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1、 学校代码：11517 学 号：200807111138 HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计题 目 单片机控制直流电机PWM调速系统设计与仿真 学生姓名 王 莉 专业班级 电气工程及其自动化1班学 号 200807111138 系 （部） 电气信息工程系 指导教师(职称) 梅 杨 完成时间 2012 年 05 月28 日 河南工程学院论文版权使用授权书本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权
2、提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 年 月 日 河南工程学院毕业设计(论文)原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 年 月 日河南工程学院毕
3、业设计（论文）任务书题目 单片机控制直流电机PWM系统设计与仿真 专业 电气工程及其自动化 学号200807111138姓名 王 莉 内容及要求：分析单片机对直流电机进行速度测量应用的基本原理，并用单片机产生PWM波来控制直流电机的可逆调速，从而实现了对普通直流电机的转速测量和转速调节。研究以单片机AT89S52和IR2110控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯片可以进行低成本直流电动机控制系统的设计，并且能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、以满足更多应用场合的需要。要求设计一个闭环调速系统，通过外接键盘及按钮实现直流电机正转、反转及速度调节控制。要求直流电机转速调节
4、范围为30-50转/秒，实时测量电机的实际转速,并要求在LED数码管上显示出来。选择可以构成闭环系统的方案、选择所需器件和模块、以及IGBT管组成桥式斩波电路。要求系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及PWM的占空比在LED上的实时显示。参考文献：1 求实科技 编著 单片机典型模块设计实例导航 人民邮电出版社 2006年2 单片机实训教程 李雅轩等编 北京航空航天大学出版社 2006年3 电力电子技术 王兆安等编 机械工业出版社 2009年4电气自动控制原理与系统 陈渝光主编 机械工业出版社 2007年 完 成 期 限 指导教师签名： 专业负责人签名： 年 月 日IV单片机控
5、制直流电机PWM调速系统的设计与仿真目 录单片机控制直流电机PWM调速系统的设计与仿真III摘 要IIIABSTRACTIV1 绪论11.1直流电机的发展及设计背景11.2直流电机调速原理21.3系统方案与分析31.4总体硬件电路设计42 PWM脉宽调制原理52.1 PWM调速原理52.2 PWM 调速方法52.3 PWM 实现方式63硬件部分83.1单片机的选型：83.2驱动电路103.2.1 芯片IR2110性能及特点103.2.2 IR2110的引脚图以及功能103.2.3 元器件的选择比较、选型113.3 H桥双极性主电路123.4检测回路153.4.1 光电编码器153.4.2 M/
6、T法测速原理163.5 键盘及显示电路173.5.1键盘/显示芯片8279简介173.5.3显示器设计183.6电源电路194系统软件设计214.1 PWM实现方式214.1.1 定时器/计数器214.1.2 PWM产生程序214 .2 系统程序设计224.2.1主程序及系统初始化模块224.2.2 中断程序设计234.2.3 中断子程序模块244.3键盘/显示模块设计244.4数字PID控制器264.4.1 PID控制器原理264.4.2 数字PID控制器流程图275系统的MATLAB仿真30 5.1 系统的建模与参数设置305.2电机Matlab仿真32结束语34致谢35参考文献36附录3
7、7单片机控制直流电机PWM调速系统的设计与仿真摘 要本文主要研究了利用AT89S52单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章介绍了AT89S52的详细参数，并对PWM信号的原理、产生方法、以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PID运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。本系统中使用了光电编码器对直流电机的转速进行测量，并且作为反馈值输入到单片机进行PI
8、D运算，从而实现了对直流电机速度的控制。关键词： PWM信号；IR2110；PID运算The Design Of Direct Current Motor Speed RegulationSystem Based On SCMABSTRACTThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using AT89S52 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles o
9、f PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. Whats more, is used in this system to measure the speed of D.C. motor. In software, the article introd
10、uced the PID operation procedures, such as initial program and the writing of the thought and specific program realization .The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participat
11、es in a PIDcalculation. Key words: PWM signal；IR2110；PID calculation1 绪论1.1直流电机的发展及设计背景直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算
12、法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生
13、产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的支持，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，
