小功率直流电机控制器设计与制作
直流电机速度PID控制系统设计毕业论文（设计）.doc.doc
序号（学号〉： 161240303长春大学 毕业设计（论文）直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要：针对现有的直流电机控速难的问题，本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器，搭载了L298n为电机驱动，通过霍尔元件进行测速，通过按键控制电机的转动方向和转动速度，并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测，通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制，并且可以显示出当前电机的转速。
关键词：单片机；PID算法；直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机，俗称马达，在现实生活中，我们处处都可以见到电机的身影，小到小学生玩的电动四驱车，大到炼钢厂用的滚动罐，这些都是电机家族的成员。
小型电动机实用设计手册
小型电动机实用设计手册摘要：一、小型电动机概述1.小型电动机的定义和特点2.小型电动机的分类和应用领域二、小型电动机的设计原理1.设计小型电动机的基本原则2.小型电动机的主要技术参数3.小型电动机的性能要求与评价标准三、小型电动机的结构设计1.小型电动机的组成结构2.定子与转子的设计3.电磁装置的设计4.轴承与密封结构设计四、小型电动机的制造工艺1.定子与转子的制造过程2.电磁装置的制造工艺3.轴承与密封的制造工艺五、小型电动机的性能优化1.提高小型电动机的效率2.减小小型电动机的体积与重量3.增强小型电动机的可靠性与耐久性六、小型电动机的应用案例与前景展望1.实际应用案例2.行业发展趋势与前景展望正文：【小型电动机实用设计手册】一、小型电动机概述小型电动机是指体积小、重量轻、功率低的一种电动机。
它具有高效、节能、环保、高可靠性等特点，广泛应用于各种自动化设备、仪器仪表、家用电器等领域。
小型电动机的分类主要有直流电动机、交流电动机、永磁同步电动机等。
二、小型电动机的设计原理设计小型电动机需要遵循以下原则：确保电动机性能稳定、可靠；满足不同应用场景的需求；优化结构设计，降低成本。
小型电动机的主要技术参数包括额定功率、额定电压、额定电流、转速等。
性能要求与评价标准主要包括效率、体积、重量、可靠性等。
三、小型电动机的结构设计小型电动机通常由定子、转子、电磁装置、轴承与密封等部分组成。
定子与转子的设计要充分考虑散热、电磁力、机械强度等因素。
电磁装置的设计需要优化磁场分布，提高电动机的效率。
轴承与密封结构设计要保证电动机的可靠性和耐久性。
四、小型电动机的制造工艺定子与转子的制造过程需保证尺寸精度、表面质量等要求。
电磁装置的制造工艺要求高，包括绕组、磁钢、铁芯等部件的制作。
轴承与密封的制造工艺要确保其性能稳定、可靠。
五、小型电动机的性能优化提高小型电动机的效率可以通过优化设计、采用新材料、新工艺等途径实现。
一种小功率无刷直流电机控制系统的设计
第45卷2012年第4期4月MICROMOTORSVol.45．No.4Apr.2012收稿日期：2011-08-04作者简介：雷丹（1981），女，讲师，工程硕士，研究方向为电力电子及运动控制系统。
赵金（1967），男，教授，博士生导师，系实验中心主任，美国田纳西大学访问学者。
研究方向为运动控制理论与技术、智能控制及智能信号处理。
一种小功率无刷直流电机控制系统的设计雷丹1，赵金2，李睿1（ 1.华中科技大学武昌分校机电与自动化学院，武汉430064； 2.华中科技大学控制科学与工程系，武汉430068）摘要：无刷直流电机控制系统由控制电路、检测反馈电路、信号隔离电路、驱动电路、主电路五大部分组成，其中控制电路采用MSP430F1611单片机实现；信号隔离采用了高速光耦6N137；转速检测利用无刷电机内部的霍尔传感器实现；电流检测引进了TI 公司的霍尔电流传感器ACS712；驱动电路采用IR2130驱动芯片，该芯片自带2μs 的死区时间，可同时输出六路驱动信号；主电路则采用三相桥式结构，由六个场效应管IRF540构成。
整个系统按照转速、电流双闭环控制方式，引进PI 算法，以一台52W 的无刷直流电机（42BLF02）为被控对象，实现了电机的转速控制并保证了良好的稳态及动态性能，整个系统充分发挥了集成芯片的优势，电路简单，功耗低，而且可靠性比较高，具有一定的应用价值。
关键词：双闭环；无刷直流电机；MSP430F1611；IR2130中图分类号：TM36+1文献标志码：A文章编号：1001-6848（2012）04-0036-05Design of Control System for Low －power Brushless DC MotorLEI Dan 1，ZHAO Jin 2，LI Rui 1（1.School of Machanical ＆Electrical Engineering and Automation ，Huazhong University of Science and Technology Wuchang Branch ，Wuhan 430064，China ； 2.Department of Control Science and Engineering ，Huazhong University of Science and Technology ，Wuhan 430068，China ）Abstract ：This paper introduced the design of brushless DC motor control system consists of five part such as control circuit ，detection feedback circuit ，signal isolating circuit ，drive circuit and main circuit．The single chip microcomputer MSP430F1611used as control circuit ；The light coupling N137used as signal isolating ；Rev test using brushless motors internal hall sensors to realize ；Electric current detection introduced TI company's hall current sensor ACS712；The IR2130used as driving circuit ，the chip bring 2μs the dead zone of time ，at the same time all six drive signal output ；Main circuit is three-phase bridge type structure ，composed by six mosfet IRF540．The whole system adoped the speed and the current double closed loop con-trol mode ，which with PI algorithm ，with a 52W of brushless DC motor （42BLF02）for the controlled object ，realized the motor speed control and to ensure the good steady and dynamic performance．The whole system give full play to the advantages of integrated chips ，circuit is simple ，low power consumption ，and high relia-bility ，it is worth to be applied．Key words ：double closed loop ；brushless DC motor ；MSP430F1611；IR21300引言由于有刷直流电机机械电刷和换向器之间存在着相对的机械摩擦，所以控制系统寿命短、可靠性差、噪声大并且易产生火花，加上制造成本高及维修困难等缺点，也导致有刷直流电机的调速精度和性能受到了一定的制约［1－2］。
小功率直流电机调速器硬件设计定稿
编号学士学位论文小功率直流电机调速器硬件设计学生姓名：XXXX学号：2011020XXXX系部：物理系专业：电子信息科学与技术年级：11级指导教师：XXX完成日期：2015 年0 5 月0 8 日中文摘要本设计以IAP15F2K61S2单片机为系统控制的核心，以驱动芯片L298N组成电机的驱动模块，并实时的测量电机的实际速度，并把该速度信息在LED显示频上显示，组成了一个小型的闭环的小功率直流电机调速的系统。
为了能够实现电机调速的稳定和快速，使用PWM控制配合L298N电机驱动芯片对小功率直流电机进行驱动和调速方式是比较好的调速系统解决方案。
其中L298N内部集成两路H桥式驱动电路。
本系统中使用IAP15F2K61S2单片机控制其产生的PWM信号占空比大小，和采用光电码盘采集的电机转速信号来进行调速。
在LED液晶上显示当前转速和设置的转速，让当前转速作为反馈信号与设置的转速比较，以确定IAP15F2K61S2单片机给加速信号还是减速信号，直到两者的速度相等后保持这个速度稳定运行。
在本设计中编写了IAP15F2K61S2调速程序、键盘输入程序、测速程序；编写了IAP15F2K61S2的键盘输入程序、LED显示程序。
经测试，系统调速效果良好，测速比较精确，能够快速的使电机的转速以设定的速度转动。
本设计用的元器件比较少，结构简单，维护方便，便于应用到实际工业生产中。
关键词：单片机调速；直流调速；驱动电路；测速电路２AbstractThe design IAP15F2K61S2 microcontroller as the core of the control system, motor drive module to drive chip L298N, and the actual motor speed measurement in real time, and the speed of information in the LED display frequency display, composed of small power DC motor speed control system of a small loop. In order to realize the motor speed stable and fast, using the PWM control with the L298N motor driver chip to drive and speed control method of small power DC motor speed control system is a good solution. L298N which contains two H bridge driving circuit. This system uses the IAP15F2K61S2 microcontroller PWM signal the duty ratio and the size of photoelectric encoder motor speed signal acquisition speed. Display the current speed and set speed in LED LCD, let the current speed as feedback signal and the speed of the set, to determine the IAP15F2K61S2 microcontroller to the acceleration signal or deceleration signal, to maintain the stable operation speed until the speed of both equal after. In this design, write IAP15F2K61S2 speed control program, keyboard input program, speed program; write the keyboard input program, IAP15F2K61S2 display program LED. After testing, the system control effect is good, the speed is more accurate, can quickly make the speed of the motor to rotate the set speed. The design uses fewer components, simple structure, convenient maintenance, convenient for application to actualKey words:Single chip microcomputer control; DC motor; drive circuit; circuit３４目 录1 引言 (5)1.1课题背景及意义 (5)1.2本课题研究方法和目标 (5)1.3主要技术介绍 ................................................... 5 2 方案研究与主要芯片选择 (6)2.1 总体方案原理及设计框图 (6)2.2 主控芯片的选择与论证 (6)2.3 显示设备的选择与论证 (7)2.4 驱动模块选择 ................................................... 8 3 硬件电路设计 .. (10)3.1 单片机PWM 控制单元介绍 (10)3.2 驱动控制电路设计 (12)3.3 测速电路设计 (13)3.4 液晶显示电路设计 (14)3.5 电源电路的设计 (15)3.6 按键输入电路的设计 (16)3.7电路总设计思想 ................................................ 16 结 论 ............................................................ 17 致 谢 (19)５1 引言1.1课题背景及意义工业生产中，电机有着举足轻重的作用。
无刷直流电机控制器设计与实现
无刷直流电机控制器设计与实现无刷直流电机控制器是一种常见的电力控制装置，适用于各种工业生产和民用领域，有着广泛的应用前景。
本文将介绍无刷直流电机控制器的设计与实现，从电机控制原理、硬件设计、软件编程等方面全面解析，帮助读者了解和掌握无刷直流电机控制器的基本知识和技术。
一、电机控制原理无刷直流电机的控制原理是利用调整电子元器件的工作状态，改变电机相序和电压大小，控制电机的转速和方向。
具体实现需要依赖于电机控制芯片和相关的控制电路。
硬件设计方面，无刷直流电机控制器需要包括电源电路、驱动电路、反馈电路等几个方面。
电源电路是为了提供可靠的稳定电压，保证无刷电机的正常工作。
驱动电路是控制电机转速和方向的核心，主要包括电机驱动芯片、功率管、电机端口等。
反馈电路是为了实现电机转速的反馈控制，保证稳定性和精确性。
二、硬件设计无刷直流电机控制器的硬件设计，主要包括电源电路、驱动电路、反馈电路和中控电路等几个方面。
其中，电源电路是为了提供电压和电流，保证无刷电机的正常工作；驱动电路是用来控制电机的方向和速度；反馈电路则是通过反馈电路检测电机的当前转速状态，实现对电机的有效控制；中控电路则是通过处理驱动电路和反馈电路的场效应管的信号，实现对无刷直流电机的一个全面控制。
三、软件编程无刷直流电机控制器的软件编程是制作控制器的一个必要步骤。
其实现基于C 语言，主要应用于控制电路和集成电路之间的通信和控制。
在编程过程中，需要掌握相关的控制原理和编程技巧，进而实现对无刷直流电机的有效控制和操作。
四、实现结果无刷直流电机控制器的实现结果对于工业控制和民用领域有着广泛的应用前景，其中包括机械加工、医疗设备、交通工具等各个领域。
通过对无刷直流电机控制器的掌握和实现，可以实现对无刷直流电机进一步的优化和改进。
小型直流电机的控制器的制作与设计
小型直流电机的控制器的制作与设计一：绪论：主要是一些关于现代的电子信息工业的前沿水平的发展与本专业的相关联的程度。
二方案设计:方框图：描述整个电路的设计思路与制作的流程，从整体上能对电路有一个整体的认识。
三介绍单元电路：我们所设计的主要的由两部分构成:1、5伏电源的设计与实现。
利用了一个220v变9v的变压器，实现电压的一个大的调压。
电压的功率为10瓦特。
能够满足电路设计的功率需求，电路平稳运行10分钟变压器的发热大概在3摄氏度左右。
不会造成变压器因过热而造成的故障。
整流桥：整流桥为4个二极管构成含有两个输入端（交流输入），不分正负号。
2个输出长脚的一端为正极性，通过整流桥的作用将9v 的交流电转换为含有大量的谐波的直流电压。
一个4700uf的大电容将电压稳定在6.4v左右。
而0.1uf的小电容作为滤波电容虑掉高次谐波，使波形更加平稳脉动更小。
LM7805：三段稳压器，为芯片稳压。
整流桥：整流桥作为重要的换流器件，将交流电（AC）转换成直流电（AD）。
由于整流桥的核心部件为4个二极管，属于硅的半导体材料。
其特点是正向通过时电流大，其反向截止的漏电流很小符合整流的相关条件S8050三极管：为NPN型三极管，在电路中用作开关，其功耗低，通断时的阻抗大，通断电流在0.5A左右满足电路所需的最大电流的通过而不至于将三极管损毁。
4700uf电解电容：以金属氧化膜为介质制作的电容，它以各种金属箔带为正极，在金属箔带上形成一层氧化膜作为介质，最大电压50v，精密度为±20%2输出的电压调整：在5v电压出口上串接一个500欧的电位器来改变输出的电压大小，由于电位器的阻值很小，所以对功率的消耗很小，基本上不会影响到整个电机的功率输出。
3直流电机的正反转部分：S8050三极管：为NPN型三极管，在电路中用作开关，其功耗低，通断时的阻抗大，通断电流在0.5A左右满足电路所需的最大电流的通过而不至于将三极管损毁。
微型直流电机驱动原理及设计PPT演示课件
H桥驱动电路原理
要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。例如， 如下图所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经 Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电 流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极 管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机 按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。
直流电动机应用
• 录音机、录像机、电动剃须刀、电动玩具、电动 自行车等
• 控制内容：直流电动机启动、暂停或转速、旋转 方向等
• 驱动电路构成：直流电源、开关、调速装置等 • 直流电机工作原理不讲，自己看书
电机的种类
电机是一种将电能转换成机械能的装置，在各个领域都有 广泛的应用。电机有多种不同的类型，常见电机分类如下：
直流电动机的调速方法
• 1、变电枢电压调速。这种方法具有启动力矩大，阻尼效 果好，响应速度快，线性度好等优点，应用较多。
• 2、变磁通调速。实际上是改变励磁磁场的大小，对于励 磁电机来说，改变励磁电压可以进行变磁通调速。这种调 速方式调速范围小，而且会使电机的机械特性变软，一般 只作为变电枢电压调速的辅助方式。
H桥驱动芯片-L298
L298是著名的SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱 动电路，具有两套H桥电路。L298内置两个H桥，每个桥 提供1A的额定工作电流，和最大3A的峰值电流。它能驱动 的马达不超过可乐罐大小。
伺服电机
电动机
控制电机
步进电机 力矩电机 无刷直流电机
小型直流电机控制器的设计
辽宁工业大学单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：小型直流电机控制器的设计院（系）：电气工程学院专业班级： xxxxxxxxxxx学号： xxxxxxxxxx学生姓名： xxxxxxx指导教师：（签字）起止时间：2016.6.6-2016.6.17课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算学 号 学生姓名 专业班级课程设计（论文）题目小型直流电机控制器的设计课程设计（论文）任务 课题完成的功能、设计任务及要求、技术参数 实现功能小型直流电机控制器可以通过按键设置参数，实现电机的启动、加速、减速、急停、 恒速等功能。
硬件设计包括CPU 选型、最小系统电路、电机驱动电路、按键电路、显示。
设计任务及要求1、确定设计方案，画出方案框图。
2、进行硬件电路的设计，包括元器件选择，绘制原理图。
3、进行实物的制作。
4、绘出程序流程图，并编写完整程序。
5、要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。
6、按学校规定的格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数1、电机参数：5~12V 可选，工作电流500mA 以下； 进度计划1、布置任务，查阅资料，确定系统设计方案（2天）2、系统硬件设计及实物制作（3天）3、系统软件设计及编写功能程序及调试（3天）4、撰写、打印设计说明书（1天）5、验收及答辩。
（1天）指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要在工业自动控制系统和各种智能产品中常常会用到电动机进行驱动、传动和控制，而现代智能控制系统中，对电机的控制要求越来越精确和迅速，对环境的适应要求越来越高。
因此电机控制器已成为生产中必不可少的设备。
本设计以STC12C5A60S2单片机为核心，可以通过按键设置参数，实现电机的启动、加速、减速、急停、恒速等功能。
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电子技术综合训练设计报告题目：小功率直流电机控制器设计与制作姓名：学号：班级：同组成员：指导教师：日期：2013 年摘要目前，以小型电动机为中心的机电一体化技术已经获得了显著的进步，其应用领域也不断的扩展。
从而对于实现直流电机的控制则显得尤其重要。
对于小功率直流电动机实现其正、反转和调速的控制。
通过H桥可以实现电动机的正、反转控制。
通过调节PWM的占空比所产生的不同波形来实现对转速的控制。
实际应用中，往往还需要对电机的转速进行测量，该模块可用光电转换模块将电机的转速间接的转换成电脉冲，然后通过计数、锁存、译码、显示等模块将其显示出来。
关键词：H桥ＰＷＭ调速转速测量目录1 设计任务和要求 (4)1.1设计任务 (4)1.2设计要求 (4)2 系统设计 (5)2.1系统要求 (5)2.2方案设计 (5)2.3系统工作原理 (5)3 单元电路设计 (7)3.1 电源模块 (7)3.1.1电路结构及工作原理 (7)3.1.2电路仿真 (7)3.1.3元器件的选择及参数确定 (8)3.2 PWM调速模块 (8)3.2.1电路结构及工作原理 (8)3.2.2电路仿真 (10)3.2.3器件的选择及参数确定 (12)3.3 H桥模块 (12)3.3.1电路结构及工作原理 (12)3.3.2电路仿真 (13)3.3.3元器件的选择及参数确定 (13)3.4 光电转换 (14)3.4.1电路结构及工作原理 (14)3.4.2元器件的选择及参数确定 (15)3.5 测速模块 (15)3.1.1电路结构及工作原理 (15)3.1.2电路仿真 (7)3.1.3元器件的选择及参数确定 (8)4 电路仿真……………………………………………………………………?.5 电路安装、调试与测试……………………………………………………?5.1电路安装………………………………………………………………?5.2电路调试………………………………………………………………?5.3系统功能及性能测试…………………………………………………?5.3.1测试方法设计………………………………………………………?5.3.2测试结果及分析……………………………………………………?6 结论…………………………………………………………………………?7 参考文献……………………………………………………………………?8 总结、体会和建议附录：电路原理图元器件清单一、设计任务及要求设计并制作一个小型直流电机控制器，基本要求如下：1、能够实现电机的正、反转控制；2、电机的速度能够通过PWM方式控制；3、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
发挥部分：1、能够测量并显示电机的转速；2、其它恰当的功能。
二、系统设计２.１系统要求要求系统能够使小功率直流电机实现正、反转控制和对直流电机的无级调速控制。
并能对电机的转速进行简单的测量和显示。
整个系统由电源整流模块、PWM调速模块、电机正反转模块和测速模块组成。
2.2 方案设计电源整流模块可将220V 50HZ 交流电通过降压、整流、稳压后得到。
PWM 调速模块将555制作成多谐振荡器，通过改变占空比来进行调速。
利用三极管构建H桥，控制电机的正、反转。
对于测速模块，应用发光二极管和接收管先将转速这一物理量转换为脉冲形式的电信号，再应用计数器对采集到的脉冲数进行计数，最后进行译码显示。
2.3系统工作原理系统方框图如图2.1工作原理：如图2.1所示，对交流电源通过降压、整流、稳压之后，得到直流电源，将直流电源用作PWM调制模块的输入电压，采用PWM调制原理，通过改变占空比，使PWM调制模块的输出电压平均值发生改变，将PWM模块的输出电压加在H桥上，这样可实现对电机的控制。
再在电机轴上加装转盘，在转盘上剪一个缺口，利用转盘两侧的发光二极管和接受管实现对转速信号的采集，最后译码输出并显示。
三、单元电路设计3.1电源模块3.1.1电路的结构及工作原理直流电源电路原理图见图3.1图3.1 直流电源电路原理图如3.1图所示，首先将220V50HZ的交流电经变压器T1变为12V50Hz的交流电，再由单相桥式整流电路将12V50Hz的交流电变为12V的直流电，然后通过LM7812CT的稳压和C4的滤波将稳定的12V直流电输出。
在上面的电路中，C1的作用是为了防止整个电路产生自己振荡，C2是为了减少高频信号对电路的影响，C3是为了减少低频信号对电路的影响，C4则是滤波电容。
3.1.2电路仿真将图3.1所示的电路图经Multism仿真后的波形图3.2 直流电源电路Multism仿真波由图3.2可知，电源整流后的输出电压为12.557V,在误差允许的范围内，该设计满足实验所需的要求，故该设计是正确的。
3.1.3元器件的选择及参数的确定交流电流源选择220V50Hz的工频电源，变压器选择变比为N=18的将压变压器，电容C1=40uF,C2=100nF，C3=1uF，C4=400uF。
并且C1、C4均为电解电容C2、C3为普通电容。
3.2 PWM调速模块3.2.1 电路的结构及工作原理PWM调速原理的电路图如图3.3所示图3.3 PWM 调速电路原理图如图3.3所示，PWM 调速电路由555定时器接成多谐振荡器，通过改变占空比来改变输出电压的平均值，从而实现电机的调速控制。
对于555定时器接成多谐振荡器，其占空比为21212R R R R q ++=(1)（1）式中，1R 为555定时器RST 与DIS 引脚间接入的总电阻值，2R 为555定时器DIS 与THR 引脚间接入的总电阻值，显然要改变上述多谐振荡器的占空比，可以通过调节滑动变阻器的阻值来完成。
另外，对于直流电机的调速，还可以用89C51单片机来实现，或者用AVR 单片机实现直流电机的PWM 调速控制，其优点是可对电机转速实现精准控制，但因其成本较高，且要求有较高的单片机编程基础，所以本设计未采用。
此外，我们还可以用电枢回路串电阻调速、串联二极管调速、利用三极管的电流放大作用来调速或者使用运算放大器时的电动机调速等等，但该几种调速对负载的要求比较严格，所以不宜采用。
3.2.2电路仿真根据（1）式，改变滑动变阻器阻值，可改变输出多谐振荡器的占空比，相应的使输出电压平均值发生改变。
图3.4为占空比较小时输出电压的Multism 仿真波形，图3.5为占空比较大时输出电压的Multism仿真波形图3.4 小占空比时输出电压的Multism仿真波形图3.5 大占空比时输出电压的Multism仿真波形通过图3.4和图3.5验证，PWM调速模块满足设计要求，可通过改变滑动变阻器的阻值来调节占空比从而改变输出电压的平均值。
3.2.3 元器件的选择及参数确定的为满足设计要求且使设计成本最低，555定时器选择NE555，滑动变阻器选择最大值为200ΩK，电容容量分别为50nF和10nF。
K的。
电阻阻值为两个10Ω由（1）式计算得，该电路的占空比调节范围约为0.512—0.957。
3.3 H桥模快3.3.1 电路结构及工作原理对于直流电机，通过改变流过电动机电流的方向可以实现它的正反转，而改变流过电动机电流的方向可以通过改变加在电动机两端电压的方向来实现。
要在一个电路中能够随意改变电压的正负，最简单的方法是采用H桥，其电路如图3.6。
3.6 H桥电路原理图该电路图中，电动机用10Ω电阻和1.0mH的电感来代替。
为了能够直观明了的看到电动机正反转，在电路中串联了一个交流电流表，在模拟电动机的两端并连一个直流电压表。
图3.5电路工作原理：图中采用了两个PNP型三极管和两个NPN三极管，PNP为低点频导通NPN为高电平导通。
图3.6中，当开关A闭合，开关B打开时，三极管Q1、Q4导通，此时电流由Vcc流出，经三极管Q4,电机，三极管Q1回到接地处，构成闭合回路，实现电机正转；当开关A打开，开关B闭合式时，三极管Q2、Q3导通，此时电流由Vcc流出，经三极管Q3,电机，三极管Q2回到接地处，构成闭合回路,实现电机反转。
为防止开关A和B同时闭合引起短路，在实际应用图3.6电路时，可在每个三极管两侧反并联一个二极管，或者通过开关A和B之间的互锁来实现，为降低成本和制作工艺的难度，常采用开关之间的互锁来避免短路。
对于功率较大的电机，可用MOS管来代替三极管。
3.3.2电路的仿真当开关A闭合，开关B断开，电动机正转如图3.7.图3.7 电动机正转当开关A断开，开关B闭合，电机反转。
如图 3.8.图3.8电机反转3.3.3 元器件的选择及参数的确定图3.6中，三极管用于开关状态，所以应该选择功率较大，管压降较小的三极管，考虑各个因素后，选择中功率三极管8550和8050来构成H桥。
小功率直流电机选择市场上最常见的4.7V无刷直流电机。
为使H桥可靠工作，在控制信号与三极管基极间串联一电阻，一般选择33Ω左右的电阻，这样既可以使三极管可靠导通，又不会使三极管管压降太高，提高了H桥的工作效率。
3.4 光电转换模块3.4.1 电路的工作原理及结构电机转速为一物理量，不能直接用于电路处理，需转换为电信号。
整个光电转换装置由信号采集和信号处理两部分组成。
电路结构如图3.103.9 光电转换原理图工作原理：图3.9中，在电机轴上装一圆形转盘，在转盘上去掉一部分（如图3.10），相当于图3.9中的档板。
发光二极管发出红外线，当光透过档板上的缺口照到接收管上时，在接收管所在电路回路中将产生高电平的脉冲信号；当光被挡板遮住时，再接收管所在的回路将产生低电平的脉冲信号。
3.10 挡板3.4.2 元器件的选择及参数的确定发光二极管和接受管选择额定电压都为5V，为保证发光二极管和接收管可靠工作，需在回路中串联电阻起保护作用，选择电阻阻值一般为1K即可满足要求。
3.5测速模块3.5.1 总的电路结构及原理1.设计思路电机转速指单位时间内电机转过的圈数，因此可制作一单位时钟脉冲，再用计数器对一分钟内电机转速进行计数，最后通过锁存器进行锁存并加译码显示输出。
整个测速模块由秒脉冲产生电路，60进制计时电路，转速脉冲计数电路，锁存电路，显示电路等模块构成。
整个测速电路的测速范围为00～99。
整体电路结构框架图如图3.11图3.11 测速电路结构框架图3.5.2部分电路的原理及结构（1）秒脉冲产生电路①设计思路产生1s的脉冲，可用石英晶体或555定时器实现。
其中，石英晶体具有产生的脉冲准确度高，制作方便等特点，但石英晶体价格昂贵，不宜采用。
用555定时器，其制作工艺简单，价格低廉，且产生的脉冲能满足该设计，所以采用555定时器。