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1、-直流电机数字调速系统设计摘 要直流脉宽调速系统，是采用脉冲宽度调制的高频开关控制方式，形成的脉宽调制变换器直流电动机调速系统，简称直流 PWM 调速系统。全数字控制系统是以微处理器为核心的数字控制系统，简称微机数字控制系统。目前流行的方案是采用由数字电路组成的大规模集成电路，加上大功率可关断器件组成直流脉宽调速系统（PWM），进而发展成用单片机控制的功能更强的全数字微机控制的直流调速系统。本文针对国内外在这一领域的研究现状，详细分析了双极式控制的桥式可逆直流脉宽调速系统的工作过程，以及直流PWM系统的原理和优缺点。在此基础上，引入了直流PWM系统的转速、 电流双 闭环控制，增强了控制性能。本
2、文还介绍了C8051 单片机在标准单片机基础上新增加的功能，以及将微处理系统与LED显示连 接所必须的一种芯片 MAX7219和驱动芯片IR2110。本文根据所给的电机参数，硬件方面制定出直流脉宽调速系统的主回路方案并进行了选型设计，结合 C8051 芯片和 MAX7219 芯片设计出全数字控制系统的电路原理图及 PCB 图。软件方面编制了单片机控制的各个子程序流程图。 关键词：直流电动机； C8051 单片机； 数字 PWM 控制； IGBT。DC Moter Digital Speed Adjustment SystemABSTRACTThe direct current pulse wi
3、dth modulating speed system adopts the high frequency switch control method with the pulse width modulation (PWM), and comes into being PWM converter-direct current speed adjustment system, whose brief name is PWM direct current speed modulation system. The title digital control system takes micropr
4、ocessor as a core, and it is shorted for single chip digital control system. The popular project now is PWM direct current speed modulation system which adopts large scale integration electro circuit constituted by the digital circuit and the big power apparatus that can be controlled to break. Then
5、 it develops into total digital direct speed modulation system with stronger function which is -controlled by single chip.Based on the present conditions in this field all over the world, this dissertation detailed analyzed the working process of the reversible direct current PWM controlled by doubl
6、e poles bridge, and illustrated the merits and shortcomings of the direct current PWM system. Then doubled closed loop control of rotate speed and current was introduced in this dissertation, which strengthened the control function of the direct PWM system. Accessorial function of C8051 single chip
7、was also introduced, as well as a kind of chipMAX7219A which is used to connecting the tiny processing system and LED display and drive chipset IR2110.According to the given parameters, work of this dissertation has been done. Aspects of hardware were done as follows. First, the project of the main
8、loop was made. Second, types of the components were choosing. Finally, circuit diagram and PCB diagram of the total digital control system were designed by using the C8051 chip and MAX7219 chip. Aspects of software were done as follows. First of all, the flow chart of the single chip control was mad
9、e. Keywords：direct current motor ； C8051 single chip ； digital PWM control ； IGBT。目 录-第一章 绪 论 .11.1 研究本课题的意义综述 .11.2本课题所涉及的内容以及国内外发展情况综述 .11.3本课题的主要研究内容 .2第二章 直流电动机 调速系统方案设计 .42.1直流电机调速方法 .42.1.1直流电机调速方法概述 .42.1.2三种调速方法的性能与比较 .42.2基于数字控制的调速系统基本方案分析与选择 .62.2.1旋转变流机组和由它供电的直流调速系统（G-M 系统） .62.2.2 晶闸管-电动
10、机调速系统（V-M 系统） .72.2.3 PWM调速系统 .92.3 转速、电流双闭环直流调速系统 .132.3.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成 .132.3.2 稳态结构图和调节器的限幅作用 .142.3.3 转速和电流两个调节器的作用 .15第三章 基于 C8051 的 数字调速系统应用设计 .163.1 Cygnal C8051F系列单片机特点 .163.1.1 Cygnal C8051F 单片机的片内资源和主要特点 .163.1.2 增加的功能 .173.2 C8051F 单片机的组成 .183.2.1 C8051F单片机的结构 .183.2.2中断系统 .193.2.3定时
11、器计数器 .203.3 C8051F 用于控制电动机时的输入输出端口设置 .213.3.1 交叉开关的使用 .213.3.2 IO 口初始化 .223.4 电动机控制中的模/数转换在 C8051F中的实现 .233.5 MAX7219芯片说明 .243.5.1 MAX7219芯片特点 .243.5.2 管脚描述 .253.5.3 数据传送时序图 .263.6 IR2110芯片说明 .263.7 可编程计数器阵列（PCA）概述及 16位 PWM信号的产生 .283.7.1 可编程计数器阵列 PCA概述 .283.7.2 与 PCA相关的特殊功能寄存器 .313.7.3 用 PCA实现 16位 PWM及流程图 .313.8 直流电机数字调速系统总体方案设计 .333.9全数字控制系统的电路原理图 .343.9.1主电路原理图 .34-3.9.2控制电路原理图 .353.10 操作原理说明 .373.10.1 硬件按键消陡电路 .373.10.2 max7219驱动 4段 LED显示电路 .373.10.3 具体功能说明： .37第四章 单片机控制软件流程 图及说明 .
