小功率直流电机调速系统设计毕业论文

小功率直流电机调速系统设计毕业论文

目录

论文总页数：48页

1 引言 (1)

1.1课题背景及意义 (1)

1.2本课题研究方法和目标 (1)

1.2.1 硬件部分 (1)

1.2.2 软件部分 (1)

1.3主要技术介绍 (2)

2 方案研究与主要芯片选择 (2)

2.1 总体方案原理及设计框图 (2)

2.2 主控芯片的选择与论证 (3)

2.3 显示设备的选择与论证 (4)

2.4 驱动模块选择 (6)

3 硬件电路设计 (7)

3.1 单片机控制模块单元电路设计 (7)

3.1.1XS128单片机 (7)

3.1.2 C51单片机 (13)

3.2 驱动控制电路设计 (13)

3.3 测速电路设计 (14)

3.4 液晶显示电路设计 (14)

3.5 电源电路的设计 (16)

3.6 按键输入电路的设计 (16)

3.7电路总设计 (17)

4软件设计 (19)

4.1软件设计的总体流程图 (19)

4.2各个模块的程序设计 (20)

4.2.1 XS128工作的程序设计 (20)

4.2.2 按键模块的程序设计 (23)

4.2.3 显示模块的程序设计 (24)

4.2.4 调速模块的程序设计 (25)

5软硬件调试模块 (26)

5.1 C51单片机模块程序的调试 (26)

5.1.1单片机程序的调试 (26)

5.1.2单片机程序的下载 (27)

5.2 XS128单片机程序的调试和仿真 (27)

5.2.1 XS128程序的调试 (27)

5.2软硬件连调中遇到的问题及解决方法 (28)

5.3 小功率电机调速系统的使用方法 (29)

5.4 调速中的误差的分析 (30)

5.5 方案改进 (32)

结论 (32)

参考文献 (34)

致谢 (35)

声明 (37)

附录 (38)

1 引言

1.1课题背景及意义

在现代的工业生产及应用中，电动机发挥着越来越重要的作用，由电动机和生产机械组成的系统称为电力拖动系统，电动机是其重要的组成器件，电动机的作用是将电能转换为机械能，为生产机械提供动力，是生产机械的原动力，是生产机械的原动机，为生产提供了动力[1]。直流电机传动效率高、运行经济、操作简便，因而得到了越来越广泛的应用，特别是在现在的工业企业中，几乎所有的生产机械都是由电动机来拖动的，例如各种机床、各种生产线、风机、水泵，等等。可以毫不夸的说，没有电动机、没有直流电机，就没有现代工业。这样，电动机在我国国民经济中得重要作用就不言而喻了，所以说电动机在的日常的生活中是必不可少的。所以设计中非常有必要研究一下直流电机。电动机是主要的动力设备，直流电动机就是将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换为直流电能（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，由于在需要用到变速的场合有很多的应用，所以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。这就使研究直流电机的转速变的非常有意义，对日常的生活也有很大的帮助[2]。

1.2本课题研究方法和目标

1.2.1 硬件部分

1、首先确定电机驱动的电路，以及控制驱动电路的方式。

2、要使其驱动电路工作，则需要给驱动电路信号，也就是PWM控制信号，这个信号就得要XS128单片机产生。这就是要设计一下XS128核心控制模块，还有按键输入预置转速的模块。

3、电机转动以后需要测量其速度，这时要用到测速的模块来测量其速度，实际转速来作为反馈信号进行比较，使XS128单片机调节占空比，控制电机转速的快慢。

4、测速以后，本设计需要用到显示模块来进行显示预设转速和实际转速。

1.2.2 软件部分

1、键盘输入预设转速程序，通过按键来给单片机的预设转速。一边给XS128单片机，一边给51单片机。

2、XS128单片机产生PWM信号的程序，这个占空比大小是可调的，设计为键盘输入预设转速与当前转速相比较由软件自动调节，然后产生要求的触发信号去控制电机按照设计中要求的转速工作。

3、C51单片机控制LCD1602显示的程序，显示预置转速和实际的转速。

本设计将实现直流电机的闭环调速，转速预置，速度显示，速度测量等基本功能。

1.3主要技术介绍

本设计核心技术是脉宽调制（Pulse Width Modulation）控制技术，该技术通常简称为PWM控制技术。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。PWM 可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。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“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。研究PWM是非常有实际意义的。

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码[3]。

2 方案研究与主要芯片选择

2.1 总体方案原理及设计框图

本设计是基于MC9S12XS128单片机为核心处理芯片来控制整个系统进行运

图2.1控制系统框图