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1、单片机控制直流电机的变速设计单片机控制直流电机的变速设计目录目录第一章 总体设计方案 1 1.1 方案选取1 1.1.1 方案一：PWM 波调速1 1.1.2 方案二：晶闸管调速2 第二章 单元模块设计 3 2.1 H 桥电路方案设计3 2.2 调速设计方案4 2.3 系统硬件电路设计5 2.3.1 电源电路5 2.4 H 桥驱动电路5 25 基于霍尔传感器的测速模块6 26 LCD 显示模块7 2.7 调速设计模块8 2.8 测速软件设计10 第三章 系统功能调试 11 3.1 调试软件介绍11 3.2 直流电机的调速功能仿真12 3.3 电机速度的测量并显示功能仿真13 3.4 系统的电路
2、原理图13 设计总结14 参考文献15 附录16毕业设计开题报告毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机，大体上可分为 3 类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、 直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。
3、适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电一体化专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。二、课题设计（论文）提纲（1）收集相关资料并仔细研读和思考。（2）提出几种设计方案，对提出的设计方案进行比较和论证，确定最佳设计方 案。（3）产品的设计与组装（4）整机连调及性能测试。（5）整理资料，编写设计论文。三、课
4、题设计（论文）思路、方法及进度安排（一）思路方法：要完成本次毕业设计，首先要对产品的结构和零部件有一定的了解，对产品内部结构和性能都要进行了解。再对产品实体进行解析，做到对产品相当的熟悉之后再进行设计和工艺工装的分析。- 2 - 2 -按照自顶向下，由总提到部分的设计原则，首先针对所设计的任务要求，根据所掌握的知识和资料，从全局出发，明确总体功能和各部分功能画出一个能表示各单元电路功能和总体工作的原理框图，然后进行电路的硬件.软件的分析和程序的编程设置。（二）进程安排第一周：写开题报告，提出几种设计方案进行并进行方案论证，确定最佳设计方案。第二周：对设计方案进行数学建模，通过相关数学推导和计算
5、，确定相关元器件的参数及型号。第三周：设计硬件电路。第四周：程序设计并连接硬件电路。第五周：硬件电路的整机调试及性能测试。第六周：整理资料，撰写设计论文，准备答辩。1单片机（速度的 测量计算、输入 设定及系统控制）单片机（PID 运算控制器、 PWM 模拟发生器）电机速度采集电路电机驱动电路键 盘显示器第一章第一章 总体设计方案总体设计方案1.11.1 方案选取方案选取1.1.1 方案一：PWM 波调速采用由达林顿管组成的 H 型 PWM 电路（图 11） 。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H 型电路保
6、证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的 PWM 调速技术。我采用了脉宽调频方式，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。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。图 1-1 PWM 波调速电路其结构图如图 12 所示：2图 1-2 电机调速系统框图1.1.2 方案二：晶闸管调速采用闸流管或汞弧整流器的离子拖动系统是最早应用静止式变流装置供电的直流电动机调速系统。1957 年，晶闸管（俗称“可控硅” ）问世，到了 60 年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，并应用于直流电动机调速
7、系统，即晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统） 。如图 1-3，VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置 GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压，从而实现平滑调速。晶cUdU闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性；晶闸管可控整流器的功率放大倍数在以上，其门极电流可以直接用晶410体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。因此，在 60 年代到 70年代，晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统）代替旋转变流机组直流电动机调速系统（G-M 系统） ，得到了广泛的应用。但是由于晶闸管的单向导电性，它不允许
8、电流反向，给系统的可逆运行造成困难；晶闸管对过电压、过电流和过高的与du dt都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。另外，由谐波与无功功di dt率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害” ，因此必须添置无功补偿和谐波滤波装置。图 1-3 晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统）兼于方案一调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案一。3第第 2 章章 单元模块设计单元模块设计2.12.1 H H 桥电路方案设计桥电路方案设计图 2-1 所示的 H 桥式电机驱动电路包括 4 个三极管和一个电机，电路得名于“H 桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母 H。如图 2-1 所示，要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。图 2-1 H 桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如，如图 2-2 所示，当 Q1管和 Q4 管导通时，电流就从电源正极经 Q1 从左至右穿过电机，然后再经 Q4 回到电源负极。按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管 Q1 和 Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。图 2-2 H 桥驱动电机顺时
