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1、摘要当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。 本文设计开发了一套基于单片机的直流电机多速控制器，作为其配套的试验装置。论文根据系统的要求完成了整体方案设计和系统选型，针对所设计的控制方案
2、对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以AT89S52单片机为核心的硬件构成，对调速电路、测量电路、闭环检测电路和显示电路等作了详细阐述;软件部分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图。论述了软件的设计思想和方法;实现了对直流电动机转动参数的设置、启动、停止、加速、减速、正转、反转和显示等功能。利用AT89S52芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 针对直流电机运行环境恶劣、干扰严重的特点，从系统的硬件设计、软件设计等多方面进行抗干扰的综合考虑，并利用多种软件和硬件技术来提高和改善系
3、统的抗干扰能力，有效地提高了系统的可靠性和实用性。运行结果表明，系统实现了电机的高精度多速度控制，达到了性能指标要求。 Abstract Nowadays，automatic control systems have been widely used and developed in every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems, DC drivers become more and more important modern production. For a long time, DC m
4、otor has possessed the main role in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range,besides,its control performance is excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments ,such as CNC and industrial robot. As the scale of produc
5、tion becomes larger and larger the demand and requirements become higher and higher,so the research on improving the DC controlling system behavior has important sense. This paper system of DC motor multiple speeds based on STCMCU is designed,as its necessary test equipment. It finished the total pr
6、oject design of system and model selection. The hardware and software design of the system according to the preceding solutions are discussed detailed. For the hardware part after a dissertation on the whole design，the core hardware of the control system is the STCMCU,the paper introduced the detail
7、s of some hardware problem，including input circuit of keyboard，serial communication circuit, measure circuit, D/A switching circuit and display circuit and so on. The method of software planning for it is also discussed. For the software part，with the introduction of modular design concept some proc
8、edure flow charts of main program subroutine are offered. The paper designs the software which achieves the functions，such as install parameters, download parameters，startup stop accelerate and decelerate. This new family of STC enables costeffective design of controllers for DC motors which can ful
9、fill more conditions，consisting of Fewer system components, lower system cost and increased performances. Aiming at the characteristic of bed environment and serious disturbance，many Kinds of software and hardware technology are applied to improve systematic Antiinterference ability，which comprehens
10、ively improve systematic dependability and practicability. It has been proved by experiments that this system can make the high precise and multiple speed motor control come true. Stepping out the performance index is realized. Now this system has been put into experiment.关键字 AT89S52，PWM，电机控制 引 言直流电
11、机因具有良好的线性调速特性、效率高、控制简单、调速性能好及体积小等优点得到了广泛使用。常规电机调速控制方法中，电机工作不稳定,损耗较大,尤其在低电压轻负荷时情况更为严重，且工作频率受电源频率的限制, 难以满足高精度的调速要求，不利于广泛推广。如何才能使电路具有成本低、控制精度高、调试修改参数方便，且能方便和灵活地适用于大功率、可靠性高的直流电机控制系统中,是我们研究的目的。 第一章 设计方案比较与分析一、 电机调速控制模块：方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但
12、电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。方案三：采用集成芯片L298N 。L298N是SGS(通标标准技术服务有限公司)公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。其有控制精度高、稳定性好、响应速度快等优点，使用它和PWM技术可控制驱动电流大小以达到电机速度的调整。兼于方案三调速特性优良
13、、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。二 、电机测速模块 方案一：使用霍尔传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。其对硬件电路要求也要高。方案二：使用光电码盘。光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分。工作时，光投射在码盘上，码盘随运动物体一起旋转，透过亮区的光经过狭缝后由光敏元件接受，光敏元件的排列与码道一一对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，
14、前者为“1”，后者为“0”，当码盘旋转在不同位置时，光敏元件输出信号的组合反映出一定规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。但其使用较麻烦，准确度与反应速度不高。对软件方面要求也高。方案三：使用光电开关GK105。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。如下图。GK105的标准用法，A端1K、C端10K。接上电路AT89S52检测到光电管的状态变化，得到信号。使用它不仅电路简单，且很实用，反应快，准确度高。 兼于方案三测速性能优良、价格便宜、调速范围广、使用简单，因此本设计采用方案三。三 、电机速度显示模块方案一 ：使
15、用数码管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。由于本电路要求。要4位一体的数码管才行，但其硬件电路复杂，且只能显示单纯的数字，不能显示电机运转状态。方案二 :使用液晶LCD1602.1602是能显示2行，每行16个字符，字符包括英文字符及阿拉伯数字。但其不能显示汉字。方案三：使用液晶12864. 带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液
16、晶显示模块；其显示分辨率为12864, 内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84行1616点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。兼于方案三显示性能优良、价格适中、使用范围广、使用简单，因此本设计采用方案三。第三章 系统分析与设计 一、 系统的硬件电路设计与分析1、电机转速控制1.1 控制方法及分析直流电动机转速的控制方法可分为两类，即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽
