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1、河南科技学院新科学院河南科技学院新科学院20132013 届本科毕业论文届本科毕业论文基于单片机控制基于单片机控制 PWMPWM 输出直流电机调速系统设计输出直流电机调速系统设计学生姓名：刘玉磊学生姓名：刘玉磊所在院系：电气工程系所在院系：电气工程系所学专业：电气工程及其自动化所学专业：电气工程及其自动化 导师姓名：王祥勇导师姓名：王祥勇 完成时间：完成时间：2013.4.1 单片机控制的单片机控制的 PWM 直流电机调速系统设计直流电机调速系统设计摘摘 要要直流直流电电机是人机是人类类最早最早发发明和明和应应用的一种用的一种电电机机。随着。随着时时代的代的发发展，数字展，数字电电子技子技术术
2、已已经经普及到我普及到我们们生活、工作、科研各个生活、工作、科研各个领领域。并且在各域。并且在各类类机机电电系系统统中，由于直中，由于直流流电电机具有良好的启机具有良好的启动动、制、制动动和和调调速性能，直流速性能，直流电电机机调调速系速系统统已广泛已广泛应应用于工用于工业业、 、航天航天领领域的各个方面，最常用的直流技域的各个方面，最常用的直流技术术是脉是脉宽调宽调制（制（PWM）直流）直流调调速技速技术术，具，具有有调调速精度高，响速精度高，响应应速度快，速度快，调调速范速范围宽围宽和和损损耗低的特点。而利用耗低的特点。而利用计计算机数字控算机数字控制也成了直流制也成了直流调调速的一种手段
3、，数字控制系速的一种手段，数字控制系统统硬件硬件电电路的路的标标准化程度高，控制准化程度高，控制软软件能件能够进够进行复行复杂杂运算，可以运算，可以实现实现不同于一般不同于一般线线性性调节调节的最的最优优化、自适化、自适应应、非、非线线性、性、智能化等控制智能化等控制规规律。律。本本设计设计主要介主要介绍绍了使用微控制器了使用微控制器 AT89S51 的直流的直流电电机机调调速系速系统统。 。论论文主要文主要介介绍绍了直流了直流电电机机调调速系速系统统的意的意义义、基于、基于单单片机控制的片机控制的 PWM 直流直流电电机机调调速方法速方法和和 PWM 基本工作原理以及基本工作原理以及实现实现
4、方法，通方法，通过对过对占空比的占空比的计计算达到精确算达到精确调调速的目速的目的。主的。主电电路主要采用四个小路主要采用四个小键盘键盘控制控制 AT89S51 单单片机，将数据片机，将数据传输给单传输给单片机并片机并产产生脉生脉宽调宽调制信号，然后通制信号，然后通过电过电机机驱动驱动芯片芯片 L298 对对小型直流小型直流电电机机进进行控制。本行控制。本设计还设计还附加了由霍附加了由霍尔尔开关开关 CS3020、 、AT89S51 单单片机、片机、74LS47 七段数七段数码码管管译码译码芯芯片和四位片和四位 LED 构成构成转转速速检测显检测显示示电电路。通路。通过过按按键键的的调试调试可
5、以可以实现实现控制直流控制直流电电机机启启动动、停止、方向和速度。、停止、方向和速度。设计设计的整个系的整个系统统，采用了大量的集成，采用了大量的集成电电路模路模块块，大大，大大简简化了硬件化了硬件电电路，提高了系路，提高了系统统的可靠性和的可靠性和稳稳定性。定性。最后在最后在软软件方面，介件方面，介绍绍了主程序、了主程序、键盘扫键盘扫描子程序、描子程序、PWM 信号信号发发生程序、生程序、测测速子程序和速子程序和显显示子程序的示子程序的编编写思路以及具体的程序写思路以及具体的程序实现实现。 。关关键词键词: 单单片机片机 AT89S51；直流；直流电电机；脉机；脉宽调宽调制；制；转转速速检测
6、检测The Design of PWM Controlled DC Motor Speed Control System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. 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
7、 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 be
8、come 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 gove
9、rning system of DC motor by using AT89S51 microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introduces the 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 design of the whole system has been used t
10、he 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 demonstra
11、tion subroutine compilation as well as the specific program are introduced. Keywords: SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed目目 录录1 绪论.11.1 课题研究的背景.11.2 课题研究的目的及意义.11.3 国内外电机控制的研究现状及发展.21.4 PWM 变频调速发展前景.31.4.1 异步电动机的调速方法.41.4.2 同步电动机的调速方法.41.5 课题研究内容及目标.51.6 本章小结.62 直流电机调速系统设计.62.1 系统总体方案设计.62.1.1 设计思路.62.1.2 总体方案比较与选择.62.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择.72.2 基本原理分析.82.2.1 直流电机的调速原理.82.2.2 直流电机 PWM 调速原理 .92.2.3 霍尔效应和原理简介.102.3 系统各模块方案的比较与选择.102.3.1 键盘的选择.
