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1、图书分类号: 密 级:毕业设计（论文）题目：PWM数字直流电机调速的设计学生姓名电子信息工程学院班 级学院名称专业名称指导教师毕业论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年月日毕业论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用毕业论文的规定，即：本校学生在 学习期间所完成的毕业论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国
2、家有关部 门或机构送交毕业论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借 阅。可以公布毕业论文的全部或部分内容，可以将本毕业论文的全部或部分 内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本毕业论文。论文作者签名：日期：年 月 日导师签名:日期：年 月 日目 录TX摘要1ABSTRACT 21绪论31研究背景31.2国内外研究现状21.3研究的目的与意义22系统总体设计32设计耍求32.2系统设计方案32.2.1系统框图32.2.2主控芯片选择42.2.3电机调速模块的选择52.2.4PWM调速方式的选择53系统硬件设计63.1最小系统设计63.1.1复
3、位电路63.1.2晶振电路73.2键盘控制电路83.3直流电机电机驱动电路94系统软件设计94.1 主程序流程图104.2读按键子程序流程图114.3按键处理子程序流程图124.4电机控制中断程序流程图135系统调试与改进145调试与改进145.2运行结果15结论与展望18致谢19参考文献20附录A：系统原理图21附录氏系统PCB图22附录C：系统源程序23摘要本文是基于对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对直流电机的控制。本设 计主要是实现PWM调速器的正转、反转、减速、加速、停止的五大操作。并实现电路的 仿真并设计实际电路进行控制。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了 STC89C
4、51单 片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，驱动模块，实现通过PWM波对电动机转 速参数的改变和测量；由命令输入模块、H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作 为命令的输入，单片机在程序控制下，不断给电路发送PWM波形，完成电机正反转控制. 是通过H型驱动电路，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的 电枢电压，进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的 集成电路模块，大大简化硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得 到提高。AbstractThis article is a DC motor PWM speed contro
5、l design study, the main achievement of motor control. This course is primarily designed to achieve PWM speed controller for forward and reverse, acceleration, deceleration, and stop such an operation. And to achieve the circuit simulation. To achieve system, microcomputer control, in the design, us
6、ing STC89C51 microcontroller control system as a whole, the core of the control circuit drive module enables the motor speed parameter display and measurement; from the command input module, Optical isolation module and H-drive module. With the stand-alone keyboard with a break as a command input, s
7、ingle-chip in the process control, continuing to the optical isolation circuit to send PWM waveform, H-type motor driving circuit to complete positive inversion control. In the design, using PWM speed mode, by changing the PWM duty cycle to change the motor armature voltage, so as to realize the spe
8、ed of the motor. Design of the control system hardware structure with a large number of integrated circuit modules, greatly simplifying the hardware circuitry to improve stability and reliability of the system so that the whole system performance is improved.Key words: STC89C51 microcontroller; PWM
9、speed; positive inversion control1绪论1.1研究背景在电气行业中，随着各项技术水平的不断提高，使得传统工艺有了深层次的提高，对 人类的生产与生活，产生了深刻且深远的影响，已经与我们息息相关。当需要良好的启动，制动性能，并需要大范围内平滑调速时，直流电机是一个很好地 选择，因此在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。而且从自 动控制的角度看，直流调速还是交流调速，电机拖动与基础都是该领域的基础。由模拟 电路、运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成的直流电机调速控制系统大 多数都为早期的控制系统，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，
10、而冃系统非常不灵活、 调试困难，触发精度易受电网电压波动的影响，触发脉冲不对称度较大，调节器中的运算 放大器，因网压和温度变化引起的漂移会产生运算误差，模拟器件老化也会引起运算误差, 甚至使已经整定好的系统性能变差，这些都使肓流电机控制技术的发展和应用范围被阻 碍。随着单片机及一系列可编程逻辑控制器的发展，许多控制功能及其算法，均可使用软 件技术来完成，大大的提高了屯机控制的灵活性，快速性，使系统变得更加稳定而且使系 统能达到了更高的性能，从而大大节约了人力资源，降低了系统成木,有效地提高了工作效 率。单片机具有小巧灵活、成本低、易于产品化、可靠性好、适应温度范围宽、易扩展、 控制功能强等优点
11、，模拟电路常常有复杂的电路功能，如果构成控制器，就需要很多电子 元件，单片机的使用，很好地改变了这种现状，电路简单，成为了很大的优点，单片机形 成的控制器，可以使用软件实现复杂的控制。单片机内部就像计算机-样，有很强的逻辑 功能，而且运算速度快，拥有大量的存储单元。单片机的控制系统有较好的灵活性。同时 可以适应在系统改变时，可以实现不同功能，实现不断变换参数，使系统更优化。在此期 间改变系统的功能，同时可以实现数字化控制，减小模拟信号控制间相互干扰，减小模拟 信号产生温漂等不稳定因素。单片机的使用有效的改变了零点漂移问题，无论被控量的大 小,都可以保证足够的控制精度可提供人机界面,多机联网工作
12、等优点。所以在电气传动实 时控制系统中受到重视和普遍应用。利用单片机逻辑功能强和软件灵活的优点，不仅可使 很多控制硬件软件化，便于参数的设定和调整，而且可以同时对系统工作中的各种信息数 据进行诊断、检测和及时处理，加强了实时维护和提高了控制系统的可靠性。它的发展趋 势将是向大容量、高性能化、外围电路内装化等方面发展。12国内外研究现状我国直流电机的研究及制造起始于建国初期，从50年代后期到60年代后期，主要是 高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品。我国在建国初期后开始大量 生产和应用直流电机，例如江苏、浙江、北京、南京、四川等各地都有投入生产，而且都 在各行业使用，其中的驱动电
13、路所有半导体器件都是完全国产化的，述有各种逻辑运算电 路，同时还有电容耦合而构成的计数器，各种触发器以及分配器。至80年代中期以来, 由于直流电机精确模型做了大量研究工作，各种混合式直流电机及驱动器作为产品广泛利 用。在国外在一种减小成本等问题上，提出了更为严格的要求，各种电路的成本，效率等 一些列工业化需求上，要求更为廉价的产品的出现，但同时需要增强系统的稳定性和产品 要求，直流电机还有广泛的应用市场，但是人扭矩直流电机相比直流电动机成本较高，素 以肓流电机技术和经济指标高。一些少数高级的应用，就用空心转杯电机，交流电机。国 外在小功率的场合，还使用直流电机，例如一些工业器材，工业生产装备，
14、打印机，复印 件，速印机，银行自动柜员机。目前，生产直流电机的厂家的确不少，但具有专业技术人 员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备 都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。这就给户在产品选型、使用中造成许多麻烦。虽 然直流电机已被广泛地应用，但直流电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使 用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好直流电 机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。1.3研究的目的与意义近年来，科技发展的越来越快，直流电机具有良好的起动特性和调速特性。其中 调速平滑，方便，可实现频繁的无极
15、快速起动、制动和反转，能承受很大负载， 需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，但是随着科学技术的不断发 展，应用场合的不断扩大，从而对肓流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电 阻调速、改变电压调速等技术己经不能完成时代所赋予的任务了，PWM波调速的方法的发现，满足了时代的要求。采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路所使用的模拟信号很容易 受到干扰，影响系统的稳定，从而很容易随吋间飘移，会产生一些不必要的热损 耗，以及温度漂移等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，不仅简化了电路还实 现了通过电力电子器件改变开关频率，提高系统的稳定性还有抗干扰能力。同时 还有模拟信号的不稳定性很好地
16、被数字信号所取代，很大程度地节约了成木。随 着我国经济和文化事业的发展，科技的进步，在很多场合，都要求有直流电机PWM 调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、 反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、 火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。2系统总体设计2.1设计要求木论文所选的直流电机，键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P2.3 与P2. 4其中一 口输出与转速相应的PWI脉冲，另一 口输出低电平，经过信号放大、 驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制本设计的目的是以 单片机为核心设计出
