基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的开题报告
直流电机PWM调速与控制设计报告
综合设计报告单位：自动化学院学生姓名：专业：测控技术与仪器班级：0820801 学号：指导老师：成绩：设计时间：2011 年12 月重庆邮电大学自动化学院制一、题目直流电机调速与控制系统设计。
二、技术要求设计直流电机调速与控制系统，要求如下：1、学习直流电机调速与控制的基本原理；2、了解直流电机速度脉冲检测原理；3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路；4、使用C语言编写控制程序，通过实时串口能够完成和上位机的通信；5、选择合适控制平台，绘制系统的组建结构图，给出完整的设计流程图。
6、要求电机能实现正反转控制；7、系统具有实时显示电机速度功能；8、电机的设定速度由电位器输入；9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。
三、给定条件1、《直流电机驱动原理》，《单片机原理及接口技术》等参考资料；2、电阻、电容等各种分离元件、IC、直流电机、电源等；3、STC12C5A60S2单片机、LM298以及PC机；四、设计1. 确定总体方案；2. 画出系统结构图；3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路，设计硬件电路；4. 设计串口及通信程序，完成和上位机的通信；5. 画出程序流程图并编写调试代码，完成报告；直流电机调速与控制摘要：当今社会，电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产，交通运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品（如电冰箱，空调，DVD等）中，都大量使用着各种各样的电动机。
据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。
同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。
电动机与人的生活息息相关，密不可分。
电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法、PID控制等，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制可通过继电器，光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统的研究
基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统的研究一、本文概述随着微控制器技术的快速发展，其在各种控制系统中的应用也日益广泛。
MSP430单片机作为一种低功耗、高性能的微控制器，被广泛应用于各种嵌入式系统和智能设备中。
其中，直流电机PWM调速系统就是MSP430单片机的一个重要应用领域。
本文旨在研究基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统。
我们将介绍MSP430单片机的基本特性及其在直流电机控制中的优势。
然后，我们将详细分析PWM（脉冲宽度调制）调速系统的基本原理和优点，以及如何在MSP430单片机上实现PWM控制。
接下来，我们将通过硬件设计和软件编程，构建一个基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统，并对其性能进行实验验证。
我们还将讨论该系统在实际应用中的潜力和可能面临的挑战，如噪声干扰、电机保护、系统稳定性等问题，并提出相应的解决方案。
我们将总结本文的主要研究成果，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，我们希望能够为MSP430单片机在直流电机PWM 调速系统中的应用提供理论和实践指导，推动相关技术的发展和应用。
二、MSP430单片机概述MSP430单片机是德州仪器（Texas Instruments，简称TI）推出的一款低功耗、高性能的微控制器。
其独特的设计理念和广泛的应用场景，使得MSP430单片机在众多嵌入式系统中占有一席之地。
MSP430单片机以其超低的功耗、丰富的外设资源、高效的指令集以及灵活的编程方式，被广泛应用于各种低功耗、实时性要求高的嵌入式系统中。
MSP430单片机具有多种型号，涵盖了不同的性能和功能需求。
其核心采用精简指令集（RISC）架构，使得指令执行速度更快，效率更高。
MSP430单片机还具有丰富的外设接口，如串行通信接口（UART）、SPI、I2C等，方便与外部设备进行通信。
在直流电机PWM调速系统中，MSP430单片机扮演着关键角色。
通过编程控制PWM波的占空比，MSP430单片机可以实现对直流电机的精确调速。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统设计——开题报告
西安交通大学城市学院
本科毕业设计（论文）开题报告
题目基于51单片机的PWM
直流电机调速系统设计
所在系电气与信息工程系
学生姓名 XX
专业测控技术与仪器
班级测控XXX学号 XXXXX
指导老师 XXXXXX
教学服务中心制表
2014年3月
B=KP [1+2T/TI+TD /T]
C=KP KD /T
式中 KP———比例系数；
T———采样周期；
TD———微分周期；
TI———积分周期；
KI———积分系数,KI= KP T/TI；
KD———微分系数，KD=TD /T。
（4）在Proteus环境下系统的硬件电路和仿真
利用Proteus软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。
完成本课题所需的工作条件(如工具书、计算机、实验、调研等)及解决办法KEILC 和Proteus软件、计算机
4、系统流程图如下：。
基于单片机AT89C51控制的直流电机PWM调速控制系统课程设计报告
第一章:前言1.1前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。
采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。
而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。
并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。
随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的速度在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：总体设计方案1、系统的硬件电路设计与分析电动机PWM驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。
本电路采用的是基于PWM 原理的H型桥式驱动电路。
PWM直流调速系统开题报告
主要内容包括：触发电路设计；电流调节器设计；转速调节器设计。
4月2日到4月15日
分析并确定系统的设计方案；建立数学模型，计算其参数。
4月16日到4月20日进行系统各部分的设计和实验，数字仿真，验证其设计；完成相关实验。4月21日到4月30日开始书写论文并修改。5月1日到5月31日
3.麻鸿儒,刑大成,谭敦生,曾令全.电力传动控制实验指导书.东北电力大学电机实验室,2003.10
为适应教学改革和学科发展的需要，本书在陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统》的主要内容基础上，根据当前电力传动控制技术的新发展，进行了精简和重组。全书分为5章。第1章是全书的基础，介绍了电力传动控制系统的基本组成和共性问题，包括系统基本结构与组成，电动机、电力电子变流器、系统检测和控制器的基本概念及原理。第2章以统一电机理论为基础，建立了各种电机的数学模型，并构建了电力传动系统各个环节的数学模型。第3章为直流传动控制系统，在前两章的基础上，专门分析和讨论了系统的控制原理、结构和运行特性等问题。第4章为交流传动控制系统，包括异步电动机和同步电动机的控制原理、系统结构和运行特性等问题。第5章介绍了电力传动控制系统的设计方法。
[6]．黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社，1999.
[7]．马志源.电力拖动控制系统[M].北京：科学出版社,2003.
[8]．R.Cardenas, MRAS observer for Doubly–Fed Induction Machines, [J]. IEEE
3、设计（论文）的研究方案（拟采用的研究方法、准备工作情况及主要措施）、主要研究内容及预期目标
[1]、许晓峰电机及拖动北京：高等教育出版社，2004
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计第一章:前言1.1前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。
采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。
而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。
并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。
随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。
1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。
示数码管显PWM单片机按键控制电机驱动基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。
直流PWM调速系统设计开题报告
本科生毕业论文（设计）开题报告题目: 升压降压式直流脉宽调速系统设计姓名: 蒋菲菲学院: 工学院专业: 农业电气化及其自动化班级: 电气01班学号: 32110128指导教师: 陈仕进职称: 讲师2014 年2 月28 日南京农业大学教务处制本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等（列出主要参考文献）一、选题的意义通过对升压降压式直流调速系统的学习和了解，使我更好地掌握调速系统的基本理论和相关内容，在对其各种性能加深了解的同时，能够发现其缺陷之处，通过对该系统不足之处的完善，可提高系统的性能，使其能够适应范围更广，提高使用效率。
二、研究情况及发展前景近十年来，我国的电力拖动控制系统得到迅猛发展，并在现代控制理论基础上，实现快速在线计算及对系统的优化处理。
随着电子技术的进步，各类电气传动装置已由模拟控制转为数字控制。
伴随技术改革，直到出现直流脉宽调速系统。
PWM系统在很多方面有较大优越性：1、电路线路简单，使用的功率器件少2、开关频率高，电流容易连续，谐波少，电流损耗及发热都比较小3、低速性能好，稳速精度高，调速范围宽4、若与快速响应的电动机配合，则系统频带宽，动态响应快，动态抗扰能力强5、功率开关工作在开关状态，导通损耗小，当开关频率适当时，开关损耗不大，因而装置效率更高由于上述优点，直流PWM调速系统的应用日益广泛三、主要参考文献1、陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社，20062、王兆安.电力电子技术.机械工业出版社20103、徐科军.一种基于SG3525的可逆直流脉宽调速.通讯电源技术，20064、周渊深.交直流调速系统与MATLAB仿真.中国电力出版社，2003研究的目标、内容和拟解决的关键问题一、研究的主要内容主要介绍系统主电路、SG3525PWM信号发生电路、闭环控制电路、动态参数等几部分内容的设计过程最后再详细分析调速系统的原理和要求的稳态、动态性能的基础上，设计直流脉宽调速电路，建立双闭环直流调速系统的数学模型。
基于单片机控制的直流电机PWM调速系统设计
毕业设计题目：院、系：姓名：指导教师：系主任：年月日单片机控制直流电机脉宽调速系统设计摘要本文介绍一种基于单片机控制的直流电机脉宽调速系统。
系统以廉价的51单片机为控制核心，以直流电机为控制对象。
从系统的角度出发，对电路进行总体方案论证设计，确定电路各个的功能模块之间的功能衔接和接口设置，详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。
整个系统利用51单片机的定时器产生10KH左右的脉宽脉冲，通过带有功率驱动作用的TLP250光耦实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离，采用2个IGBT和MOSFET等一类电压型功率开关管专用驱动芯片IR2110，驱动IGBT—FGA25N120构成的H桥电路实现对直流电机的调速，利用TL431、线性光耦PC817和AD0832构成的电压采集单元实现系统的闭环控制，提高整个系统的智能化、自动化水平，为工业生产应用提供可能。
关键词单片机；PWM；光耦隔离；IGBTThe PWM speed regulating system of DCmotor based on SCMAbstractThe thesis introduces a PWM speed regulating system of D.C motor based on 51 microcontroller. The system is designed on the affordable MC51 mircocontroller for the D.C. motor. From the systematic prespective, the thesis describes the circuit design and its comprehensive evaluation,which determines how to do with the functional linkage and interface between functional modules in the electric circuit. Besides, the evaluation of each module and the involved parameters are fully explained in the thesis. The system uses MC51’s timer to generate 10k pluse and uses TLP250 optical coupler to realize the strong and weak optoelectronic isolation between the control units and driving units. The implement of the speed regulation by the H-bridge circuits which are constructed by voltage-based power switching transistors and specific IR2110, IGBT- FGA25N120 Driving Chips, including two IGBT and MOSFET chips. And the V oltage Acquisition Collection of TL431, PC817 Linear Opticcoupler and AD0832 is desgined to do the closed-loop control in the system. The above considerations finally help to improve intelligentization and automation of the overall system and give the possibility to the industrial application.Keywords MC51；PWM；optical coupler’s isolation；IGBT目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1 前言 (1)1.2 直流电动机调速概述 (1)1.2.1 直流电机调速原理 (1)1.2.2 直流调速系统实现方式 (3)1.3 直流调速系统实现方式 (4)第2章系统总体方案论证 (6)2.1 系统方案比较 (6)2.2 系统方案描述 (6)第3章硬件电路的设计 (8)3.1 逻辑延时电路方案设计 (8)3.2 驱动电路方案设计 (9)3.2.1 驱动电路方案描述 (9)3.2.2 IR2110驱动电路中IGBT抗干扰设计 (10)3.3 IR2110功率驱动介绍 (11)3.3.1 IR2100内部结构原理图及管脚说明 (11)3.3.2 IR2110的自举电路 ................................ 错误！未定义书签。
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如何选改变占空比是本课题待解决的第三个问题。改变占空比的方法通常有定宽调频法，调频调宽法，定频调宽法,由于前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频率),当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时,将会引起震荡,因此采用定频调宽法来改变占空比。
关键问题四：软件编程及调试
本题正是以此为出发点, 利用单片机来实现对电机转速的监测和控制。
2.需要重点研究的关键问题及解决问题的思路
关键问题一：如何选择合适的单片机
如何选择合适的单片机是本课题待解决的第一个问题。综合各方面因素考虑，本课题将采用AT89S52,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。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制。
软件编程及调试是本题待解决的第四个问题，也是最为重要关键的问题，关系着该系统能否实现其功能。
3.创新点及实践价值
PWM-脉冲宽度调制技术，通过对微处理器输出的一系列数字脉冲宽度进行调制，等效地获得模拟电路所需的波形，从而实现对模拟电路控制的一种有效技术。采用PWM技术可以避免传统调速系统模拟电路容易随时间飘移、产生一些不必要的热损耗、以及对噪声敏感等缺点，并且PWM调速系统低速特性好，动态抗干扰能力强的特点.由此来实现直流电机的启动、停止、加速、减速、正转、反转以及速度的动态显示，并且大幅度提高了转速显示的精确性。
[10]Xiaodong Zhang Bingshu Wang Yongjun;Application Research of PWM Inverter in the Cascade Speed Control System of Inner-feedback Motor[C].Proceedings of 2009 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments（ICEMI’2009）2009-08-16
关键问题二：如何选择合适的电机驱动
如何选择合适的电机驱动是本课题待解决的第二个问题。综合各方面因素考虑，本课题将采用L6203电机驱动，L6203是DMOS全桥直流驱动器,OUT1和OUT2之间接直流电机,ENABLE=1时,将PWM信号给IN1,PWM信号反向后给IN2,这样调整PWM即可改变直流电机的转速。
[8] 吴泽明,王俊,王景.利用单片机产生PWM信号的软件实现方法[J].2008,(01).
[9]Mengda Li;Xiaobin Liu and Na Lin EE Dept.Dual-PWM Four-Quadrant Control System of Induction Motor Based on DSP[C].Proceedings of 2010 International Conference on Management Science and Engineering (MSE 2010) (Volume 1). 2010-10-17
4.完成本选题所需的工作条件（如资料、工具书、计算机设计绘图、实验、调研）及解决办法
工具：
（1）直流电机原理简述的相关资料
（2）PWM控制转速等的一些资料
（3）模电、数电书籍
（4）焊接工具一套
参考文献：
[1] 林金阳,王明福.基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统[J].长春工程学院学报(自然科学版),2009,(03).
5.工作方案分析及进度计划
（一）工作方案分析
本系统主要由单片机小系统模块、PWM控制模块、驱动模块、电机参数采集模块、转速显示模块、电源模块及按键控制模块组成。总体结构如图1所示。
图1 系统整体框图
图2系统总体程序流程图
图 3 脉冲宽度调速系统原理图
图4 PWM输出流程图
毕业设计进度总体时间安排： 2011-2012 学年（下）第 1 周—第 18 周 具体进度安排： 第 1-6 周：资料收集，熟悉课题。撰写、提交毕业设计任务书、开题报告； 第7 周： 阅读文献，查阅资料，确定系统功能框架，论文骨架搭建；第 8-9周：论文框架细化，撰写综述、外文翻译、详细方案选择、确定；第10-12 周：修改综述、外文翻译等，最终方案确定、元器件购买等，课题实施；第13-15 周：各功能部件软件编写和硬件设计，调试； 第 16-17 周：软件与硬件系统调试，论文记录成果信息，软硬件及系统联合调试完成，论文定稿，准备论文答辩 第 18 周： 完成论文修改，完成毕业设计（论文）答辩，论文修改、打印、装订，毕业设计各种材料提交归档。
毕业论文（设计）开题报告
题目：基于单片机的直流电机PWM调速控制系统
学院：信息与工程学院
专业：生物医学工***
职称：
1.本选题的理由及意义
现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制，近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，并且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。
[5] 蒲龙梅，李泓.单片机控制的直流PWM调速装置的研究[J]技术探讨与研究.2006,（03）.
[6]赵鸿图.基于单片机AT89C51的直流电机PWM调速系统[J].电子技术,2008,(10).
[7] 贾玉瑛,王臣.基于单片机控制的PWM直流调速系统.[J].包头钢铁学院学报.2005,(12).
[2] 王苏.直流电机PWM调速研究及单片机控制实现[J].机电工程技术,2008,(11).
[3]方力.基于单片机的直流电动机控制系统设计[J].机械制造与自动化,2011,(06)
[4] 郑宪伟,赵玉林,成广大.基于AVR单片机的直流电机的PWM闭环调速系统的设计[J].煤矿机械，2008,（01）.