基于PIC的直流电动机PWM调速控制系统设计论文
基于单片机控制的直流电机PWM调速系统设计
图 ４ ｝１桥 驱 动 模 块
三 、系统 软 件 设 计 （一 ）程 序 设 计 方 案 本 系 统 采 用 Ａｔ８９Ｃ５２作 为 核 心 控 制 芯 片 ，ｍ ＰＷＭ 倩 号发 ，ｔ三电 路 产 生 ＰＷＭ 信 号 ，驱 动 直 流 电 ｆＪ【， 流 电 机 驱 动 装 ｒ电 机 轴 上 的 霍 尔 传 感 器 来 埘 电 机 转 动 的 转 数 通 过 算 法 测 戢转 速 通 过 按 键 电路 ，信 输 入 进 单 片 机 ，然 从 单 片 机 通 过 驱 动 电 路 使 电 机 转 动 ，电 机 有 磁 铁 一 段 转 刮 霍 尔 传 感 器 时 ， 电 改 变 而 产 生 信 ＿口 送 人 片 机 ， 电 机冉 把 信 通 过 数
２０１ ８ 年 第 １ ７ 卷 第 ４ 期
基 于单 片机 控制 的直流 电机 ＰＷＭ调速 系统设计
口 李 玮
【内容摘 要】直流 电机在机 器人控 制 、无人机设计等项 目开发 中应 用广泛 ．对于直流 电动 机的控制 方法有很 多种 ．．本文主要 针 对 直流 电动 机 的 脉 宽 调 制 （ＰＷＭ）调 速 方 式进 行 探 讨 研 究 及 设 计 ，从 而 对 电 动 机 的 转 速 快 慢 等 方 面 进 行 精 确 的 控 制 。 采 用 ＰＷＭ 方 式控 制 电 机 时 ，其 特 点是 间 断性 地 向 ｔ乜机供 电 ，以 不 同 的 频 率 形 成 方 波 脉 冲 对 电 动 机 供 电 ，不 同
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图 １ 系 统 组 成
二 、硬 件 结构 组成 水 系统 的 硬 件 组 成 部 分 １三嘤 柯 单 片机 、 求 模 块 、Ｈ 侨 驱 动 电 路 、诬 尔 传 感 器 、按 键 卡Ｉ！块 等 硬 件 结 构 组 成 恢 ６史件 系 统 可以 通 过 片 机 控 制 ，Ｈ桥 驱 动 电 路 对 电 机 进 行 厅 向 和 速 度 的 控 制 ，通 过 霍 尔 传 感 计 ｌ、Ｊ，前 的 电 机 转 速 ，通 过 撼 ，Ｊ＝：模块 ，Ｊ … 、【， 的 电 机 状 态 ，迎 过 按 键 模 块 对 ，』的 电 ｆ』【 状 态 进 行 捌 （一 ）单 片机 核 心 控 制 板 主 控 板 巾 ＡＴ８９Ｃ５２ 片 机 、 时 钟 和复 化 电路 以 硬 外 围 接 【ｌｌ１电 路 组 成 ，其 ＩＩ１ 片 机 的 Ｐ０ ¨川 来 控 制 数 码 管 的段 选 ，Ｉ）２ ｆ＝＿１的 低 四 位 州 来 控 制 数 码 管 的 化 选 ，ｌ １【Ｉ外 接 按 键 ，Ｐ３ ¨ 的 ．５引 脚 用 来 进 行 ｊ霍 尔 传 感 器 十１Ｉ连 电 路 如 ２所 ，Ｊｊ （二 ）显 示 模 块 、显爪 ｆ５ｌ块 曼 Ｊｌ｝ｊ于 示 前 的 流 电
PWM控制直流调速系统设计论文
PWM控制直流调速系统设计论文摘要：本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统，该系统可以实现对直流电机的精确控制和调速。
文章首先介绍了直流调速系统的基本原理和PWM技术的工作原理，然后详细描述了系统的电路设计和参数设置，最后进行了仿真实验和实际测试，结果表明该系统具有良好的稳定性和可靠性。
关键词：PWM技术；直流电机；调速系统；电路设计一、引言直流电机在工业生产中具有广泛的应用，其调速系统一直是研究的热点。
PWM（Pulse Width Modulation）技术是一种常用的电力控制方法，可以实现对电机的精确控制和调速。
本文基于PWM技术设计了一种直流调速系统，具有简单的电路结构和高效的控制性能。
二、直流电机调速系统原理直流电机调速系统通常由电源模块、PWM控制模块和电机驱动模块三部分组成。
电源模块主要负责提供给电机所需的直流电源，PWM控制模块用来控制电机的启停和调速，电机驱动模块则将PWM信号转换为电机驱动信号，从而实现对电机的调速。
PWM技术是一种通过改变电平时间比来控制电机的功率输出的方法，其基本原理是将输入的模拟信号通过数字处理器进行数字化调制，然后由功率放大器输出给电机驱动电路。
通过调节PWM信号的占空比，可以实现对电机速度的精确控制。
三、直流调速系统设计1.电路设计2.参数设置在系统设计过程中，需要根据电机的额定功率和转速来设置PWM控制模块的参数。
一般来说，PWM的频率应该足够高，以避免电机噪音和震动，占空比也应该在合适的范围内，以确保电机稳定运行。
四、仿真实验与实际测试为了验证系统设计的有效性，本文进行了仿真实验和实际测试。
在仿真实验中，通过软件模拟电路的工作状态，并观察系统的性能表现。
在实际测试中，将系统连接到直流电机上，并进行调速实验。
实验结果表明，系统设计具有良好的稳定性和可靠性，能够实现对直流电机的精确控制和调速。
通过调节PWM的占空比，可以实现电机的平稳启停和速度调节，满足不同应用场景的要求。
基于单片机的直流电机PWM调速控制(文献综述,,,)
本科毕业论文(设计)文献综述题目:直流电机调速的研究现状及发展趋势姓名:杨林学院（部）:信息与工程学院专业:生物医学工程班级:生物医学工程 1 班学号: 0903030027 指导教师:张鑫职称:2012年10月25日直流电机调速的研究现状及发展趋势摘要：本文阐述了直流电机调速控制系统的发展情况，首先包括各种直流电机的调速方式介绍，再到从单一的调速加入单片机的控制、转速的采集和显示器显示转速等方式来实现实时调控，以及国内外各个高校及专业人员就自己擅长的方面进行探索并取得一定的研究成果。
其次具体讲述了各种调速调速系统中的一些关键模块，如：单片机控制、PWM脉冲如何产生、如何改变PWM脉冲占空比调速、如何改变电阻调速、如何采集转速和显示等等，最后浅谈一下各模块中的优异和可以采取的改进方法，以及当下比较适宜的处理办法。
关键词：单片机；调速；直流电机Dc motor speed regulating research situation anddevelopment trendAbstract: this paper describes the situation of the DC motor speed regulation control system development , Firstly , it includes all kinds of the DC motor speed control mode is introduced,and then from a single speed to join MCU control, the speed of the acquisition .The display shows speed, and other ways to realize real-time control, and domestic and foreign various colleges and universities and professional personnel is good at aspects of exploration and obtained a certain research results. Secondly, the paper specificly say about all kinds of speed governing system of some key modules, such as: MCU control, how to PWM pulse produce, and how to change the PWM pulse duty ratio control, how to change the resistance of motor speed, how to gather the speed and display, and so on,.Finally talk about how each module of the excellent and can take improvement methods, as well as the suitable processing method.Keywords: MCU; Speed control; Dc motor引言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，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。
(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。
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。
简述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。
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。
基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统
业高等专科学校学报 , 2001( 4) . [ 5] 李学海 . PIC 单片机实 用教程 - 提 高篇 [ M] . 北 京 : 北 京 航空航天出版社 , 2002.
4
结
论
运用 PIC16F877 单片机的 PWM 信号通过 L298
表 1 L298 控制信号与直流电机转向关系表 ENA( B) IN1( 3) H L 同 IN2( IN4) X IN2( 4) L H 同 IN1( IN3) X 电机 运转 正传 反转 快速 停止 自由 停止
( 5) 启用定时器 TMR2
( 6) 设置定时器 TMR2 的预分频值 ( = 16)
收稿日期 : 2004- 09- 24 修订日期 : 2004- 10- 09
作者简介 : 张红娟 ( 1977- ) , 女 , 山东烟台人 , 上海大学机电工程与自动化学院硕士研究生 , 研究方向是机电一体化及机器人技术。
机电工程 2005 年 第 22 卷 第 2 期
M echanical & Electrical Engineering Magazine Vol. 22
2
硬件电路设计
控制系统结构框图 如图 1 所 示。在电 机控制
中 , 为提高系统的抗干扰性 , 在单片机电路和电机驱 动放大电路之 间用光电耦合 器 ( TLP521) 实现电气 隔离。
图 1 控制系统 结构框图
高 8 位参数和低 8 位参数控制高电平持续时间 ( 脉宽 ) 。其取值范围受周期参数限制。低 2 位参数 可以用来微调电机转速。由实验得出: 上述两参数 的合理设置还受直流电机启动 电压和承受载 荷的 影响。 ( 4) 设定 CCP1 模块管脚 ( RC2) 为输出状态 BANKSEL TRISC BCF TRISC, 2 BANKSEL T2CON BSF T2CON, 2 BANKSEL T2CON BSF T2CON, 1 BSF T2CON, 0 BANKSEL CCP1CON BSF CCP1CON, 2 BSF CCP1CON, 3 PWM 信号的两个重要参数是周期和脉宽, 下面 给出了 PWM 周期和脉宽的计算公式 : PWM 波形周期 = ( 周期参数 + 1) 钟周期 TMR2 预分频值 4 系统时 ; 选择寄存器 TRISC ; TRISC 第二位清零 ; 选择寄存器 T2CON ; 寄存器 T2CON 第二位置 1 ; 选择寄存器 T2CON ; 寄存器 T2CON 第一位置 1 ; 寄存器 T2CON 第零位置 1
基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统
基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统
张红娟;李维
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2005(022)002
【摘要】介绍了基于PIC16F877单片机构成的直流电机调速系统,电机控制芯片采用了L298芯片,该系统使用光电编码器作为检测传感器,通过PWM的输出信号实现对直流电机的调速.同时介绍PIC16F877单片机中与PWM相关的寄存器设置,给出硬件电路和控制程序的简要设计.
【总页数】3页(P10-12)
【作者】张红娟;李维
【作者单位】上海大学,机电工程与自动化学院,上海,200072;上海大学,机电工程与自动化学院,上海,200072
【正文语种】中文
【中图分类】TM3
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1.基于PIC16系列单片机的直流电机调速系统 [J], 钟建英
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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。
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。
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基于PIC18F458的直流电动机PWM调速控制系统设计摘要：当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。
长期以来，直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。
它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。
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。
本文设计是一套基于PIC单片机的直流电机控制器，作为其配套的试验装置。
论文根据系统的要求完成了整体方案设计和系统选型，针对所设计的控制方案对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。
硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以PIC16F458单片机为核心的硬件构成，对键盘电路、测量电路、显示电路等作了详细阐述;软件部分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图。
论述了软件的设计思想和方法;实现了对直流电动机转动参数的设置、启动、停止、加速、减速和显示等功能。
利用PIC系列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。
针对直流电机运行环境恶劣、干扰严重的特点，从系统的硬件设计、软件设计等多方面进行抗干扰的综合考虑，并利用多种软件和硬件技术来提高和改善系统的抗干扰能力，有效地提高了系统的可靠性和实用性。
关键词:直流电机，PIC单片机，速度控制Abstract Nowadays，automatic control systems have been widely used and developed in Every aspect of life. As the artery in the area of electric drive systems DC drives become more and more important in modem Production. For a long time，DC motor has Possessed the main role in the area of electric drive because of its neatly adjustment, simple method and smooth timing in a wide range，besides，its control Performance excellent. DC motor is widely used on the automatic equipments，such as CNC and industrial robot. As the scale of Production becomes larger and larger，the demand and requirements become higher and higher ,so the research on improving the DC controlling system behavior has important sense.This design is a system of DC motor multiple speeds Based on PIC MCU is designed，as its necessary test equipment. It finished the total Project design of system and model selection .The hard ware and software design of the system according to the Preceding solutions are discussed detailed. For the hardware Part after a dissertation on the whole design，the core hardware of the controlsystem is the PIC MCU，the Paper introduced the details of some hardware Problem，including input circuit of keyboard，measure circuit，display circuit and so on .The method of software Planning for it is also discussed. For the software Part，with the Introduction of modular design concept some Procedure flow charts of main Program subroutine are offered. The Paper designs the software which achieves the functions，such as install Parameters，download Parameters，startup，stop accelerate and decelerate. This new family of PIC enables cost-effective design of controllers for DC motors which can fulfill more conditions，consisting of fewer system component，lower system cost and increased Performances.Aiming at the characteristic of bed environment and serious disturbance，many kinds of software and hardware technology are applied to improve systematic anti-interference ability，which comprehensively improve systematic dependability and Practicability.It has been Proved by experiments that this system can make the high Precise and multiple speed motor control come true. Stepping out the Performance index is realize Now this system has been Put into experiment.Keywords DC Motor ; PICMCU，Speeds Control1 绪论1.1 引言当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航天航空、医疗卫生、商务与办公设备、还是在日常生活中的家用电器都大量使用着各式各样的电气传动系统，其中许多系统有调速的要求:如车辆、电梯、机床、造纸机械等等。
为了满足运行、生产、工艺的要求往往需要对另一类设备如风机、水泵等进行控制:为了减少运行损耗，节约电能也需要对电机进行调速。
电机调速系统由控制部分、功率部分和电动机三大要素组成一个有机整体。
各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电机调速系统。
三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。
首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。
同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。
以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。
直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
随着微控制器尤其是脉宽调制PWM 专门控制芯片的飞速发展, 其对电机控制方面的应用起了很重要的作用, 为设计性能更高的直流控制系统提供了基础。
本文对基于PIC 单片机的直流电机PWM 调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了单闭环直流PWM调速系统的数学模型。
用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨。
在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速闭环调速系统的控制。
在微机控制方面，讨论了显示、PWM、光电编码盘测速的原理,并给出了软、硬件实现方案。
该方案以驱动芯片与一些外围电路。
通过实时测试，调节电动机的转速，此调速系统可获得快速、精确的调速效果。
1.2 直流电机调速系统的发展直流电气传动系统中需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。
这种方法简单易行，设备制造方便，价格低廉。
但缺点是效率低、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。
第二，三十年代末，出现了发电机—电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等。
特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反馈给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。
但发电机—电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积设备较多、体积大、费用高、效率低、安装需要地基、运行有噪声、维修困难等。
第三，自出现汞弧变流器后，利用汞弧变流器代替上述发电机—电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。
特别是它的系统快速响应性是发电机—电动机系统不能比拟的。
但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。
第四，1957年，世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。