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1、内蒙古科技大学毕业设计说明说（毕业论文）内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：基于单片机的PWM直流调速系统设计学生姓名：杨少英学 号：0605106422专 业：自动化班 级：06（4）指导教师：贾玉瑛 高级工程师基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要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。基于单片机的直流电机调速系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。其控制软件能够进行逻辑判断和复
2、杂运算。系统的稳定性好，可靠性高。直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于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。本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。采用PID控制算法，调节PWM 占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。关键词：单片机、直流电机、PWM、 PIDBa
3、sed on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive si
4、gnificance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to log
5、ic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on
6、 single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to ach
7、ieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords ： monolithic integrated circuits, a direct mo
8、tor，PWM，PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计I摘要IAbstractII第一章 绪论11.1课题背景11.2课题功能1第二章 系统硬件电路的设计22.1系统总体设计22.1.1系统总体设计框图22.1.2单片机的选择及其简介22.1.3 其他芯片简介62.2PWM信号发生电路设计182.2.1 PWM的基本原理182.2.2 PWM信号发生电路设计192.2.3 H桥芯片的工作原理202.3主电路设计232.4转速和电流的测量232.5 AD转换252.6显示与键盘电路25第三章 系统软件程序的设计273.1PID控制算法原理及流程图273.2 系统部分程序的设计.29 3.2
9、.1 单片机资源分配.293.2.2 程序流程图29结论32参考文献33附录34致谢4750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。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，宜于在广泛范围内平滑调速。在轧钢机、矿井卷机
10、、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。1.2课题功能 本论文介绍了基于AT89C52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。本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以
11、AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。采用PID控制算法，调节PWM 占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。第二章 系统硬件电路的设计2.1系统总体设计2.1.1系统总体设计框图本设计的任务是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以单片机为核心，以小直流电机为控制对象，实现速度、电流反馈双闭环、采用PID控制算法。方便的人机对话接口，用键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机
12、的启制动、正反转、速度调节。并在LED上实时显示输入参数及动态转速。因此整个系统大致包括五部分：单片机、显示电路、键盘电路、驱动电路、检测电路。【1】根据设计任务，提出如图2.1所示的硬件电路组成框图。图2.12.1.2单片机的选择及其简介本设计选用了AT89C52单片机【2】，下面对它进行介绍。图2.2给出了At89C52的芯片引脚结构。 at89c52单片机是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，与标准MCS-
13、51指令系统及8052产品引脚兼容。功能强大的at89c52单片机适合于许多较为复杂的控制应用场合。（1）At89C52 主要性能参数与Mcs-51产品指令和引脚完全兼容。8字节可重擦写FLASH闪速存储器1000 次擦写周期全静态操作：0HZ-24MHZ三级加密程序存储器256X8字节内部RAM32个可编程I/0口线3个16 位定时计数器8个中断源可编程串行UART通道、低功耗空闲和掉电模式 （2）At89C52功能特性 AT89C52 提供以下标准功能：8字节FLASH闪速存储器，256字节内部RAM , 32个I/O口线，3个16 位定时计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信
14、口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89c52可降至OHz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位.图2.2 AT89C52引脚图（3）At89C52部分引脚功能说明XTAL1：片内晶振电路反相放大器的输入端XTAL2：片内晶振电路反相放大器的输出端。P0：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O 口，即地址/数据总线复用口。作为输出口用时每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL 逻辑门电路，对端口P0 写“1”时，可作为高阻
15、抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在FLASH中编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：P1 是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。与AT89C51不同之处是，Pl.0 和P1.1还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（Pl.0/T2 ）和外部触发输入（P1.1/T2EX) , FLASH编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。P2口：P2 是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，
