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1、需要购买对应CAD图纸 咨询QQ:414951605摘 要采用单片机控制永磁无刷直流电动机的调速系统适用于电动小车等小功率的工作况。并且可以将多余的电能进行回溃。该调速控制系统具有调速性能好、功率因数高、节能、体积小、重量轻等优点。比较适合生活生产的使用实际需要。本文从小车调速系统要求分析入手，将整个系统分成了四个部分，分析和讨论了各个部分的电路原理、控制策略以及实现的方法。详细的讨论了系统的各种工况及信号的传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况的工作状态。系统各部分的控制电路基于Intel公司的控制芯片8051单片机。根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制，并通过转速传感器测量转速
2、通过八段数码管动态显示转速与电量，通过软硬件的配合，实现了整个系统的设计要求，达到设计目的。关键词：单片机； 脉宽调速系统； 电动机； 传感器； 蓄电池ABSTRACTSCM control of permanent magnet brushless DC motor speed control system applicable to electric bicycles, and other low-power work. Redundant power and can return to collapse. The system has good speed performance, hi
3、gh power factor, energy saving, small size, light weight, and other advantages. Tally with the actual situation .This paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into four parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy
4、, implementation method. Discussed in detail the status of the various systems and signal transduction, and have the system in different parts of the state the status of the work. Part of the system control circuit based on Intels 8051 chip microcontroller. According to the permanent magnet brushles
5、s DC motor control of the PWM pulse width, speed sensor and passed through eighth speed digital dynamic display of speed and electrical quantities, through hardware and software support, for the entire system design requirements. Key words: SCM; pulse speed control system; motor; speed sensor; batte
6、ry目 录1绪论11.1本课题的研究背景和意义11.2控制理论的概念11.3电动机控制技术的发展21.3.1电力电子器件的发展21.3.2微机控制电动机技术的发展21.3.3微机控制电动机的特点21.4本课题的主要任务32喷药小车电动机的研究32.1电动车对电动机的基本要求42.2永磁无刷直流电动机特性分析42.2.1无刷直流电动机的结构42.2.2永磁无刷直流电动机的基本性能52.2.3永磁无刷直流电动机的控制系统52.2.4 直流无刷电机的运行原理52.2.5永磁无刷直流电动机的不足73总体设计布局74电动小车调速系统的硬件设计74.1 MCS-51单片机内部结构74.3电流检测单元114
7、.3.1霍尔电流传感器的测量原理114.3.2电流检测电路124.4速度给定单元134.4.1霍尔转把结构134.4.2霍尔转把的信号特征134.5速度检测单元144.5.1霍尔位置检测电路144.5.2集成转速传感器154.5.3集成型速度传感器的性能特点164.6译码器164.7.1 Intel8279可编程键盘显示器接口简介174.7.2 蓄电池的容量显示184.8控制器保护功能欠压检测电路185电动小车控制器软件设计195.1系统软件设计的基本要求195.2系统主程序结构205.2.1主程序流程205.2.2定时中断服务程序流程205.2.3 AD中断服务程序流程215.3电机控制程序
8、设计215.3.1 速度调节程序215.3.2 电流调节程序225.4 软件抗干扰设计22结论24致 谢25参考文献26买对应的CAD图纸 QQ:414951605或1304139763中国地质大学长城学院2012届毕业设计1绪论1.1本课题的研究背景和意义 全套资料带CAD图，QQ联系414951605或1304139763本设计的出发点源自生活实际的需要，满足我国农民在农业生产时候的使用。我国作为世界上的农业大国，农业是国家发展的一个命脉。国家人口众多，需要的农业产品数量便自然而然的也有量上的要求，于是种植便是发展的一个要素。加上我国地理环境多种多样，使得在多样的环境中还能满足生产需要显得
9、尤为重要。本设计是在农产品种植过程中对农作物实施喷药作业时的一个半自动化工具的一个部分。电动喷药小车的研发，其控制器部分是核心的一个组成，于是控制器的设计便是一个重要的任务。1.2控制理论的概念随着社会的进步和科学技术的发展，控制理论经历了从传统控制理论到大系统理论和智能控制理论的发展历程。传统控制理论包括经典控制理论和现代控制理论。经典控制理论主要解决单输入单输出问题，并采用传递函数、时域及频域分析方法研究对被控对象的控制，其研究对象主要是线性定常对象。现代控制理论从时域研究了多输入多输出线性系统，建立了刻划控制系统本质的基本理论，使控制从一类工程设计方法提高成为一门新的科学。虽然传统控制理
10、论曾经在一段时期成为解决控制问题的有力工具并在当今控制领域起着重要作用，但是随着科学技术的发展，工程科学对控制提出了更高的要求，传统控制理论却表现出了它的局限性。工业生产过程多具有非线性、时变性和不确定性，一般难以用精确的数学模型描述。传统控制理论的任务在于反馈控制使闭环系统稳定。但工程技术提出的控制任务远不能用稳定来概括，面对复杂的对象，复杂的环境和复杂的任务必须发展新概念、理论与方法【1】。智能控制理论是控制理论与人工智能相结合的产物，是传统控制理论在深度上的挖掘，其目标是提高控制系统自寻优、自适应、自学习、自组织等方面的智能水平。迄今为止，世界上最高级、最有成效的控制器还是人类自身，因为
11、人具有比任何其他动物都发达的大脑，人具有处理模糊信息和直觉推理等多种智能【1】。从不同角度模拟人的智能就产生了不同的智能控制理论分支，其中应用较多的有模糊控制、专家系统和神经网络等【2】。从广义上讲，各种智能控制方法的共同点是使工程控制系统具有某种仿人的智能，即研究人脑的微观或宏观结构功能，并把它移植到工程上【3】。“电动小车调速系统研究”课题的主要任务是研制一种电动小车调速装置，为机器控制电动小车自主运行研究做前期准备工作。另外，在运动控制系统中应用最普遍的是电动机自动调速系统。由于直流电动机具有极好的运行性能和控制特性，长期以来是自动调速系统的主要形式。在许多工业部门，如金属加工、纺织、海
12、洋钻探、轧钢、矿山采掘、造纸以及电动汽车等需要高性能可控电力拖动的场合，广泛采用直流调速系统。因此研究电动小车调速系统具有重要的理论和现实意义。1.3电动机控制技术的发展电动机控制是一门集电动机运行理论、电子技术、自动控制理论和微机控制技术于一起的机电一起化技术【4】【5】。随着这些相关技术的进步，电动机控制技术也在不断地发展。1.3.1电力电子器件的发展从20世纪50年代中期第一代电力电子器件即普通晶闸管(Thyristor)发明至今，电力电子器件的发展已经历了第二代有自关断能力的电力电子器件、第三代复合场控器件和第四代功率集成电路等。功率集成电路(Powerintegratedcircui
13、t，PlC)的出现是电力电子器件发展的第四次突破，它实现了电力电子技术和微电子技术的结合以及动力信息一体化，将电动机控制技术推向了一个新时代。自问世以来，晶闸管的功率容量己提高了3000倍。电力电子器件的一个新的发展动向是电力电子器件向集成化、智能化方向发展。智能功率模块(Intelligent Powermodule，IPM)是电力电子器件向第四代功率集成电路发展的过渡产品，它是微电子技术和电力电子技术相结合的产物。功率集成电路不仅具有一定的功率输出能力，而且具有逻辑、控制、传感、检测、保护和自诊断功能。功率集成电路内集成有驱动电路、保护电路，可实现过电流、短路、欠压和过压等保护功能。外界只
14、需提供PWM信号，智能功率模块就可以实现以往复杂的主电路及其外围电路的功能。可以预期，新的更高性能的电力电子器件还会出现，已有的各代电力电子器件的性能还会不断地改进和提高。1.3.2微机控制电动机技术的发展微型计算机应用的普及，为电动机控制实现数字化、高性能化和网络化创造了条件。目前除采用各类单片微机作为数字控制器核心外，数字信号处理器(DSP)已展现出越来越大的优势。借助于数字和网络技术，智能控制已深入到电动机控制系统的各个方面。基于现代控制理论的控制方法建立在对象精确的数学模型之上，需要传感器、观察器，结构复杂，无法摆脱系统非线性和参数变化的影响。智能控制无需对象的精确数学模型并具有较强的
15、鲁棒性，近年已被陆续引入电动机的控制之中，使电动机控制朝着智能化控制方向发展【5】。1.3.3微机控制电动机的特点与连续控制相比较，电动机数字控制有如下主要特点【6】：(1)控制系统集成度高，硬件电路单一，可靠性高，可重复性好。(2)一台微机可以为多个控制回路服务，完成较多的控制功能。(3)对于不同的控制算法和要求，一般不必改变系统的硬件，只需按新的控制算法编制新程序即可。(4)借助一些人机界面设备可实现对系统运行状态的监控、预警、故障诊断等功能；借助处理器的通讯功能可实现与上位机的通讯；借助现场总线技术可实现底层控制设备的联网，因而能方便地实现高复杂度的多机协同工作。(5)计算机运算速度快，精度高，具有逻辑判断能力，且具有大容量的存储单元，因此有能力实现复杂的控制规律，以达到较高的控制质量。(6)数字量的运算不会出现模拟电路中的零点漂移问题，容易保证足够的控制精度。由于微机控制电动机有上述特点，所以微机控制电动机的理论及应用得到迅速地发展，
