基于单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计

合集下载

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）

单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计

畢業設計（論文）題目：利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計班級：XX姓名：XZ指導教師：XX說明：8051畢業設計任務書7 (3)一、設計題目 (3)第1章緒論 (5)1.1利用單片機控制的直流電機轉速系統設計目的和意義 (5)1.1.1選題的目的和意義 (5)1.1.2國內外研究現狀簡述： (5)1.1.3畢業設計（論文）所採用的研究方法和手段： (5)1.2利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計設計專案發展 (6)1.3利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計原理 (6)第2章系統硬體電路的設計 (8)2.1 系統總體設計框圖及單片機系統的設計 (9)2.1．1 系統總體設計框圖 (9)2.1.2 8051單片機簡介 (9)2.1.3 單片機系統中所用其他晶片簡介 (11)2.1.4 8051單片機擴展電路及分析 (15)2.2 PWM信號發生電路設計 (17)2.2.1 PWM的基本原理 (17)2.2.2 PWM信號發生電路設計 (18)2.2.3 PWM發生電路主要晶片的工作原理 (19)2.3 功率放大驅動電路設計 (22)2.3.1 晶片IR2110性能及特點 (22)2.3.2 IR2110的引腳圖以及功能 (23)2.4 主電路設計 (25)2.4.1 延時保護電路 (25)2.4.2 主電路 (25)2.4.3 輸出電壓波形 (28)2.5 測速發電機 (28)2.6 濾波電路 (29)2.7 A/D轉換 (29)1.7.1 晶片ADC0809介紹 (29)2.7.2 ADC0809的引腳及其功能 (29)第3章.直流調速系統 (30)3.1 直流調速系統概述 (31)3.2單閉環直流調速系統 (31)3.3開環系統機械特性和閉環系統靜特性的比較 (33)第4章利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計 (35)4.1系統軟體部分的設計 (35)4.1.1 PI 轉速調節器原理圖及參數計算 (35)4.2 控制電路設計 (36)4.2.1 單片機資源分配 (36)4.2.2 程式流程圖 (40)第5章結論 (41)致謝 (42)參考文獻 (43)畢業設計任務書7一、設計題目利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計二、設計要求設計一個用單片機實現對直流電機轉速控制系統。

基于单片机的直流电机PWM调速控制(设计)

毕业设计（论文）任务书
专业班级姓名
一、课题名称：基于单片机的直流电机PWM调速控制
二、主要技术指标：（1）利用单片机实现对直流电机的调速控制，调速方式采用脉宽调制
技术（PWM）。

（2）直流电机在单片机的控制下能够实现启动、停止动作（3）利用AD转换
模块（ADC0809）通过单片机实现直流电机的无极调速。

（4）单片机采用AT89C51，直流电
机的电源电压为12V。

三、工作内容和要求：（1）通过网络和图书管完成单片机、直流电机及AD转换模块相关
资料收集（2）单片机的工作原理及应用（3）直流电机的工作原理及调速方法（4）完成调
速系统的硬件设计包括单片机、直流电机及直流电机驱动器的选型和硬件接线。

（5）完成调
速系统软件的设计，要求完成控制程序的流程图和汇编语言程序设计。

四、主要参考文献：1._赵德安单片机原理与应用[M] 机械工业出版社 2004 196-201
2.岳东海直流电机PWM无级调速控制系统设计[J] 价值工程 2010（2）135-136 ________________________________________________ _ ______
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
系主任（签名）年月日。

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。

基于单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计

基于单片机实现直流电机PWM调速系统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A/D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运算一、题目：基于单片机实现直流电机PWM调速系统二、指导思想和目的：通过毕业设计，培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解；培养学生调查研究的习惯和工作能力；培养学生建立正确的设计和科学研究的思想，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。

三、设计任务或主要技术指标：利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。

采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。

利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给A/D转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行PI运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。

目录1. 系统硬件电路的设计 (1)1.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (1)1.1.1 系统总体设计框图 (1)1.1.2 8051 单片机简介 (1)1.1.3 单片机系统中所用其他芯片简介 (3)1.1.4 8051 单片机扩展电路及分析 (5)1.2 PWM信号发生电路设计 (8)1.2.1 PWM的基本原理 (8)1.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)1.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (10)1.3 功率放大驱动电路设计 (12)1.3.1 芯片IR2110性能及特点 (12)1.3.2 芯片IR2110引脚图及功能 (12)1.4 主电路设计 (15)1.4.1 延时保护电路 (15)1.4.2 主电路 (15)1.4.3 输出电压波形 (17)1.5 测速发电机 (17)1.6 滤波电路 (17)1.7 A/D 转换 (18)1.7.1 芯片ADC0809介绍 (18)1.7.2 ADC0809 的引脚及其功能 (18)2.直流调速系统 (20)2.1 直流调速系统概述 (20)2.2 单闭环直流调速系统 (20)2.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 (22)3.系统软件程序的设计 (25)3.1 PI 转速调节器原理图及参数计算 (25)3.2 系统中部分程序的设计 (25)3.2.1 单片机资源分配 (25)3.2.2 程序流程图 (28)总结 (30)致谢 (31)参考文献1. 系统硬件电路的设计1.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计1.1.1 系统总体设计框图图1.1系统总体设计框图1.1.2 8051单片机简介1.8051单片机的基本组成8051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。

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。

基于单片机的pwm电机控制设计毕业论文

基于单片机的pwm电机控制设计毕业论文目录第一章：绪论…………………………………………………第二章：统设计要求和解决方案…………………………………2.1系统设计建议……………………………………………………………2.2解决方案…………………………………………第三章：硬件系统设计……………………………………………3.1电源模块设计………………………………………………………3.2键盘模块设计…………………………………………………………3.3表明模块设计…………………………………………………………3.4电机驱动电路-h桥模块设计………………………………………3.5霍尔测距模块设计……………………………………………………3.6adc切换模块设计………………………………………………………3.7单片机双机通讯模块设计…………………………………………第四章：软件系统及程序流程图…………………………………第五章：心得体会……………………………………………第三章一硬件原理图…………………………………………第三章二元件目录…………………………………………第三章三参考文献………………………………………………第一章绪论直流电动机具备优良的变频特性和较好的启动性能和变频特性,变频光滑、便利,变频范围广;负载能力小,能够忍受频密的冲击功率,可实现频密的无级快速再生制动、刹车和探底回升;能够满足用户生产过程自动化系统各种相同的特定运转建议，启动转矩小，最小转矩小，能够在宽阔的范围内光滑、经济地变频，输出功率掌控难，变频后效率很高。

与交流变频较之，直流电机结构复杂，生产成本低，保护工作量小。

电动机变频系统使用微机同时实现数字化掌控,就是电气传动发展的主要方向之一。

使用微机掌控后,整个变频系统同时实现全系列数字化,结构直观,可靠性低,操作方式保护便利,电动机稳态运转时输出功率精度可以达至较低水平,静动态各项指标均能够较好地满足用户工业生产中高性能电气传动的建议。

基于单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计

畢業設計(論文)基於單片機實現直流電機PWM調速系統系別：電氣與資訊工程系專業班級：電氣自動化06—32（1）班指導教師：董曉紅老師完成日期：2009年6月12日一、題目：基於單片機實現直流電機PWM調速系統二、指導思想和目的：通過畢業設計，培養學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的本領，鞏固和加深對所學知識的理解；培養學生調查研究的習慣和工作能力；培養學生建立正確的設計和科學研究的思想，樹立實事求是、嚴肅認真的科學工作態度。

三、設計任務或主要技術指標：利用MCS-51系列單片機，通過PWM方式控制直流電機調速的方法。

採用了專門的晶片組成了PWM信號的發生系統，然後通過放大來驅動電機。

利用直流測速發電機測得電機速度，經過濾波電路得到直流電壓信號，把電壓信號輸入給A/D轉換晶片最後回饋給單片機，在內部進行PI運算，輸出控制量完成閉環控制，實現電機的調速控制。

四、設計進度與要求：1）：佈置設計任務，深入瞭解設計內容，搜集參考資料，學習有關內容。

2）：學習學校畢業設計的的實際情況，和格式要求。

3）：設計網路拓撲結構以及構思設計的基本思路和設計過程。

4）：根據根據設計要求和構思思路查找設計內容。

5）：根據要求和設計的基本方案對設計要求的材料進行預算。

6）：完善設計方案並繪製必須的圖紙草圖，編寫設計說明書。

7）：對圖紙進行校正和測繪，畫合格的正式圖紙。

8）：總結，熟悉設計內容，準備畢業答辯，完成答辯。

五、主要參考書及參考資料：[1] 王離九，黃錦恩編著，電晶體脈衝直流調速系統，華中理工大學出版社出版[2] 丁元傑主編,上海市教育委員會組編,單片微機原理及應用，機械工業出版社[3] 李榮生主編，電氣傳動控制系統設計指導，機械工業出版社[4] 吳守箴，臧英傑編著，電氣傳動的脈寬調製控制技術，機械工業出版社[5] 陳伯時主編,自動控制系統---電力拖動控制,中央廣播電視大學出版社專業班級：電氣自動化06—32（1）班學生：景天紅指導教師：董曉紅老師教研室主任（簽名）：系（部）主任（簽名）：年月日新疆工業高等專科學校畢業設計（論文）評定意見書設計（論文）題目：基於單片機實現直流電機PWM調速系統專題：基於單片機實現直流電機PWM調速系統設計者：姓名景天紅專業電氣自動化班級06—32（1）班設計時間：2009年4月20日—2009年6月12日指導教師：姓名職稱單位評閱人：姓名職稱單位評定意見：評定成績：指導教師（簽名）：年月日評閱人（簽名）：年月日答辯委員會主任（簽名）：年月日（上頁背面）畢業設計評定意見參考提綱1.學生完成的工作量與內容是否符合任務書的要求。

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计本科毕业论文设计

本科毕业论文基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于单片机的PWM直流调速系统毕业设计

基于单片机的PWM直流调速系统毕业设计目录基于单片机的PWM直流调速系统设计.................................. 错误！未定义书签。

摘要.............................................................................................. 错误！未定义书签。

Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。

第一章绪论. (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (19)2.2.1 PWM的基本原理 (19)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (28)3.1 PID控制算法原理及流程图 (28)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (33)参考文献 (34)附录 (35)致谢.............................................................................................. 错误！未定义书签。

第一章绪论1.1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。

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：本文设计了一种基于单片机的PWM调速系统来控制直流电机的转速。

通过使用单片机的IO口产生PWM信号，可以精确地控制电机的转速。

通过对脉宽信号的调节，可以改变电机的转速。

实验结果表明，该系统可以实现精确的电机调速控制，具有较高的可靠性和稳定性。

关键词：单片机，PWM调速，直流电机，转速控制1.引言直流电机广泛应用于家电、机械设备等领域，其转速控制对于实际应用非常重要。

传统的直流电机调速方法主要通过电压调节或者极数切换来实现，但是这种方法调节范围有限。

随着单片机技术的发展，基于单片机的PWM调速系统成为一种较为先进和可靠的调速方法。

2.系统设计2.1硬件设计本系统使用STC12C5A60S2单片机作为控制核心。

单片机的IO口通过驱动电路连接到直流电机，驱动电路包括功率二极管和功率晶体管，用于放大和控制输出电流。

另外，系统还包括电流检测模块和电源模块。

电流检测模块用于实时监测直流电机的工作电流，电源模块提供系统所需的电源电压。

2.2软件设计单片机采用C语言编程，使用定时器中断来产生PWM信号。

首先，根据所需的转速范围确定PWM的占空比范围。

然后，根据转速需求，计算出相应的占空比，并将其输出到IO口。

通过不断改变占空比，可以改变电机的转速。

另外，系统还设置了保护功能，当电机超过设定的电流范围时，系统会自动停止电机运行，以防止电机损坏。

3.实验结果通过实验测试，验证了本系统的可行性和有效性。

当输入设定的转速值后，电机可以精确地调整到相应的转速，并保持稳定。

同时，当电机运行时，系统能够准确地监测电机的工作电流，当电机超过设定范围时，可以及时地停止电机运行。

实验结果表明，基于单片机的PWM调速系统具有较高的可靠性和稳定性。

4.结论本文设计了一种基于单片机的PWM调速系统来控制直流电机的转速。

通过使用单片机的IO口产生PWM信号，可以精确地控制电机的转速。

系统具有较高的可靠性和稳定性，并能够保护电机免受损坏。

基于51单片机的PWM直流电机调速报告

课程名称：微机原理课程设计题目：基于51单片机的PWM直流电机调速直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简称PWM)调速产生于20世纪70 年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展, PWM 技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。

而51单片机却没有PWM 输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。

本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和四位一体LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。

该可调直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。

采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。

该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用红光四位数码管，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。

有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。

四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。

每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。

关键词：直流电机，51单片机，C语言，数码管一、设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)二、方案总体设计 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (5)2.3 系统采用方案 (5)三、硬件设计 (7)3.1 单片机最小系统 (7)3.2 数码管显示模块 (7)3.3 系统电源 (8)3.4驱动电路 (8)3.5 整体电路 (9)四、软件设计 (10)4.1 keil软件介绍 (10)4.2 系统程序流程 (10)五、仿真与实现 (13)5.1 proteus软件介绍 (13)5.2 仿真过程 (13)5.3 实物制作与调试 (15)5.4 使用说明 (17)六、总结 (18)6.1 设计总结 (18)6.2 经验总结 (18)七、参考文献 (21)一、设计任务与要求1.1 设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2 设计要求1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能2).H桥电路驱动直流电机3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向4).四位数码管显示转速二、方案总体设计设计一个基于51单片机的可调直流电机。

毕业设计(论文)-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计

毕业设计（论文）-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计毕业设计(论文)单片机控制的PWM直流电机调速系统设计摘要直流电机是人类最早发明和应用的一种电机。

随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。

并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。

而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段，数字控制系统硬件电路的标准化程度高，控制软件能够进行复杂运算，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。

本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。

论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。

主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。

本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。

通过按键的调试可以实现控制直流电机启动、停止、方向和速度。

设计的整个系统，采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的可靠性和稳定性。

最后在软件方面，介绍了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速子程序和显示子程序的编写思路以及具体的程序实现。

关键词单片机AT89S51;直流电机;脉宽调制;转速检测I毕业设计(论文)The Design of PWM Controlled DC Motor SpeedControl System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has been already made widely available to our life, work, research, each realm. In all kinds of mechanical of speed, due to the DC motor has a good start, brake and the performance of speed, DC motor control system has been widely used in industry, space flight, most commonly used DC speed control technology is a pulse width modulation (PWM) DC speed control technology, which has a high precision, fast response time, high speed range and width of the low loss. The use of computer digital control has become a kind of method of DC speed control system, the hardware circuit of a high degree of standardization, control software to carry out complex operation can be realized,different from the general linear optimization and adjustment of the adaptive, nonlinear, intelligent control low.A speed governing system of DC motor by using AT89S51microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introducesthe significance of a speed governing system of DC motor, a kind of method of DC motor speed modification, based on PWM theory by the SCM, the basic theory and the way to implement. Through the computation achieves the precise velocity modulation again to the duty factor the goal. The main circuit is adopted four keypads to control AT89S51 mainly, convey data to AT89S51 produce the signal of Pulse Width Modulation and then, control the DC motor through the electrical machinery L298. This design still is added the circuit of rotational speed measuring and showing formed by CS3020 Hall’sswitch, AT89S51, 74LS47, and four LED. Through the adjustment of the button can control effectively the DC motor of the start and stop, direction and speed. The designII毕业设计(论文)of the whole system has been used the massive integrated circuit module, which can be used to simplify the hardware electric circuit greatly, improve the system reliability, stability.Finally in the software, the main routine, keyboard scan subroutine, PWM signal producing subroutine, velocity measurement subroutine and the demonstration subroutine compilation as well as the specific program are introduced.Keywords SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed III毕业设计(论文)目录第1章绪论 ..................................................................... .........................................................................11.1 课题研究的背景 ..................................................................... ................................................... 1 1.2 课题研究的目的及意义 ..................................................................... ....................................... 1 1.3 国内外电机控制的研究现状及发展 ..................................................................... ................... 2 1.4 PWM变频调速发展前景 ..................................................................... . (4)1.4.1 异步电动机的调速方法 ..................................................................... . (4)1.4.2 同步电动机的调速方法 ..................................................................... . (5)1.4.3 PWM变频调速 ............................................................................................................... 51.5 课题研究内容及目标 ..................................................................... ........................................... 6 1.6 本章小结...................................................................... .. (7)第2章直流电机调速系统设计 ..................................................................... ......................................... 8 2.1 系统总体方案设计 ..................................................................... .. (8)2.1.1 设计思路 ..................................................................... . (8)2.1.2 总体方案比较与选择 ..................................................................... .. (8)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 ..................................................................... .. (9)2.2 基本原理分析 ..................................................................... .. (10)2.2.1 直流电机的调速原理 ..................................................................... (10)2.2.2 直流电机PWM调速原理 ..................................................................... . (11)2.2.3 霍尔效应和原理简介 ..................................................................... .............................. 12 2.3 系统各模块方案的比较与选择 ..................................................................... . (13)2.3.1 键盘的选择 ..................................................................... . (13)2.3.2 显示方式的选择 ..................................................................... .. (14)2.3.3 电机驱动芯片的选择 ..................................................................... (15)2.3.4 测速传感器的选择 ..................................................................... .................................. 16 2.4 系统硬件组成 .......................................................................................................................... 17 2.5 本章小结...................................................................... (17)第3章硬件系统设计 ..................................................................... . (18)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 ..................................................................... ...................... 183.2 直流电源部分 ..................................................................... ..................................................... 20 3.3 PWM波形发生原理 ..................................................................... ........................................... 21 3.4 电机驱动电路 ..................................................................... ..................................................... 21 3.5 键盘部分...................................................................... (24)3.6 LED显示部分 ..................................................................... ..................................................... 24 3.7 测速部分...................................................................... (25)3.8 复位电路和时钟电路 ..................................................................... ......................................... 27 3.9 整体电路设计 ..................................................................... ..................................................... 28 3.10 本章小结 ..................................................................... .. (28)第4章软件系统的论述 ..................................................................... ................................................... 29 4.1 主程序...................................................................... . (29)IV毕业设计(论文)4.2 键盘扫描子程序 ..................................................................... . (29)4.3 PWM信号发生程序 ..................................................................... . (31)4.4 测速子程序 ..................................................................... (32)4.5 显示子程序 ..................................................................... (34)4.6 本章小结...................................................................... (35)结论 ..................................................................... ........................................................................ (36)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (37)参考文献 ..................................................................... .. (38)附录A 译文 ..................................................................... (39)一种用于CMOS集成宽量程的电阻式气敏传感器的高精度温度控制系统 (39)附录B 外文原文 ..................................................................... . (57)附录C 硬件电路原理图 ..................................................................... ................................................. 73 附录D PCB版图及PCB预览图 ..................................................................... ................................... 74 附录E 立体电路图 ..................................................................... (75)附录F 程序清单...................................................................... . (76)V毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。

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

单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计

毕业设计（论文）题目：利用单片机控制的直流电机转速系统的设计班级：XX姓名：XZ指导教师：XX说明：8051毕业设计任务书7 (3)一、设计题目 (3)第1章绪论 (5)1.1利用单片机控制的直流电机转速系统设计目的和意义 (5)1.1.1选题的目的和意义 (5)1.1.2国内外研究现状简述： (5)1.1.3毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段： (5)1.2利用单片机控制的直流电机转速系统的设计设计项目发展 (6)1.3利用单片机控制的直流电机转速系统的设计原理 (6)第2章系统硬件电路的设计 (8)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (9)2.1．1 系统总体设计框图 (9)2.1.2 8051单片机简介 (9)2.1.3 单片机系统中所用其它芯片简介 (11)2.1.4 8051单片机扩展电路及分析 (15)2.2 PWM信号发生电路设计 (17)2.2.1 PWM的基本原理 (17)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (19)2.3 功率放大驱动电路设计 (22)2.3.1 芯片IR2110性能及特点 (22)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (23)2.4 主电路设计 (25)2.4.1 延时保护电路 (25)2.4.2 主电路 (25)2.4.3 输出电压波形 (28)2.5 测速发电机 (28)2.6 滤波电路 (29)2.7 A/D转换 (29)1.7.1 芯片ADC0809介绍 (29)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (29)第3章.直流调速系统 (30)3.1 直流调速系统概述 (31)3.2单闭环直流调速系统 (31)3.3开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 (33)第4章利用单片机控制的直流电机转速系统的设计 (35)4.1系统软件部分的设计 (35)4.1.1 PI 转速调节器原理图及参数计算 (35)4.2 控制电路设计 (36)4.2.1 单片机资源分配 (36)4.2.2 程序流程图 (40)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)毕业设计任务书7一、设计题目利用单片机控制的直流电机转速系统的设计二、设计要求设计一个用单片机实现对直流电机转速控制系统。

单片机控制直流调速系统设计任务书

毕业设计（论文）任务书题目：单片机控制直流调速系统设计系别：机电工程系专业：电气自动化技术年级：姓名：指导教师：日期: 年 12 月 23 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起止日期工作内容201 年12 月 14 日~ 12月17日12月23 日~ 12 月25 日201 年3月 28 日~ 4月29日5月 1 日~5 月 20日下发任务书查阅资料完成论文初稿与开题报告和中期检查完成论文定稿和评阅人评阅表，并验收毕业设计教研室审查意见：负责人：年月日系意见：系主任：年月日任务书填写要求1.毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经教研室负责人审查、系部领导签字后生效。

此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；2.任务书内容按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3.任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应经过系主任签字同意方可重新填写；4.任务书内有关“系别”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。

学生的“学号”要写全号，不能只写最后2位或1位数字；5.任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写，不能有随意性；6.有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。

如“2013年4月2日”或“2013-04-02”。