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1、毕业设计（论文） 红外遥控直流电机速度控制器的设计学 院 信息科学与工程学院 年级专业 03级电子科学与技术 学生姓名 指导教师 专业负责人 答辩日期 2007-6-24 大学毕业设计（论文）任务书学院： 信息科学与工程学院 系级教学单位：电子科学与技术 学号学生姓名专 业班 级光电子4班课题题 目红外遥控直流电机速度控制器的设计来 源自选主要内容设计基于MCS51单片机和38KHz红外发射接收对管实现的红外遥控直流电机速度控制器，能够实现对直流小电机的进行启动、升速、降速、停止等操作，并且在电机转动过程中实时显示当前电机就速度。要求实现系统的硬件设计的软件设计并完成试验演示基本要求1，熟悉M
2、CS51单片机的工作原理和程序设计方法2，画出所设计系统的电路原理图和电路板图3，编制针对所设计硬件的程序，完成设计要求的功能4，完成满足规定要求的毕业设计说明书一份5，完成5000字的英文翻译一份参考资料1，MCS51单片机原理与应用设计2，直流电机调速3，Keil使用方法用户手册周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容确定设计要求，进行资料查阅及熟悉设计中所用的硬件和软件方案设计，画出所设计系统的电路原理图，并进行深入论证对所设计系统进行仿真和实验研究，编制应用程序对所设计的电路及程序进行实际验证和调试撰写论文，准备答辩指导教师：郭璇系级教单位审批：摘 要随着红外光电器件
3、的大量出现，红外线遥控已广泛应用在家用电器、安全保卫，工业控制以及人们的日常生活等许多领域。本文首先描述了直流电机的结构和工作原理，其次，着重介绍了红外线遥控系统的基本原理，最后，结合本课题的研究方向，详细的阐述了红外遥控直流电机速度控制器的的基本原理，并根据红外发射接收的原理，绘制了电路图。本文编写的主导思想是基于MCS51单片机和所要求的38KHz红外发射对其直流电机进行控制，这里用38 KHZ的晶振与4060相连组成晶体振荡电路来产生38KHZ的方波，同时利用电子电路软件Protel对其进行电路设计。本系统以单片机的汇编语言进行软件设计，并力求使程序设计的逻辑关系简洁明了，从而有效地控制
4、直流电机。关键词红外线，直流电机，单片机，Protel99，调速AbstractWith infrared photoelectric devices have emerged, infrared remote control has been widely used in home appliances, security and industrial control and peoples daily lives and many other fields. This paper first describes the DC motor of the structure and worki
5、ng principle, and secondly, focus on the infrared remote control system to the basic principles Finally, the subject of research, detailed description of the infrared remote control DC motor speed controller of the basic principles, and in accordance with infrared transmitter-receiver theory, Drawin
6、g a circuit diagram. This paper prepared by the dominant ideology is based on the MCS-51 microcontroller and the required 38 KHz its infrared emission Motor control, here brilliant to shake, link with 4060, make up crystal shake circuit come square wave to produce 38KHZ with 38 KHZ ,the use of elect
7、ronic circuit Portal software for its circuit design. The SCM systems to a compilation of language software designs, and strive to make the program design logic concise, thereby effectively DC motor control. Keywords nfrared, Direct current machine, monolithic integrated circuit, Protel99, velocity
8、modulation目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题研究的意义和主要内容11.1.1 课题研究的意义11.1.2 课题主要内容11.2 课题背景1本章小结3第2章 直流电机52.1 直流电机的特点和用途52.1.1 直流电机的特点52.1.2 直流电机的用途52.2 直流电机的结构62.2.1 直流电机结构的组成62.2.2 直流电机结构详细介绍72.3 直流电机的工作原理82.3.1 直流电动机的工作原理82.3.2 直流发电机的工作原理92.4 直流电机的铭牌数据及主要系列102.4.1 直流电机的铭牌数据102.4.2 直流电机的主要系列102.5 直流电机的
9、运行原理112.5.1 直流电机的基本方程式112.5.2 直流电机的机电能量变换过程132.6 直流电机的使用142.6.1 起动142.6.2 调速142.6.3 反转152.6.4 制动15本章小结15第3章 红外线遥控系统173.1 红外遥控器信号发射原理简介173.2 遥控技术及控制原理173.2.1 遥控技术173.2.2 遥控系统的一般原理183.3 红外遥控器信号接收芯片外围电路183.4 频分遥控系统193.5 码分遥控系统19本章小结20第4章 红外线电机控制系统总体设计214.1 红外线控制电机设计原理214.1.1 红外线发射与接受器件介绍214.1.2 控制器的设计原
10、理224.1.3 红外发射电路模块的设计原理224.1.4 红外接收电路模块的设计原理234.2 红外数据发射接收电路264.2.1 红外发射电路设计264.2.2 红外接收电路设计264.3 设计结果27本章小结28结 论29参考文献31附录33致 谢39第1章 绪论1.1 课题研究的意义和主要内容1.1.1 课题研究的意义单片机自20世纪70年代问世以来，作为微计算机一个很重要的分支，应用广泛，发展迅速，已对人类产生了巨大的影响。尤其美国Intel公司生产的MCS51系列单片机，由于其具有集成度高、处理功能强、可靠性好、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点，在我国已经得到广泛的应用，在智
11、能仪器仪表、工业检测控制、电力电子、机电一体化等方面取得了瞩目的成果。在高压、辐射、有毒气体等环境下，直接操作生产设备会影响设备操作者的健康，甚至影响设备的成本结构为了保证生产的质量、安全和可靠性，遥控技术得到广泛的应用。红外线遥控具有体积小、方向性好、功耗低、功能强和成本低等特点，因此该控制器是选用红外线遥控技术，并结合单片机，针对电机系统的较远距离现场控制而进行设计、又由于电机调速范围宽，具有迟滞性，受负载影响显著，因此本设计是由单片机完成解码，并控制信号输出，从而较好地实现电机的远离现场调控，同时通过对本文利用单片机强大的控制能力设计了一个单片机控制直流电机的控制系统，这不仅使人们更了解
12、单片机的控制功能，也了解了直流电机的功能和使用和红外线控制的有关特性，这些都为以后的研究和工作打下了很好的基础，也使我学到了更多的知识。1.1.2 课题主要内容本课题主要是采用8051单片机设计红外线控制电机电路，要求可以用按钮对直流电机进行加速和减速的正反控制，且实时在数码管上显示当前的电机转速。1.2 课题背景电机是现代工农业生产中不可缺少的能量变换装置，电能的产生、输送、分配和使用几乎都离不开它。可以说，电机的发明和应用开创了世界电气化的新时期。自从1812年法拉第发现了利用电磁力将电能转换成机械能的可能性，1831年又发现了将机械能装换成电能的电磁感应定律以后，各种电机相继问世。其中发
13、明最早的是直流电机，当时已应用于照明、化学工业和城市交通运输等方面。随着用电区域和输电距离的扩大，又发明了变压器和同步电机。特别是在十九世纪末，三相同步发电机、三相变压器和三相异步电动机的出现，使得电机工业得到了更为迅速的发展1。进入二十一世纪以后，由于人们对电机理论研究的日益深入，许多新的导磁材料和绝缘材料的采用，冷却方法的改善，电机的单机容量在不断扩大，而同容量电机的外型尺寸和重量却逐渐减小，电机的性能更加提高，许多使用于各种行业和不同环境的电机新品种陆续制成。随着生产过程自动化和遥测遥控技术的发展，各种微型控制电机纷纷出现，并得到了迅速广泛的发展和应用。电机的种类很多，它们的理论分析也日
14、益深入和完善。直流电机是工业上广泛使用的一种电机，它是旋转电机的一种，当作为电动机运行时，由直流电源供电，驱动机械负载旋转；当作为发电机运行时，由原动机驱动，供电给各种需用直流的用电装置。微型直流电机常作为自动控制装置中的元件，进行机、电信号的转换。直流发电机主要作为工业部门所需要的直流电源，曾得到长期和普遍的应用。近年来，随着电子工业的发展，用可控硅整流电源来代替直流发电机已日益广泛。但是在无交流输电网络供电而需要直流电源以及如真空冶炼等特殊需要直流供电的场合，直流电机仍然是必需的。直流电动机是拖动生产机械的一种动力设备，与交流电动机相比较，它具有良好的起动性能和调速性能，因此获得广泛的使用，并且在不断发展。随着国民经济和国防建设的发展，工业生产自动化程度的不断提高，要求直流电动机具有更高的动态特性，较大的过载能力，更宽的调速范围，较低的转动惯量,不断提高产品的可靠性,耐用性和主要技术经济指标;在某些场合则要求提高大型直流电机的单机功率;要求发展更多能适应特种用途和在特殊环境条件下使用的专用直流电机2。由于直流电机的生产不断发展，对直流电机的要求日益提高，在直流电机设计方面应该积极开展的工作是多方面的。如结合新技术、新工艺、新材料的发展，不断改进电机的结构；提高产品的系列化、部件的通用化和零件的标准化
