基于单片机的直流电机调速系统设计王芳
基于单片机的直流电机调速系统设计
基于单片机的直流电机调速系统设计
近年来，在电动机驱动方面已经取得了许多突破性进展，但随着社会的发展，对直流电机的调速控制要求也越来越高，这就要求我们根据特定的应用场景设计一种直流电机调速系统。
为实现这一要求，本文提出了一种基于单片机的直流电机调速系统设计。
该系统实现了对直流电机的转速调节控制，通过对系统各参数调节可以根据应用场景实现直流电机的快速调速或精准的控制，可以满足不同的应用场景，实现直流电机的精确调速控制。
首先，本文详细介绍了系统的结构，主要由单片机、脉冲发生器、基极隔离集成电路及直流电机等部件组成，其中单片机控制着脉冲发生器的工作，从而实现对直流电机的控制。
其次，本文详细阐述了系统中单片机的控制原理及程序设计，以及脉冲发生器的工作原理及参数设置，以实现系统的调速功能。
最后，本文对系统的硬件及软件进行了实验验证，结果表明：系统具有良好的可靠性，可根据应用场景实现快速调速或精确控制。
基于单片机的直流电机调速系统设计是一种具有较好可靠性和
灵活性的调速系统，可以满足不同应用场景的需求，是一种具有广泛应用前景的技术。
本文的结果为未来的系统设计提供了一定的建议，同时为有关的研究提供了参考，希望能够借此对社会发展做出更大贡献。
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基于单片机的直流电机调速控制
ｅ．ＯＬＥＤ显示程序，用 于 显 示 输 入 的 目 标 转 速和实 际 转 速，此 ＯＬＥＤ 为 ＳＰＩ接 口，需 要 ５个 Ｉ／Ｏ口 ；
随着单片机 性 能 的 提 升，使 得 单 片 机 也 能 够 用来做 ＰＩＤ控制器，特别是一些高性能单片机，硬 件支持单精度浮点 数 运 算 ［３］（如 ＳＴＭ３２Ｆ４０７），甚 至有的单片机硬件可以进行双精度浮点数运算 ［４］ （如 ＳＴＭ３２Ｆ７６７）。 硬 件 支 持 浮 点 运 算 比 软 件 浮 点提高了运算 速 度，可 以 用 在 控 制 要 求 较 高 的 场 合。相比于计算 机，单 片 机 价 格 便 宜、体 积 小、可 移动且专用性强，更适合用作 ＰＩＤ控制器。
ＰＩＤ算法，增量式 ＰＩＤ更适用于单片机。 实际微分 ＰＩＤ控制算式的传递函数为 ： ［７］
ＵＥ（（ｓｓ））＝Ｋｐ
１＋ １ ＋ Ｔｄｓ Ｔｉｓ １＋ＫＴｄｄｓ
（１）
其中，Ｋｐ 为比例增益；Ｔｉ为积分时间；Ｔｄ 为微
分
时
间
；Ｋｄ
为
微
分
增
益
，Ｋｄ
＝Ｋｐ
Ｔｄ。 Ｔ
为了编写程序，用图 １表示式（１）。
直流电机与交流电机相比成本较高且结构复 杂 ，但 从 闭 环 反 馈 控 制 角 度 分 析 ，直 流 电 机 控 制 是 交流电机控制 的 基 础，所 以 直 流 电 机 仍 有 一 定 的 理论意义和使用价 值 。 ［５］ 将 ＰＩＤ控 制 和 ＰＷＭ 相 结合，利用 ＰＩＤ改 变 ＰＷＭ 的 输 出 就 可 以 实 现 对 直流电机转速的控制。
基于单片机的直流电机调速系统设计
直流电机转速 :
根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式 U=Ea+Ia（Ra+Rc）……………式1
式1中，Ra为电枢回路电阻，电枢回路串联保绕阻与电刷 接触电阻的总和；Rc是外接在电枢回路中的调节电阻
由此可得到直流电机的转速公式为:
n=(Ua-IR)/CeΦ ………………………式2
式2中, Ce为电动势常数, Φ是磁通量。 由1式和2式得
n=Ea/CeΦ ……………………………式3
由式3中可以看出, 对于一个已经制造好的电机, 当励磁电压和 负载转矩恒定时, 它的转速由回在电枢两端的电压Ea决定, 电 枢电压越高, 电机转速就越快, 电枢电压降低到0V时, 电机就 停止转动；改变电枢电压的极性, 电机就反转。
PWM脉宽调速
PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的 直流电源开关频率, 改变负载两端的电压, 从 而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM 驱动控制的调整系统中, 按一个固定的频率 来接通和断开电源, 并且根据需要改变一个 周期内“接通”和“断开”时间的长短。通 过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来 达到改变平均电压大小的目的, 从而来控制 电动机的转速。也正因为如此, PWM又被称为 “开关驱动装置”。
, 软件简单。但每个按键需要占用一个输入口线, 在 按键数量较多时, 需要较多的输入口线且电路结构复杂, 故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
数码管显示部分 本设计使用的是一种比较常用的是四位数码 管, 内部的4个数码管共用a~dp这8根数据线, 为使用提供了方便, 因为里面有4个数码管, 所以它有4个公共端, 加上a~dp, 共有12个引 脚, 下面便是一个共阴的四位数码管的内部 结构图（共阳的与之相反）
基于单片机的直流电机调速系统设计
目录前言 (1)1.总体设计方案 (2)（一）方案一：PWM波调速 (2)（二）方案二：晶闸管调速 (3)2.单元模块设计 (4)（一） H桥驱动电路设计方案 (4)（二）调速设计方案 (5)（三）系统硬件电路设计 (6)1.电源电路 (6)2．H桥驱动电路 (7)3．基于霍尔传感器的测速模块 (7)4．LCD显示模块 (8)（四）调速设计模块 (9)1．PWM波软件软件设计 (9)2．测速软件设计 (12)3.系统功能调试 (13)（一）调试软件介绍 (13)（二）直流电机的调速功能仿真 (14)1．调速前的波形图 (14)2．调速后的波形图 (14)（三）电机速度的测量并显示功能仿真 (15)（四）系统的电路原理图 (15)（五）系统的PCB图 (16)4.设计总结 (17)5.参考文献 (17)附录 (17)前言在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。
随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。
适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。
基于单片机的直流电机调速系统设计
XXXXXX学院单片机课程设计报告题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名王XX学号0910XXX专业计算机科学与技术班级2009级1班指导教师张X学部计算机科学与电气工程课程设计时间2012年6月18日XXXXX学院电子信息工程单片机课程设计报告课程设计题目：基于单片机的直流电机调速系统设计摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调至，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词： PWM信号；直流电机；调速；占空比；单片机；按钮；目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1本设计的意义 (1)1.2本设计的功能 (1)1.3本设计的要求 (1)第2章本设计系统结构介绍 (2)2.1系统结构框图及工作流程介绍 (2)2.1.1转速显示作用介绍 (2)2.2转速测量作用介绍 (2)2.3电机调速控制模块 (2)第3章系统硬件电路设计 (4)3.1单片机最小系统设计 (4)3.1.1单片机介绍 (5)3.1.2单片机时钟电路介绍 (7)3.1.3单片机复位电路介绍 (7)3.2 MAX 232电路介绍 (8)3.2.1主要芯片功能介绍 (8)3.2.2芯片内部结构介绍 (8)3.2.3芯片引脚功能介绍 (8)3.2.4 MAX232芯片应用电路介绍 (9)3.3 L298电路介绍 (9)3.3.1主要芯片功能介绍 (9)3.3.2芯片内部结构介绍 (9)3.3.3芯片应用电路介绍 (10)L298标准应用电路 (10)3.3.4芯片引脚功能介绍 (10)3.3.5主要芯片功能介绍 (10)3.3.6芯片内部结构介绍 (10)3.3.7芯片引脚功能介绍 (11)3.3.8 7805芯片应用电路介绍 (12)第4章系统软件调试环境介绍 (13)4.1编程软件介绍 (13)4.1.1软件功能 (13)4.1.2软件应用流程 (13)4.2程序下载软件介绍 (26)4.2.1软件功能 (26)4.2.2软件应用流程 (26)4.3本章小结 (28)第5章系统程序设计 (30)5.1系统程序设计流程图 (30)5.2 PWM控制直流电动机动作程序模块详细流程图 (31)5.3程序模块详细流程图 (36)结论 (37)参考文献 (38)附录 (39)单片机课程设计题目第1章绪论1.1 本设计的意义本设计以STC89C52单片机为核心，以键盘作为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。
毕业设计(论文)基于单片机的pwm直流调速系统设计
基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位。
基于单片机的直流电机调速系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。
其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算。
系统的稳定性好，可靠性高。
直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速。
在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。
本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。
采用PID控制算法，调节PWM占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。
用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。
并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。
关键词：单片机、直流电机、PWM、PIDBased on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords：monolithic integrated circuits, a direct motor，PWM，PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计 (I)摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.1 PWM的基本原理 (18)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (27)3.1 PID控制算法原理及流程图 (27)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (32)参考文献 (34)附录................................................................................................ 错误!未定义书签。
基于单片机控制的直流电机调速系统设计
基于单片机控制的直流电机调速系统设计一、引言直流电机在工业自动化领域中广泛应用，其调速系统的设计是实现自动控制的关键。
本文将介绍一种基于单片机控制的直流电机调速系统设计方案，主要包括电机原理、硬件设计、软件设计以及实验结果与分析等内容。
二、电机原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置，其原理基于电磁感应和安培定律。
电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有恒定电流，产生磁场，而转子上带有电流，与定子的磁场互相作用，产生力矩使电机旋转。
三、硬件设计1.单片机选择在本设计中，选择了一款功能强大、性能稳定的单片机作为控制核心，例如使用ST C89C51单片机。
该单片机具有丰富的GP IO口和定时器/计数器等外设，适合进行电机控制。
2.电机驱动电路设计电机驱动电路主要包括功率电源、运放电路和驱动电路。
其中，功率电源为电机提供稳定的直流电源，运放电路用于信号放大和滤波，驱动电路则根据控制信号控制电机的转速。
3.速度测量电路设计为了实时监测电机的转速，需要设计速度测量电路。
常见的速度测量电路包括光电编码器、霍尔传感器等，通过测量转子上感应物体的变化来获得电机的转速信息。
四、软件设计1.程序框架软件设计的目标是实现对电机转速的控制和监测。
基于单片机的软件设计主要包括主程序的编写、中断服务程序的编写以及定时器的配置等。
2.控制算法常见的直流电机调速算法包括电压调速法、P WM调速法等。
根据实际需求选择合适的算法，并根据测量到的转速信号进行反馈控制，实现对电机转速的精确控制。
五、实验结果与分析设计完成后，进行实验验证。
通过设置不同的转速需求，观察电机的实际转速与设定转速的误差，并分析误差原因。
同时还可以测试电机在不同负载下的转速性能，以评估系统的稳定性和鲁棒性。
六、总结基于单片机控制的直流电机调速系统设计是实现自动控制的重要应用。
本文介绍了该系统的硬件设计和软件设计方案，并展示了实验结果。
通过系统实现电机转速的精确控制，可以广泛应用于工业自动化领域。
(完整版)基于单片机的直流电机调速系统毕业设计论文
论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对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详细的阐述。
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。
另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到AD转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。
在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。
关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算The Design of Direct Current Motor speedRegulation System Based On SCMChenliSchool of Information and EngineeringAbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and目录1. 引言 (1)1.1开发背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3研究方法 (2)2. 总体设计概述 (2)2.1总体硬件电路设计 (2)2.1.1系统总体设计框图 (2)2.1.2 8051单片机简介 (3)2.1.3单片机系统中所用其他芯片选型 (4)2.2PWM信号发生电路设计 (7)2.2.1 PWM的基本原理 (7)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (9)2.3功率放大驱动电路设计 (10)2.3.1芯片IR2110性能及特点 (10)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (11)2.4主电路设计 (11)2.4.1 延时保护电路 (11)2.4.2 主电路 (11)2.4.3 输出电压波形 (13)2.4.4系统总体电路图 (14)2.5测速发电机 (15)2.6滤波电路 (15)2.7AD转换 (15)2.7.1芯片选型 (15)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (16)3.系统软件部分的设计 (16)3.1PI 转速调节器原理图及参数计算 (16)3.2系统中的部分程序设计 (17)3.2.1主程序设计 (17)3.2.2 PI控制算法子程序设计 (18)4. 系统调试 (19)4.1软件调试 (19)4.2系统仿真 (20)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1. 引言1.1开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又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，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。
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基于单片机的直流电机调速系统设计毕业论文姓名：王芳2015.3.30目录前言 (1)1.总体设计方案 (2)（一）方案一：PWM波调速 (2)（二）方案二：晶闸管调速 (3)2.单元模块设计 (4)（一） H桥驱动电路设计方案 (4)（二）调速设计方案 (5)（三）系统硬件电路设计 (6)1.电源电路 (6)2．H桥驱动电路 (7)3．基于霍尔传感器的测速模块 (7)4．LCD显示模块 (8)（四）调速设计模块 (9)1．PWM波软件软件设计 (9)2．测速软件设计 (12)3.系统功能调试 (13)（一）调试软件介绍 (13)（二）直流电机的调速功能仿真 (14)1．调速前的波形图 (14)2．调速后的波形图 (14)（三）电机速度的测量并显示功能仿真 (15)（四）系统的电路原理图 (15)（五）系统的PCB图 (16)4.设计总结 (17)5.参考文献 (17)附录 (17)前言在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。
与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。
随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。
适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。
高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门中，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。
单片机（速度的测量计算、输入 设定及系统控制） 单片机（PID 运算控制器、 PWM 模拟发生器）电机速度采集电路 电机驱动电路 键 盘 显示器 1.总体设计方案（一）方案一：PWM 波调速采用由达林顿管组成的H 型PWM 电路（图1—1）。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H 型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM 调速技术。
我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM 脉冲的软件实现上比较方便。
且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。
图1 PWM 波调速电路其结构图如图1—2所示：图2 电机调速系统框图（二）方案二：晶闸管调速采用闸流管或汞弧整流器的离子拖动系统是最早应用静止式变流装置供电的直流电动机调速系统。
1957年，晶闸管（俗称“可控硅”）问世，到了60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，并应用于直流电动机调速系统，即晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统）。
如图1-3，VT 是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT 的控制电压c U 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压d U ，从而实现平滑调速。
晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性；晶闸管可控整流器的功率放大倍数在410以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。
在控制作用的快速性上，变流机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将大大提高系统的动态性能。
因此，在60年代到70年代，晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统）代替旋转变流机组直流电动机调速系统（G-M 系统），得到了广泛的应用。
但是由于晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难；晶闸管对过电压、过电流和过高的du dt 与di dt 都十分敏感，若超过允许值会在很短的时间内损坏器件。
另外，由谐波与无功功率引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，造成“电力公害”，因此必须添置无功补偿和谐波滤波装置。
图3 晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M 系统）兼于方案二调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案一。
2.单元模块设计（一） H桥驱动电路设计方案图2-1所示的H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机，电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。
如图1.1-1所示，要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。
根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。
图4 H桥驱动电路要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。
例如，如图2-2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）。
图5 H桥驱动电机顺时针转动图2-3所示为另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机。
当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围的箭头表示为逆时针方向）。
图6 H桥驱动电机逆时针转动（二）调速设计方案调速采用PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制，工作原理：通过产生矩形波，改变占空比，以达到调整脉宽的目的。
PWM的定义:脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。
模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。
在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。
拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。
与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。
尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。
其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。
能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。
模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。
模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。
此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。
（三）系统硬件电路设计1.电源电路（1）芯片介绍78XX,XX就代表它所输出的电压值，能降低电压4-5V电子产品中常见到的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。
故名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
有时在数字78或79后面还有一个M或L，如78M12或79L24,用来区别输出电流和封装形式等，其中78L调系列的最大输出电流为100mA，78M系列最大输出电流为1A，78系列最大输出电流为1.5A。
在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。
当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。
（2）电路原理图电源电路采用78系列芯片产生+5V、+15V。
电路图如图2-4：图7 78系列的电源电路2．H桥驱动电路基于三极管的使用机理和特性，在驱动电机中采用H桥功率驱动电路，H桥功率驱动电路可应用于步进电机、交流电机及直流电机等的驱动．永磁步进电机或混合式步进电机的励磁绕组都必须用双极性电源供电，也就是说绕组有时需正向电流，有时需反向电流，这样绕组电源需用H桥驱动。
直流电机控制使用H桥驱动电路（图2-5），当PWM1为低电平,通过对PWM2输出占空比不同的矩形波使三极管Q1、Q6同时导通Q5截止，从而实现电机正向转动以及转速的控制；同理，当PWM2为高电平,通过对PWM1输出占空比不同的矩形波使三极管Q1、Q6同时导通，Q6截止，从而实现电机反向转动以及转速的控制。
图8 H桥的电机驱动电路3．基于霍尔传感器的测速模块（1）霍尔传感器的工作原理霍尔效应：在一块半导体薄片上，其长度为l，宽度为b，厚度为d,当它被置于磁感应强度为B的磁场中，如果在它相对的两边通以控制电流I，且磁场方向与电流方向正交，则在半导体另外两边将产生一个大小与控制电流I和磁感应强度B乘积成正比的电势UH，即UH=KHIB，其中kH为霍尔元件的灵敏度。
该电势称为霍尔电势，半导体薄片就是霍尔元件。
工作原理：霍尔开关集成电路中的信号放大器将霍尔元件产生的幅值随磁场强度变化的霍尔电压UH放大后再经信号变换器、驱动器进行整形、放大后输出幅值相等、频率变化的方波信号。
信号输出端每输出一个周期的方波，代表转过了一个齿。
单位时间内输出的脉冲数N，因此可求出单位时间内的速度V＝NT。
（2）霍尔传感器的电路原理图图9 霍尔传感器的测速电路4．LCD显示模块（1）1602芯片介绍1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。
因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如'A’。