基于单片机的直流电机控制设计性实验报告
基于单片机的直流电机控制
基于单片机的直流电机控制随着科技的发展，直流电机在许多领域中的应用越来越广泛，而基于单片机的直流电机控制技术也越来越受到。
本文将介绍基于单片机的直流电机控制的基本原理、应用场景以及具体实现方法。
直流电机是一种利用直流电源供电的电机，具有调速范围广、控制精度高、响应速度快等优点。
基于单片机的直流电机控制主要是通过单片机发出的脉冲宽度调制（PWM）信号来实现的。
PWM信号是一种占空比可调的方波信号，通过调节方波信号的高电平时间和低电平时间的比例，可以控制电机的平均电压，从而调整电机的转速。
单片机输出的PWM信号通过驱动电路驱动直流电机的电枢，实现电机的调速和控制。
单片机还可以通过采集电流、电压等传感器反馈的信息，实时监测电机的运行状态，保证电机能够在安全、稳定的状态下运行。
基于单片机的直流电机控制技术可以应用于许多领域，如工业自动化、家庭用电、电动车、机器人等。
在工业自动化领域，直流电机可以用于机器设备的传动系统，如数控机床、包装机等。
通过单片机控制的直流电机，可以实现高精度的速度和位置控制，提高生产效率和产品质量。
在家庭用电领域，直流电机可以应用于家用电器、智能家居等领域。
例如，直流电机控制的电动窗帘、智能门锁等，可以实现遥控、定时开关等功能，提高生活的便利性和智能化程度。
在电动车和机器人领域，直流电机控制技术更是不可或缺。
由于电动车和机器人的运行环境复杂多变，需要直流电机具备高响应速度和大范围调速能力。
通过单片机控制的直流电机，可以实现精确的速度和位置控制，提高车辆和机器人的稳定性和灵活性。
基于单片机的直流电机控制实现主要包括以下几个步骤：直流电机的选择和计算：根据实际应用场景和负载需求，选择合适的直流电机型号和规格。
根据电机的额定电压和电流，计算出电机正常运行所需的电源参数和控制器输出参数。
单片机的选择和配置：选择满足应用需求的单片机型号，并配置相关引脚功能。
根据实际需求，可以通过单片机的输入输出口配置不同的PWM信号输出模式和控制方式。
单片机直流电机控制实训报告
单片机直流电机控制实训报告基于AT89C51单片机的直流电动机控制器设计实训报告专业：弹药工程与爆炸技术班级：弹药二班学生姓名：杨宁指导教师：佟慧艳能源与水利学院1 实训目的通过单片机实训使学生能够掌握利用Keil软件编写单片机程序，学会设计完整的单片机应用系统；依托Protues仿真平台进行单片机电子应用系统设计与仿真，使学生掌握单片机应用系统的设计技能；培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力以及实际动手能力和查阅资料能力。
2 实训任务及要求2.1 任务描述一单片机为控制核心设计一款直流电机电机控制系统，可以实现直流电机的加速、正转、反转等控制方式。
2.2 任务要求1)用AT89C51单片机实现上述任务要求；2)在Keil IDE中完成应用程序设计与编译；3)在Proteus环境中完成电路设计、调试与仿真。
3 系统硬件组成与工作原理3.1单片机的控制器与最小系统单片机的最小系统是指有单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以使单片机工作的系统，一般来说，它包括单片机、晶振电路和复位电路（如图一）。
图1 最小系统设计截图（一）控制器部分分析AT89C51（如图2）是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and ErasableRead Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。
AT89C51提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
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。
基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计
【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机（BLDC），作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机，被广泛应用于各种领域。
而采用单片机进行控制，实现对BLDC的精准控制，则成为现代工业中的热门技术。
本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨，深入剖析其原理和实现过程。
2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机，其工作原理与传统的直流电机有所不同。
它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向，而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用，实现转子的旋转运动。
3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色，它通过内置的PWM模块生成PWM波形，用于控制电机驱动器中的功率器件，同时监测电机的运行状态，并根据需要进行调整和反馈控制，实现对电机的精准控制。
4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计（1）硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时，需要考虑到电机的功率和控制要求，选择合适的单片机和电机驱动器，设计电机驱动电路以及检测装置，确保系统能够稳定可靠地工作。
（2）软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形，采用适当的控制算法（如PID控制算法），编写控制程序，实现对无刷直流电机的精准控制。
考虑到系统的实时性和稳定性，需要进行充分的软件优化和调试。
5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中，充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点，合理选择硬件和编写软件，是至关重要的。
只有系统全面、深刻地理解，才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。
6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨，从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用，到具体的硬件设计和软件设计，全面、深入地阐述了相关内容。
希望通过本文的阐述，读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。
单片机直流有刷电机系统控制实验报告
实验名称：单片机直流有刷电机系统控制实验报告实验目的：1. 了解有刷电机的工作原理和基本结构2. 掌握单片机对有刷电机进行控制的方法和技巧3. 探究单片机直流有刷电机系统的稳定性和精确控制性能实验设备：1. 单片机开发板2. 直流有刷电机3. 桥式整流器4. 电源供应器5. 逻辑分析仪6. 示波器实验过程：1. 连接单片机开发板和直流有刷电机，并通过桥式整流器和电源供应器为系统供电。
2. 编写单片机控制程序，包括PWM波输出、速度控制算法等内容。
3. 将程序下载到单片机开发板上，并通过逻辑分析仪和示波器对系统进行调试和监测。
4. 在不同工作条件下，比如负载变化、电压波动等情况下，观察系统的稳定性和控制性能。
实验结果与数据分析：1. 经过一系列实验操作，我们获得了系统在不同工况下的运行数据，包括电流、转速、PWM波形等。
2. 通过对数据的分析，我们发现系统在稳态和动态工作条件下表现出了良好的稳定性和精准性能，能够满足实际工程控制要求。
3. 我们也发现了系统在特定工况下的一些问题和不足之处，比如在低速和负载较大时的起动过程中的震动和噪音等。
结论与讨论：1. 通过本次实验，我们对单片机直流有刷电机系统的控制原理和方法有了更深入的了解，同时也掌握了一定的实际操作技能。
2. 在工程应用中，我们应该综合考虑系统的稳定性、动态性能和控制精度，进行更加系统和全面的设计和调试。
3. 我们还需要进一步研究和改进系统中存在的问题，以提高系统的整体性能和工程应用价值。
附录：实验中使用到的控制程序代码和调试数据记录表格。
在控制系统稳定性方面，我们发现在不同的负载条件下，系统的稳定性表现出了一定的差异。
在轻载条件下，系统的动态响应较快，控制精度较高；而在重载条件下，系统的动态响应速度降低，控制精度也有所下降。
这表明在实际工程应用中，需要根据具体的负载情况对于控制系统进行相应的调节和优化，以获得更好的稳定性和控制性能。
在实验过程中，我们也发现了一些值得注意的问题。
单片机---直流电机控制实验
直流电机控制实验摘要：直流电动机在交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。
而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。
如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的控制，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。
现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。
由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。
关键词：STC89C52 PWM 电机控制DC motor control experiment Summary:DC motors in transportation, machinery, textiles, aviation and other fields has been widely used. The conventional DC motor control simply control, difficult to control, not intelligent. Today, the DC motor speed control has been inseparable from the control of the microcontroller, the rapid development of microcomputer application technology to promote the development of automatic control technology, the human society entered the era of automation, microcomputer application technology and other disciplines intersect, promotion of the academic development and professional update, sparked new interdisciplinary and emerging technologies. The rapid development of modern science and technology, has changed the world, but also change the way people live. As the device small size, light weight, powerful, strong anti-interference ability, flexible control, easy to use, low cost characteristics, computer performance continues to improve, SCM applications are more widely especially control in various areas of automation and so on.Keywords: STC89C52 PWM motor control目录第1章引言 (1)1.1电机的研究意义 (1)1.2 设计方案 (1)第2章供电模块的设计 (2)2.1 集成直流稳压电源芯片LM7805的介绍 (2)2.2 供电模块的构成 (2)第3章主控制模块的设计 (3)3.1 89C52单片机的介绍 (3)3.2 89C52的主要特性和结构特点 (3)3.3 89C52的IO口介绍 (4)第4章键盘输入模块的设计 (5)4.1 键盘的电路及原理 (5)第5章显示模块的设计 (6)5.1数码管及二极管的电路及原理 (6)5.2 PWM简介 (6)第6章直流电机控制模块的设计 (7)6.1 直流电机的介绍 (7)6.2 数模转换器DAC0832 (7)第7章课程设计总结 (9)致谢 (10)参考文献 (11)附录 (12)主程序 (12)子程序 (18)第1章引言1.1电机的研究意义电气传动是现代最主要的机电能量变化形式之一，在当今社会中广泛使用着各式各样的电气传动系统。
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。
单片机控制直流电机课程设计报告
void delay(unsigned char dlylevel){
int i=50*dlylevel;
while(--i);}
此函数为带参数DLYLEVEL，约产生DLYLEVEL*400us的延时，因此一个脉冲周期可以由高电平持续时间系数hlt和低电平持续时间系数llt组成，本设计中采用的脉冲频率为25Hz，可得hlt+llt=100，占空比为hlt/(hlt+llt)，因此要实现定频调宽的调速方式，只需通过程序改变全局变量hlt，llt的值，该子程序流程图如图四。
MOV TL0,#0CH
SETB ET0 ;开定时器0
SETB EA
SETB TR0
LOOP:AJMP LOOP ;等待
AT89C51单片机功能强大，方便今后的功能扩展。通过各种方案的讨论及尝试，再经过多次的整体软硬件结合调试，不断地对系统进行优化。同时对电动机控制不是一个简单的电子控制问题，它涉及很多方面的知识。相信单片机在今后的自动控制领域中将有更广阔的应用前景。相信该系统能成功运用于直流电机转速系统的实时监控，简化控制逻辑系统，而且成本低廉、功能完整、抗干扰性能好。能成功应用于直流电机转速调节、监控、保护场合，并且监控界面友好，使用方便。能够对直流电机实行实时监控，不仅大大改善了高速运行时的稳定性，而且还实现了保护功能。
SETB P2.0
CLR P2.2
SETB GORD ;置高低电平判断位为1
MOV GAO,LEN ;置高电平初值
MOV A,#100 ;置周期总长值
SUBB A,GAO ;求低电平比例值
MOV DI,A ;存低电平比例值
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设计题目:直流电机控制电路设计
一设计目得
1掌握单片机用PWＭ实现直流电机调整得基本方法,掌握直流电机得驱动原理。
2学习模拟控制直流电机正转、反转、加速、减速得实现方法. 二设计要求
用已学得知识配合5１单片机设计一个可以正转、反转或变速运动得直流电机控制电路，并用示波器观察其模拟变化状况。
三设计思路及原理
利用单片机对PWM信号得软件实现方法.MCS一５１系列典型产品8051具有两个定时计数器。
因为PWＭ信号软件实现得核心就是单片机内部得定时器，所以通过控制定时计数器初值，从而可以实现从８051得任意输出口输出不同占空比得脉冲波形。
从而实现对直流电动机得转速控制。
.AT８9Ｃ5１得P1、0—P1、2控制直流电机得快、慢、转向,低电平有效.P3、0为PＷM波输出,P3、１为转向控制输出，Ｐ3、2为蜂鸣器。
PWM控制DC电机转速，晶振为12Ｍ,利用定时器控制产生占空比可变得PＷM波，按K1键,PＷM值增加,则占空比增加,电机转快,按K2键，PＷＭ值减少，则占空比减小，电机转慢，当PWM值增加到最大值255或者最小值1时,蜂鸣器将报警
四实验器材
DＶCＣ试验箱导线若电源等器件
PROＴＵＥS仿真软件KRＩＬ软件
五实验流程与程序
#incｌuｄe 〈 reg51、h >
sbiｔK1 =P１^０；增加键
ｓbit Ｋ2 =P１^１ ; 减少键
sbit K３ =P1^２；转向选择键
sbit PWＭＵOT =P3^０； PWM波输出ﻩﻩ
ｓbｉｔｔurn_around =P3^1 ;ﻩ转向控制输出
sbiｔ BＥEP =P3^2 ；蜂鸣器
unｓiｇned iｎｔ PWＭ；
void Ｂeep（void）;
ｖｏiｄ deｌay（ｕnｓiｇned int n）;
void main(ｖｏid)
｛
TＭOＤ=0ｘ1１；//设置T0、Ｔ1为方式1，(1６位定时器) TH0＝0 ; 65536us延时常数{ｔ=(6５536—TH)/fose／12} ﻩＴL0=０；
TＨ１=PＷＭ; //脉宽调节,高８位
ﻩ TＬ１=0；
ＥA=１;ﻩ //开总中断
ＥＴ0＝１; //开Ｔ0中断ﻩ
ET1=１；ﻩﻩ//开T1中断
ＴR0=1 ；／／T０定时允许
ｗhile（1）
{ﻩ
ｉf（K3=＝0&＆K1==1&＆K2＝＝1) // 转向
ﻩ{
tuｒn_aｒoｕnd＝!ｔurn_aｒｏund;ﻩﻩﻩﻩﻩ｝
ﻩ whiｌe（Ｋ3==0）; ／／检测K３就是否释放
ﻩｄo｛
PＷM＋+ ;
ﻩif(PWM>０xfe）//防止PWMS计数溢出ﻩﻩ{
ﻩﻩﻩＰWM=0ｘff；
ﻩﻩﻩ｝
ﻩﻩﻩif(PWM==0xｆf）Ｂeep（） ; 响
ﻩﻩｄｅlaｙ（3００0）；
｝
wｈile(K1==0＆&K2==1);
dｏ｛
ﻩPWＭ—- ;
ﻩﻩﻩﻩｉf(PWＭ<1)
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ｛
ﻩﻩﻩﻩPWＭ=１;
ﻩﻩﻩﻩﻩ｝
ﻩﻩｉf（ＰWＭ＝=1)Ｂeeｐ（) ;
ﻩﻩﻩﻩdelay(３0０0）；
｝
wｈile（K１=＝１&&K2==0）；
｝
｝
voiｄ timｅr0（）ｉnterrupｔ 1 ｕsｉｎｇ２ // 定时器０中断服务程序
｛
TR1=0 ; ﻩ //T1禁止
ﻩTH０＝0 ；/／置T0定时常数
ﻩＴL０=0 ;
TH1＝PWＭ ; //置T1定时常数
ﻩﻩTL1=0；
ﻩTR1=1 ；ﻩ/／T1允许
ﻩﻩPWMUＯT＝0 ；／/ PWM波输出0
｝
ｖoiｄ timer1（) ｉnterrｕｐｔ 3 usｉng 3 //定时器1中断服务程序
｛
ＴR１=０；ﻩ／／T1禁止ﻩ
PＷMＵOT＝1 ; //PWM波输出1
｝
void Ｂｅep（void） /／蜂鸣器子程序｛
unsigned ｃhar i；
foｒ (i=0;i<100;ｉ+＋） {
deｌay（10０）；
ＢEＥP＝！BEEP；
｝
BEEP=1；
delay（10０）;
｝
void dｅlay（ｕｎsigned int ｎ）ﻩ{
wｈile(n-－）;
｝
六Ｐroｔeuｓ仿真截图
此次试验通过仿真系统进行了仿真,按下相应得开关，可实现控制直流电机得加速、减速及转向。
八实验结论与心得
通过软件得设计及运行，实验达到了预期得结果,实现了电机得正转、反转,加速与减速设计。
设计过程中遇到了很多得问题，但就是我们没有半途而废，加深了对知识得理解，一点一点得分析.总而言之,这次课程设计让我受益匪浅。
在摸索该如何设计电路使之实现所需功能得过程中，培养了我得设计思维，增加了实际操作能力，也让深深地体会到了自己学习知识得不足之处,对于知识得理解程度不够深,自己以为明白得实际上不明白.在以后得学习过程中,我会重视这些问题，逐渐改变自己得学习习惯，不断得进步！。