发展概况，然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义，最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。
1.1直流电动机控制的发展历史及研究现状
1.1.1直流电动机控制的发展历史
常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比拟的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。[14]
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ
直流电机驱动与控制电路设计报告MMZ 摘要
本文主要介绍了直流电机驱动和控制电路的设计，该电路应用于基于MMZ系列直流电机的应用。
在电源连接之后，通过控制器连接电机和接收端，在控制器中的PWM调速模式控制直流电机的转速。
通过对电路图的分析，可以知道该电路可以实现直流电机的变频控制和调速控制功能。
该电
路的优点包括低成本，高可靠性，简单的操作等。
关键词：MMZ系列直流电机，变频控制，控制器，PWM调速
1绪论
随着信息技术的发展和人们生活水平的提高，各行业对电机的要求越
来越高，直流电机的应用非常广泛。
直流电机有很多优点，首先它的功耗低，其次它的抗干扰性强，可以承受比较大的风扇或水泵负荷，同时它还
具有可调速度和方向控制的特性，这使其在工业生产中起到了重要作用。
MMZ系列直流电机是一种新型的高性能直流电机，它具有较高的功率
和较低的噪声，大大降低了系统损耗，而且还具有良好的稳定性和可靠性，所以在工业自动化控制领域有着广泛的应用。
为了使电机具有良好的方向
控制特性和速度控制的功能，必须进行变频控制和调速控制，这就要求电
机配备有电源模块、控制器模块和接收端模块。
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告
最小拍控制系统及直流电机闭环调速控制系统设计和实现实验报告班级：xx姓名：xx学号：xx时间：第16周周日9-12节指导老师：xx老师最小拍控制系统一．实验目的1.掌握最小拍有纹波控制系统的设计方法。
2.掌握最小拍无纹波控制系统的设计方法。
二．实验设备PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三．实验原理典型的最小拍控制系统如图4.1-1所示，其中 D(Z)为数字调节器，G(Z) 为包括零阶保持器在内的广义对象的Z 传递函数，Φ (Z)为闭环Z 传递函数，C(Z) 为输出信号的Z 传递函数，R(Z) 为输入信号的Z 传递函数。
1．最小拍有纹波系统设计。
图4.1-2是一个典型的最小拍控制系统。
针对阶跃输入，其有纹波系统控制算法可设计为：2．最小拍无纹波系统设计。
有纹波系统虽然在采样点上的误差为零，但不能保证采样点之间的误差值也为零，因此存在纹波现象。
无纹波系统设计只要使U(Z) 是Z-1的有限多项式，则可以保证系统输出无纹波。
即：式中 Pi 、Z i――分别是G(Z) 的极点和零点。
为了使U(Z) 为有限多项式，只要Φ (Z)的零点包含G(Z) 的全部零点即可，这也是最小拍无纹波设计和有纹波设计的唯一不同点。
如图4.1-2所示，针对单位斜波输入，无纹波系统控制算法可设计为：3．实验接线图。
图4.1-2所示的方框图，其硬件电路原理及接线图可设计如下，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在运放单元搭接。
上图中，控制计算机的“OUT1”表示386EX 内部 1 ＃定时器的输出端，定时器输出的方波周期＝定时器时常，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259的7 号中断，用作采样中断，“DIN0”表示386EX 的I/O 管脚P1.0 ，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。
4．数字控制的实现。
图4.1-4是数字控制器实现的参考程序流程图。
四．实验步骤1. 参考流程图4.1-4编写程序，检查无误后编译、链接。
直流电动机调速实验报告
直流电动机调速实验报告摘要：本次实验通过对直流电动机调速系统的设计与搭建，探索了采用不同控制方法对电动机进行调速的效果与特性。
通过实验验证，得出了电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中的应用特点和优缺点。
一、引言直流电动机是一种广泛应用于工业生产中的电动机，其具有调速范围广、响应快、工作可靠等特点。
直流电动机调速是工业自动控制系统中的常见问题，其调速性能直接影响到生产设备的工作效率和质量。
因此，对直流电动机调速系统进行研究与实验具有重要的意义。
二、实验目的1.熟悉直流电动机的基本结构和工作原理；2.掌握电流调速和电压调速在直流电动机调速中的应用特点；3.进行实验验证，分析电流调速和电压调速的优缺点。
三、实验原理直流电动机的调速方法主要包括电流调速和电压调速两种。
电流调速通过改变电机的输入电流来调节电机的转速，而电压调速则是通过改变电机的输入电压来调节电机的转速。
电流调速适用于负载变化较大的场合，而电压调速适用于负载稳定的场合。
四、实验设备与材料1.直流电动机；2.调速器；3.控制器；4.多用表；5.实验电路板等。
五、实验步骤1.搭建电流调速实验电路，连接电动机、调速器和控制器；2.按照实验要求调节控制器的参数；3.打开电源，设置控制器的输入信号；4.在实验过程中记录电机的转速、电流和输出功率等参数；5.将实验数据整理并进行分析。
六、实验结果与讨论根据实验数据，绘制了电流调速和电压调速的转速-负载特性曲线。
分析实验数据发现，电流调速方法在负载变化较大时，保持了较稳定的转速，且响应速度较快。
而电压调速方法在负载较稳定时能够保持较好的速度稳定性，但对于负载变化较大的情况，则转速会有较大波动。
七、结论通过本次实验研究发现，电流调速和电压调速方法在直流电动机调速中具有不同的应用特点和优缺点。
电流调速适用于负载变化较大的场合，能够保持转速的稳定性和响应速度；而电压调速适用于负载较稳定的场合，能够保持较好的转速稳定性。
课程设计报告之直流电机控制(C语言版)
单片机课程设计学院：电气与信息工程学院班级：07级电气工程及其自动化3班设计者：设计名称:直流电机调速指导老师：张志文教授目录一. 课程设计题目及其实现目标 (3)二. 设计原理图 (4)三. 设计原理及其实现方法 (5)四. 流程图 (6)五. 程序清单 (7)六.课程设计心得 (13)一. 课程设计题目及其实现目标课程设计题目：直流电机调速实现的目标1）.通过键盘改变脉冲的占空比从而达到改变转速使得电机转速从高到低，从低到高2）.通过改变pwm的极性从而改变电机的转向，实现正反转3）.能够通过数码显示管显示电机的转速和电机的转向4）.通过启动键唯一启动电机，从而达到防止电机误启动的目的5）.能够通过键盘快速达到电机预先设定的速度和转向备注：由于没有传感器，所以本课程设计中没有设计测速模块，所显示的速度为理论速度，并非电机的实际转速二. 设计原理图注：本原理图采用proteus绘制三. 设计原理及其实现方法1. 速度调节的实现通过控制L298的使能端“允许”或者“禁止”，通过改变a （脉冲宽度）的值，从而达到控制PWM脉冲宽度调节电机转速的目的2. 转向的控制通过L298中的H桥，从AT89C51中的P1_6和P1_7输出控制信号控制BJT的基极电压，控制L298中H桥的BJT通断，从而达到控制电机转向的目的附：A. L298的原理图B.本设计所需要芯片以及作用AT89C51：单片机L298：控制电机驱动和转向74L408：四与门芯片8255A：用于扩展51端口，作显示用2803：显示缓冲用MAX239：串口通讯芯片四. 流程图五.程序清单#include<at89x51.h>#include<motor_ctr.h>#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#define PA XBYTE[0x1FFF] //A口地址;#define PB XBYTE[0x3FFF] //B口地址;#define PC XBYTE[0x5FFF] //C口地址;#define CON XBYTE[0x7FFF] //*控制字地*/ ;uchar key=0; //定义key为全局变量uint a=100;uchar n=5; //单次增加的步长，用于输出脉冲占空比控制uint k1=0,mn=10; //设置mn为转向标志位uchar bai,shi,ge;uint seg_code[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98,0xff}; //0~9的七段显示代码; /*THE MAIN PROCESS*/void main(){CON=0x80;P1_5=0; //使电机停转;TMOD=0x15; //定时器1工作在模式1TH1=0xFF; //定时器1的溢出中断时间为50ms；TL1=0xb0;ET1=1;TR1=1;while(1){key=GetKey();/*case 1~case 9是预先设定的速度，方便电机直接调节到该速度，避免通过’+’键调节*/ switch(key){ case '1': { a=10;break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110;break; }case '8': { a=130;break; }case '9': { a=150;break; }case '+': { P1_4=0;control();break; } //电机加速case '-': { control(); break;} //’-‘代表减速case '=': { P1_7=0; P1_6=1; mn=0;control(); break;} //电机顺时针转case 'c': { P1_7=1; P1_6=0; mn=1;control() ; break;} //逆时针转case '/': { control();} //‘/‘键按下时，电机开始转动default: break; //不影响电机运行}}}/*THE END OF MAIN PROCESS*//*THE INTERRUPTION FUNCTION*/void time()interrupt 3 //中断号为3，即是定时器1溢出中断{ //此处是计时50ms中断一次TR1=0; //此函数用于显示速度k1+=TL0;display(a/100,a%100/10,a%10,mn);/*if(count==51){sprintf(s,"%04d",k1%1000); //注意sprintf的用法；//确保有四位输出count=1;k1=0;}display(a,bai,shi,ge); */TH1=0x3c;TL1=0xb0;TH0=0x00;TL0=0x00;TR1=1;}/* THE INTERRUPTION FUNCTION *//*THE GETKEY FUNCTION WHICH W AS USED TO GET THE INFORMA TION FROM THE KEY *//*行信号从P1口的低四位读进，列信号从P2口的高四位读进*/uchar GetKey(){P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=1;P2_0=1;P2_1=1;P2_2=1;P2_3=1;_nop_();_nop_(); // 适当的延时以便消除抖动if(!P2_0)return '7';if(!P2_1)return '8';if(!P2_2)return '9';if(!P2_3)return '/';P1_0=1;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '4';if(!P2_1)return '5';if(!P2_2)return '6';if(!P2_3){P1_4=0;return '*'; }P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '1';if(!P2_1)return '2';if(!P2_2)return '3';if(!P2_3)return '-';P1_0=1;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return 'c';if(!P2_1){P1_4=0;return '0'; } // P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动if(!P2_2)return '=';if(!P2_3)return '+';return 0;}/*延时程序*//*THE DELAY FUNCTION*/void delay(uint i){uint j,k;for(;i>0;i--)for(j=10;j>0;j--)for(k=10;k>0;k--);}/*THE DISPLAY FUNCTION*/void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn){PB=0x08; //0000 1000PA=seg_code[ge];delay(2);PB=0x04;//0000 0100PA=seg_code[shi];delay(2);PB=0x02;//0000 0010PA=seg_code[bai];delay(2);PB=0x01;//0000 0001PA=seg_code[mn];delay(2); //注意这儿的延时越短越好，应为处理终端的时间越短，对电机// 的实时性显示就越好；}/*THE CONTROL FUNCTION*//*由于参数a 是一个全局变量，代表着脉冲的占空比，每次调用函数时;必须注意参数a 值;*//* 如果按键为‘-’，‘+’（加速减速）以及‘c'，’=‘（正转反转）时，不需跳出循环，按其他键时，需要跳出循环，必须需要重新设置占空比*//* P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动*/void control(){EA=1;while(1){if(a>=150)a=150; //设置了a 的最大值，限定了电机的最高速度if(a<=10)a=10; // 设置了a 的最小值，限定了电机的最高速度P1_5=1; // 与P1_4信号形成控制L298的控制信号达到控制转速的目的delay(a); // 调用延时，形成脉宽的调节P1_5=0; //电机逐渐停转;delay(160-a);/*以下的程序改变a 的值达到改变脉冲宽度的目的*/key=GetKey();if(key=='-') // 减速a=a-n;else if(key=='+'){a=a+n;} // 加速else if(key=='=') // 如果按下’=‘键，则电机顺时针转;{P1_6=1;P1_7=0;mn=0;}else if(key=='c') //反转{ P1_7=1;P1_6=0;P1_4=1;mn=1;}else if(key=='*'||key=='0') //如果按下停止键’*‘或者’0’;{ P1_5=0;P1_4=1; //ENA=0（P1_5=0）电机停转;break;}else if(key!=0) //如果没有按键按下，则继续在此while循环中运行{switch(key){case '1': { a=10; break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110; break; }case '8': { a=130; break; }case '9': { a=150; break; }default : break ;}}}EA=1;}附：motor_ctr.h FILEtypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint ;extern uchar GetKey();extern void delay(uint i);extern void control();void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn);六.课程设计心得两周的课程设计结束了，总得算来，这两周的课程设计体会颇多。
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。
直流调速系统设计实训报告
直流调速系统设计实训报告直流调速系统是一种用于调节直流电机转速的系统。
在直流调速系统中，通常会采用电子调速器来控制电机的转速，通过调节电机的电压和电流来实现调速控制。
本次实训的目标是设计并搭建一个简单的直流调速系统，以实现对电机转速的控制。
首先，我们需要准备一些实验所需的器件和设备。
我们需要一个直流电机、一个电子调速器、一个电压源、一台示波器和一台频率计。
其中，电子调速器是用来控制电机转速的关键设备，电压源用来提供电机的工作电压，示波器用来观察电压、电流及转速波形，频率计用来测量电机转速。
其次，我们将电子调速器与直流电机进行连接。
首先，将电机的外壳接地，并将电机的两根输出线与电子调速器相应的输出端口相连。
然后，将电子调速器的输入端口连接到电压源的正负极，将电源的负极连接到地。
接下来，我们需要设置电子调速器的控制参数。
根据实验的要求，可以通过电子调速器上的调节按钮或旋钮来设置电机的转速。
我们可以根据实际需求来设置转速，观察电机的转速与频率计测到的数值是否一致。
然后，我们可以给电压源供电，并观察电子调速器是否正常工作。
可以通过示波器来观察电压和电流的波形，以及电机的转速。
如果波形和转速都正常，则说明直流调速系统可以正常工作。
最后，我们可以进行一些实际的调速实验。
可以通过改变电子调速器的控制参数，来改变电机的转速。
同时，可以通过示波器观察电机的电压和电流波形，以及频率计测到的转速数值，来验证实验结果的准确性。
通过这次实训，我们学到了直流调速系统的基本原理和设计方法。
这对于今后的工程实践和研究工作都有一定的帮助。
同时，我们也学会了如何使用电子调速器和相关的仪器设备，提高了我们的实验操作能力。
这次实训的结果也证明了我们的实验设计和操作的准确性和有效性。
以后，我们可以通过对实验结果的观察和分析，来进一步优化和改进直流调速系统的设计。
电机调速控制系统实训报告
一、实验目的1. 理解电机调速控制系统的基本原理和结构。
2. 掌握电机调速控制系统的设计方法和步骤。
3. 熟悉电机调速控制系统的调试与优化方法。
4. 提高实际操作能力和分析解决问题的能力。
二、实验原理电机调速控制系统是利用电力电子技术、微电子技术和计算机技术实现电机转速的精确控制。
常见的调速方式有直流调速、交流调速和变频调速等。
本实验以直流调速系统为例，通过PWM（脉宽调制）技术实现对直流电机的调速。
三、实验内容1. 实验器材- 直流电机- 电机驱动器- PWM控制器- 测速传感器- 电脑- 数据采集卡2. 实验步骤（1）搭建实验电路：将直流电机、电机驱动器、PWM控制器、测速传感器和数据采集卡连接起来，形成电机调速控制系统。
（2）编写程序：利用编程软件编写PWM控制器程序，实现对电机转速的控制。
（3）调试系统：通过调整PWM控制器的占空比，观察电机转速的变化，直至达到预期转速。
（4）采集数据：利用数据采集卡采集电机转速、电流等数据，进行分析和处理。
（5）优化系统：根据实验结果，调整PWM控制器的参数，优化电机调速控制系统。
四、实验结果与分析1. 实验结果通过实验，成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。
2. 数据分析（1）电机转速与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机转速与PWM占空比呈线性关系。
当占空比增大时，电机转速提高；当占空比减小时，电机转速降低。
（2）电机电流与PWM占空比的关系：实验结果表明，电机电流与PWM占空比呈非线性关系。
当占空比增大时，电机电流先增大后减小；当占空比减小时，电机电流先减小后增大。
（3）电机转速与负载的关系：实验结果表明，电机转速与负载呈非线性关系。
当负载增大时，电机转速降低；当负载减小时，电机转速提高。
五、实验总结1. 本实验成功搭建了电机调速控制系统，并实现了对直流电机的精确调速。
2. 通过实验，掌握了电机调速控制系统的基本原理和设计方法。
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。
直流电机调速系统设计开题报告
直流电机调速系统设计开题报告1. 背景直流电机调速系统广泛应用于工业生产和家用电器领域，用于控制转速和转矩。
在工业自动化生产线中，直流电机调速系统能够有效控制生产过程中的加工、输送和分拣等环节，提高生产效率和质量。
而在家用电器中，直流电机调速系统可以用于风扇、洗衣机、电动车等设备，实现电机转速的调节，提供更好的使用体验。
直流电机调速系统的设计需要考虑电机的性能要求、电路设计、控制算法和系统可靠性等方面的问题。
本开题报告将以直流电机调速系统的设计为基础，分析相关参数的选择、电路设计和控制策略的优化，为后续的系统设计提供指导和建议。
2. 分析2.1 直流电机的特点直流电机是一种将直流电能转化为机械能的装置，具有以下特点：•转速范围广：直流电机可以在较宽的转速范围内工作，通常转速可以由几十转/分钟到几千转/分钟变化。
•转矩可调：通过改变电机的励磁电流或电源电压，可以实现电机转矩的调节。
•响应快速：直流电机具有较快的响应速度，能够快速适应负载变化。
2.2 直流电机调速系统的参数选择在设计直流电机调速系统时，需要选择合适的参数以满足系统的性能要求。
以下是一些常见的参数选择和考虑的因素：•电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速等。
根据实际需求选择合适的电机参数。
•传感器选择：选择合适的速度、转矩传感器以获得准确的反馈信号，用于控制系统。
•控制算法选择：根据实际需求选择合适的控制算法，常见的有PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
•电路设计：设计适当的电路用于控制电机的电流和电压，以实现期望的调速效果。
•保护系统设计：设计过流、过载和过热保护系统，保证电机的安全运行。
2.3 直流电机调速系统的控制策略优化直流电机调速系统的控制策略可以通过优化控制算法和参数来提高系统的性能。
•PID控制算法优化：调整PID控制器的比例、积分和微分参数，使得系统响应更加平稳、快速，并减小超调量和稳定误差。
•软件调速算法：通过改变调速策略、动态响应和控制算法的实现方式，将调速算法的性能最大化。
直流电机控制报告
一、设计题目硬件5；直流电动机控制设计要求：1）可控制启动、停止；2）根据给定转速和检测的转速，采用PWM脉宽调制控制转速，产生不同的占空比的脉冲控制电机转速；3）实现由慢到快，再由快到慢的变速控制；4）数码管显示运行状态。
扩展功能：实现定时启动，定时停止二、开发目的通过本项课程设计，对计算机硬件课程中涉及的芯片结构、控制原理、硬件编程等方面有一定的感性认识和实践操作能力，更好的理解计算机硬件课程中讲述的基本原理和概念。
通过使用的汇编程序，来实现占空比可调的方波发生器。
学习并掌握了8086/8088汇编语言编程方法，掌握了8255、8253、ADC0808、74LS154译码器、74LS273锁存器等芯片的基本结构和工作原理，掌握了芯片编程控制的方法。
三、小组成员分工及成果蒲艺文：编写程序，流程图绘制。
陈兴睿：构思草图，后期调试。
肖钦翔：绘制电路图，资料收集。
成果：绘制完成电路图，灌入程序，调试，完成直流电动机控制设计。
四、设计方案以及论证原理：与两个和一个组成地址锁存及译码电路。
和作为译码选择端和，地址分别为和（由译码电路可得到）是作为的三个计数器和控制器的地址（对应计数器1对应控制器）。
也作为的三组端口和其控制器的地址（对应A对应控制器）一，选择（使能端）控制器，写入控制字二，通过口依次输出。
1来启动。
三，等待转换，并通过口测试端口是否为高电平。
四，为高电平，则通过口接受转换后的电压数据（范围从）。
五，选择（使能端）控制器，写入控制字六，选择计数器1写入初始值为电压数据。
七，选择控制器，写入控制字。
八，选择计数器，写入初值，计数器即开始工作，到时输出负脉冲，经过反相器变为正脉冲，作为计数器的门控信号输入，来控制计数器重新计数，从而产生相应占空比的方波。
9检测输入端口电压是否改变，不改变原样输出；若改变，通过和控制改变占空比。
0的意思是脉宽调节也就是调节方波高电平和低电平的时间比一个占空比波形会有的高电平时间和的低电平时间，而一个占空比的波形则具有的高电平时间和的低电平时间占空比越大高电平时间越长则输出的脉冲幅度越高即电压越高如果占空比为那么高电平时间为则没有电压输出如果占空比为那么输出全部电压六、硬件原理图（包括芯片的选型介绍）原理图：:.玉日.前二Jg:.Wq=JXn..n»3C做科n?■IfjijT■科引er=is0P■咫F二1P3-53祝1芯片的选型介绍:主要功能：包括两大部分：和不断地从存储器取指令送入。
直流电动机不可逆调速系统设计报告
直流电动机不可逆调速系统设计报告设计报告：直流电动机不可逆调速系统设计背景：直流电动机是一种常见且重要的驱动设备，广泛应用于工业领域中。
在许多应用场合中，对电动机的调速要求比较高。
传统的直流电动机调速系统多采用可逆调速方法，但复杂性高、成本较高。
因此，设计一个简化的、成本较低的直流电动机不可逆调速系统具有实际意义。
设计目标：本设计旨在设计一个基于直流电动机的不可逆调速系统，具有以下目标：1.简化电路结构，降低成本。
2.实现稳定、可靠的调速功能。
3.高效能地实现不同载荷下的调速要求。
4.具备过载保护功能。
设计原则：本设计基于以下原则进行：1.利用脉冲宽度调制（PWM）控制直流电动机的电压和频率，从而实现调速。
2.利用恒流特性保持输出电流稳定。
3.基于反馈控制，通过电流传感器，实时监测电动机的工作状态并进行调整。
设计流程：1.选择合适的电源适配器以提供直流电源。
2.选择合适的直流电机以满足设计要求。
3.设计PWM调速电路，通过改变PWM的脉冲宽度，来控制输出电动机的电压和频率。
4.设计电流反馈控制电路，实时监测电动机的电流变化，并进行反馈控制。
5.设计过载保护功能，当电流超过设定值时，自动切断电源以保护电动机。
6.设计控制器电路，实现对上述功能的整合和控制。
设计输出：1.设计并搭建直流电机不可逆调速系统的样品。
2.进行系统测试，检验系统的可靠性和调速功能。
3.输出系统的技术规格，包括输入电源要求、输出功率范围、调速范围等。
4.输出系统的电路图和元器件清单，供后续生产和维护使用。
设计评估：1.对系统进行稳定性分析和调速性能评估，通过实际测试和数据分析来评估系统的可靠性和稳定性。
2.对系统的成本、体积、功率效率等进行评估，比较与传统可逆调速系统的优劣势。
总结：通过本设计，实现了一个简化、成本较低的直流电动机不可逆调速系统。
该系统具备稳定、可靠的调速功能，并具备过载保护功能。
通过实际测试和评估，该系统的性能表现良好，能满足工业领域中对电动机调速的要求。
直流电机调速系统设计开题报告
直流电机调速系统设计开题报告一、研究背景直流电机是一种常见的电动机，其具有结构简单、运行可靠、调速范围广等优点，在工业生产中得到了广泛应用。
然而，直流电机的转速通常是恒定的，不能满足不同工艺要求对转速的变化控制。
因此，需要设计一种直流电机调速系统来实现对直流电机转速的精确控制。
二、研究目的本次研究旨在设计一种基于单片机和功率模块的直流电机调速系统，实现对直流电机转速的精确控制。
具体目标包括：1. 理解直流电机调速原理和方法；2. 熟悉单片机和功率模块的基本原理；3. 设计并实现一个可靠稳定、精度高、操作简便的直流电机调速系统。
三、研究内容1. 直流电机调速原理和方法(1) 直接调压法(2) 串联型调压法(3) 并联型调压法(4) PWM 调制法2. 单片机和功率模块基本原理(1) 单片机基本原理(2) 功率模块基本原理3. 直流电机调速系统设计(1) 系统框图设计(2) 控制程序设计(3) 电路板设计(4) 调试与测试四、研究方法1. 理论分析法：对直流电机调速原理和方法进行理论分析，确定适用于本次研究的调速方法。
2. 实验研究法：根据理论分析结果，选取合适的单片机和功率模块，进行系统框图设计、控制程序编写、电路板设计等实验研究工作，并进行调试与测试。
五、预期成果本次研究预期获得以下成果：1. 掌握直流电机调速原理和方法；2. 熟悉单片机和功率模块的基本原理；3. 设计并实现一个可靠稳定、精度高、操作简便的直流电机调速系统；4. 获得相关技术文献资料并撰写相关学术论文。
六、研究计划1. 第一周：查阅相关文献，了解直流电机调速原理和方法，并确定适用于本次研究的调速方法。
2. 第二周：选取合适的单片机和功率模块，进行系统框图设计、控制程序编写。
3. 第三周：进行电路板设计，并进行调试与测试。
4. 第四周：撰写相关学术论文，总结研究成果。
七、研究难点1. 如何选择合适的单片机和功率模块；2. 如何进行系统框图设计和控制程序编写；3. 如何进行电路板设计和调试测试。
直流电机调速系统设计报告
直流电机调速系统实验报告实验目的1、掌握对AT89S51单片机的编程；2、掌握负反馈的相关理论和应用；3、掌握设计、实现电路的相关技巧；实验所需硬件及软件〃硬件：1、AT89S51，74LS373，ULN2803APG各1片；2、51单片机最小系统1个；3、4位共阳8段LED数码管1个；4、光电对管集成电路1块；5、10孔码盘1个；6、单面焊板1张；7、按钮4个；8、杜邦线40根；9、40Pin插针2排，20Pin底座2个；10、焊接工具1套。
〃软件：1、Proteus 7 仿真测试软件；2、KeilC for 51 编程环境；3、烧录软件。
实验原理根据自动控制原理中的闭环负反馈系统的相关理论，对AT89S51单片机进行编程，并设计相关电路，从而控制直流电机的转速并在LED管上显示。
①电路图如下：②74LS373：74LS373是一个8位锁存器，其在本实验中的作用为：给共阳管的位选端（P1.0~P1.3）提供功放。
因为单片机的引脚输出电流较小，实际应用中根本无法完全点亮数码管，故才考虑使用74LS373来提高引脚带负载的能力，从而提高了输出电流，达到了增亮数码管的目的。
本实验中，因为不需要74LS373的锁存控制功能，故OC（1脚）接GND，ENA（11脚）接VCC即可。
③ULN2803APG：ULN2803APG是TOSHIBA生产的8块达林顿管集成功放芯片，其中10脚接VCC和电机IN1，9脚接GND，O6接电机IN2，I6接单片机P2.7；直流电机转速的自动控制实现主要是通过“测速——反馈——调节”的循环来实现的。
①测速模块：本实验使用了码盘+光电对管及整形电路，通过安装在机轴上的码盘的转动切割光电对管，可以从光电对管的输出端获得单位时间周期数与转速成严格正比的方波信号，通过51单片机的外部中断0口对此方波进行计数，就可以实现测速并将数据保存到单片机RAM中。
②反馈模块：使用单片机内部定时器中断T1，每1秒查询一次INT0的计数个数，将此数值显示到数码管上，清零计数变量，计算设定值与测量值的差值并保存。
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告
电机与电力电子实训课程学习总结直流电机调速系统的设计与实现报告在本学期的电机与电力电子实训课程学习中，我主要学习了直流电机调速系统的设计与实现。
通过实际动手操作和理论学习，我对直流电机调速系统的原理和设计方法有了更深入的了解。
本文将对我在学习过程中的收获和实践经验进行总结和归纳。
一、引言随着工业自动化和智能化的发展，直流电机调速系统在工业控制领域中得到了广泛应用。
在本学期的实训课程中，我们团队以直流电机调速系统的设计与实现为主题进行了一系列的实践活动。
本报告旨在总结和记录我在实践中的学习和体验。
二、理论知识部分1.直流电机调速系统的基本原理在学习直流电机调速系统之前，首先需要了解直流电机调速系统的基本原理。
直流电机调速系统通常由电源、电机、调速器和传感器等组成。
其中，调速器根据传感器采集到的信息，通过对电机输入的电压、电流进行调节，实现电机的调速。
2.直流电机调速系统的设计方法在设计直流电机调速系统时，需要考虑到诸多因素，包括所需的转速范围、负载特性、效率要求等。
同时，还需要选择合适的调速器和传感器，并进行合理的电路设计和参数调节。
通过学习和实践，我对直流电机调速系统的设计方法有了更深入的理解。
三、实训过程与实践经验1.实训过程在实训过程中，我们按照实验指导书的要求，逐步进行了直流电机调速系统的设计和实现。
首先，我们通过搭建电路、安装传感器和调试电机等步骤，完成了系统的硬件搭建。
随后，我们使用相应的软件进行参数设置和调试，最终成功实现了直流电机的调速。
2.实践经验通过实践活动，我获得了以下几点实践经验：（1）重视实验前的理论学习：在进行实验之前，我充分学习了相关的理论知识，对直流电机的调速原理、调速器的工作原理等进行了深入的了解。
这为我实验的顺利进行提供了重要的理论支持。
（2）注重团队合作：在实训过程中，我们组建了一个学习小组，共同合作完成实践任务。
通过团队合作，我们相互帮助、相互学习，共同解决问题，提高了实验效率和实践能力。
直流电机调速_实训报告
一、引言直流电机因其结构简单、运行可靠、调速方便等优点，广泛应用于各种工业和家用电器中。
为了更好地掌握直流电机的调速原理和实现方法，我们进行了直流电机调速实训。
本报告将详细介绍实训过程、实验结果及分析。
二、实训目的1. 理解直流电机的调速原理和实现方法；2. 掌握直流电机调速电路的设计与搭建；3. 学会使用示波器、万用表等仪器对电路进行测试和分析；4. 提高动手实践能力和工程意识。
三、实训内容1. 直流电机调速原理直流电机调速主要采用调压、调阻和PWM调制三种方法。
本实训采用调压方法，通过改变输入电压来控制电机的转速。
2. 直流电机调速电路设计（1）电路组成：电源、直流电机、调速电路、负载、保护电路等。
（2）调速电路设计：采用继电器和电位器组成的分压电路，通过改变电位器阻值来调整输入电压。
3. 仪器使用（1）示波器：用于观察电压、电流等信号波形。
（2）万用表：用于测量电压、电流、电阻等参数。
四、实训步骤1. 搭建直流电机调速电路。
2. 连接电源，启动电机。
3. 调整电位器，观察电机转速变化。
4. 使用示波器观察电压、电流等信号波形。
5. 使用万用表测量电压、电流、电阻等参数。
6. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据（1）输入电压：0V、2V、4V、6V、8V。
（2）电机转速：0r/min、300r/min、600r/min、900r/min、1200r/min。
（3）电流：0A、1A、2A、3A、4A。
2. 实验结果分析（1）电机转速与输入电压的关系：随着输入电压的增加，电机转速逐渐升高。
（2）电流与输入电压的关系：随着输入电压的增加，电流逐渐增大。
（3）电机转速与电流的关系：电机转速与电流成正比。
六、结论1. 通过本次实训，我们掌握了直流电机调速原理和实现方法。
2. 通过搭建直流电机调速电路，实现了对电机转速的调节。
3. 通过使用示波器和万用表等仪器，我们对电路进行了测试和分析，验证了实验结果的准确性。
直流电机实验报告
直流电机实验报告篇一：并励直流电机实验报告实验二直流并励电动机一.实验目的1.掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。
2.掌握直流并励电动机的调速方法。
1.什么是直流电动机的工作特性和机械特性？答：工作特性：当U = UN， Rf + rf = C时，η, n ,T 分别随P2 变；机械特性：当U = UN， Rf + rf = C时， n 随 T 变；2.直流电动机调速原理是什么？答：由n=(U-IR)/Ceφ可知，转速n和U、I有关，并且可控量只有这两个，我们可以通过调节这两个量来改变转速。
即通过人为改变电动机的机械特性而使电动机与负载两条特性的交点随之改变，从而达到调速的目的。
二.预习要点三.实验项目1.工作特性和机械特性保持U=UN 和If =IfN 不变，测取n=f(Ia)及n=f(T2)。
2.调速特性(1)改变电枢电压调速保持U=UN 、If=IfN =常数，T2 =常数，测取n=f(Ua)。
(2)改变励磁电流调速保持U=UN，T2 =常数，R1 =0，测取n=f(If)。
(3)观察能耗制动过程四．实验设备及仪器1．MEL-I系列电机教学实验台的主控制屏。
2．电机导轨及涡流测功机、转矩转速测量（MEL-13）、编码器、转速表。
3．可调直流稳压电源（含直流电压、电流、毫安表）4．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）。
5．直流并励电动机。
6．波形测试及开关板（MEL-05）。
S （2）测取电动机电枢电流Ia、转速n和转矩T2，共取数据7-8组填入表1-8中表1-8 U=UN=220V If=IfN=0.0748A Ka= Ω 2．调速特性（1）改变电枢端电压的调速表1-9 I（2）改变励磁电流的调速一7接线 f：直流电机电枢MEL-09） MEL-03中两Ω电阻并联。
刀双掷开关（MEL-05）六．注意事项1．直流电动机起动前, 测功机加载旋钮调至零. 实验做完也要将测功机负载钮调到零，否则电机起动时，测功机会受到冲击。
直流脉宽调速实验报告
直流脉宽调速实验报告1．任务和意义：生产实习的主要任务是设计一个直流电动机的脉宽调速（直流PWM）驱动电源。
纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。
由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。
直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。
尽管目前对交流系统的研究比较“热门”，但是其控制性能在某些方面还达不到直流PWM系统的水平。
直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。
而且，直流PWM技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM技术有很大的帮助和借鉴作用。
2．设计内容：1）主电路的设计，器件的选型。
包括含整流变压器在内的整流电路设计和H桥可逆斩波电路的设计(要求采用IPM作为DC/DC变换的主电路，型号为PS21564)。
2）PWM控制电路的设计（指以SG3525为核心的脉宽调节电路）。
3）IPM接口电路设计（包括上下桥臂元件的开通延迟，及上桥臂驱动电源的自举电路）。
4）DC15V 控制电源的设计（采用LM2575系列开关稳压集成电路，直接从主电路的直流母线电压经稳压获得）。
2 主电路设计说明1．概述可逆PWM 变换器主电路的结构型式有H 型、T 型等类， H 型变换器，它是由四个功率场效应管和四个续流二极管组成的桥式电路。
H 型变换器在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种,在此使用双极式H 型PWM 变换器。
二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。
四只功率器件构成H 桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到＋或－的直流电压。
2．设计说明1）由于电源部分是交流电源，所以需要对电源进行整流，整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块，在电源交流的正负半周轮流导通，以达到整流的目的。
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综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制一、题目直流电机调速与控制系统设计。
二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下：1、学习直流电机调速与控制的基本原理；2、了解直流电机速度脉冲检测原理；3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路；4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信；5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。
6、要求电机能实现正反转控制；7、系统具有实时显示电机速度功能；8、电机的设定速度由电位器输入；9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。
三、给定条件1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料；2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等；3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计1. 确定总体方案；2. 画出系统结构图；3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路；4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信；5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。
据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。
同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。
电动机与人的生活息息相关，密不可分。
电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。
本电机控制系统基于51内核的单片机设计，采用LM298直流电机驱动器，利用PWM 脉宽调制控制电机，并通过光耦管测速，经单片机I/O口定时采样，最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制，其中电机的设定速度由电位器经A/D通过输入，系统的状显示与控制由上位机实现。
经过设计和调试，本控制系统能实现电机转速较小误差的控制，系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。
具有一定的实际应用意义。
关键字：直流电机、反馈控制、51内核、PWM脉宽调制、LM298一、系统原理及功能概述1、系统设计原理本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路；软件方面采用基于C 语言的编程语言，能实现系统与上位机的通信，并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态，如开启、停止、正反转等。
单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器，该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令，同时它还自带2路PWM 控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD 转换器、一个SPI 接口等，能非常方便的满足本次电机控制的需求，其PWM 端口用于输出一定频率且脉宽可调的PWM 波用于控制电机转速，单片机自带的A/D 端口作为设定速度的模拟信号输入口，定时器用于串口通信和速度的定时采样以及上位机的定时显示等。
系统的电机驱动单元选择了LM298N 大功率驱动芯片，再利用TLP521光耦合器和整流二极管设计的驱动电路能实现电器隔离与控制，能提高控制效率和精度极大减少了挠动干扰，而且可以实现电机的正反装和刹车功能。
系统测速模块基于槽型光耦GK105设计，将电机的转速转换成不同频率的脉冲信号，在经过基于LM324的电压比较器和74HC573锁存器进行信号波形的整形，最后通过检测单片机的I/O 口的脉冲实现速度的测量。
1．1直流电机基本工作原理图1.1直流电机的基本结够图1．2直流电机调速原理直流电机转速n 的表达式为:Φ-=K IR U n (1 - 1) 式中:U-电枢端电压；I-电枢电流；R-电枢电路总电阻；Φ-每极磁通量；K-与电机结构有关的常数，因此直流电机转速n 的控制方法有三种，主要以调压调速为主。
本控制器主要通过脉宽调制PWM 来控制电动机电枢电压，实现调速。
调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。
本系统采用了定频调脉宽方式的PWM 控制，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM 脉冲的软件实现上比较方便。
对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。
与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差率（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范围可以大大提高。
直流电机的速度控制方案如图1所示。
二、系统硬件设计1．系统总体设计框图本系统采用STC12C5A60S作为控制核心，用上位机显示设定转速和测量转速以及控制电机。
采用LM298驱动芯片作为本系统的驱动电路和用槽型光耦GK105作为该系统的测量电路。
框图如2所示。
图22.1单片机最小系统电路单片机主要擅长系统控制，选用STC12C5A60S2位DIP-40单时钟./机器周期（1T）容之前较低版本的所有51指令，但速度快5—8倍，内部集成有MAX801专用复位电路、同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路高速10位AD转换器、一个SPI接口等，应用于电机控制等强干扰场合。
本系统的单片机最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路、外围总线接口等部分组成。
图3为单片机最小系统结构框图。
图3 51最小系统电路2.1.1系统时钟电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。
通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，系统时钟电路结构如图6所示，可以根据情况选择6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体，本系统采用12MHz的晶振。
补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。
2.1.2复位电路单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。
上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。
手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。
复位电路结构如图6所示。
上电自动复位通过电容充电来实现。
手动按键复位是通过按键将电阻与VCC接通来实现。
2.2电机驱动模块直流电机驱动采用常用的H桥电路，通过控制信号选通对管与否实现电机的正反转，并改变所加电压的占空比来改变电机转速。
如图4所示，这里采用电机驱动专用芯片L298N，该芯片可驱动两路5‐36V的直流电机或者一路四拍的步进电机。
同时在L298N与主控芯片间通过四路光耦TLP521‐4隔离消除干扰信号。
在STC12C5A60S2上配置好串口、PWM，实现串口接收的数据直接赋值给PWM定时器CCAP1L、CCAP1H。
利用串口调试助手发送控制信息给STC12C5A60S2，同时辅助外界6V电源更改L298N的IN1和IN2共同完成L298N电机驱动模块的调试。
图4 LM298N电机驱动电路2.3直流电机测速电路2.3.1槽型光耦GK105测速电路图 5 槽型光耦GK105电路图 6 电机转速编码装置如图5和图6所示，光电对管采用槽型光耦GK105电路由一只特殊的发光二极管和光电三极管构成，当二极管发出的光打在光电三极管的基极B上时三极管CE导通。
而正常情况下二极管的光不能到达光电管的基极上，故通过装在电机转轴上得圆形编码片即可实现对小车的测速。
假设编码片儿有n片个缺口，测得光电三极管的输出脉冲频率为f，则车速=f/n。
由图7可知,电机每转一圈,槽型光耦产生4个脉冲,因此可以利用槽型光耦传感器信号得到电机的实际转速。
为尽可能缩短一次速度采样的时间,则电机的实际转速为：V=(N/4)*60;V:速度 R/minN:每秒采样的脉冲个数图7 电机转1圈GK105光耦管信号2.3.2速度脉冲信号调理电路给电机加电让其带动编码盘旋转，将光电对管靠近编码盘，用示波器观测输出脉冲信号的有无与好坏。
信号调理电路主要利用LM324运算放大器设计的比较器，如图8所示，调节比较器偏置电压使脉冲最接近于方波且幅度大于3.3V。
为了提高测速的精度，在信号后级添加比较器调理信号为标准的方波，调节比较器运放的偏置电压使方波信号最适合于测速。
图 8 基于LM324的信号调理电路2.4串口电路设计MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的接口电路，使用+5V 单电源供电。
其内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路，由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是产生+12V和-12V两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道，由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电，15脚GND、16脚VCC（+5V）。
电路如图9所示。
图 9 串口电路图2.5系统电源设计本系统要求有5V和6—7V的电源输入，因此我们选用了LM317作为电源芯片。
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。
其应用电路如图10所示。
图11为电源滤波电路。
图10 3.3V稳压电路图11 滤波电路稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo=1.25（1+R2/R1）。
本系统中取R1为240n,R2取5K的可调电位器。
通过调节R2的阻值大小，进而可以改变输出电压的大小，实现电压可调，其可调范围是Vo=1.25V—37V。
在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。