直流电机调速与测速系统设计
直流电机调速与测速系统设计
【摘要】直流电机具有宽广的调速范围，平滑的无级调速特性。
利用PWM 脉冲信号的占空比决定输出到直流电机的平均电压的大小。
通过调节占空比，可以实现调节输出电压的目的，而且输出电压可以实现无级连续调节。
以AT89S51单片机为核心的直流电机调速与测速系统的设计方法，给出了系统的主电路结构，以及驱动电路设计和系统软件设计。
充分利用了单片机的优点，具有频率高、响应快的特点。
【关键词】直流电机；单片机；调速测速；PWM；占空比
直流电机是工业生产中常用的驱动设备，具有良好的起动、制动性能。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成。
控制系统的硬件部分复杂、功能单一，调试困难。
采用单片机控制系统，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。
1.基于单片机的PWM直流调速原理
PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，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技术，广泛应用在测量、功率控制与变换等许多领域中。
脉宽调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极的偏置，改变晶体管导通时间。
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。
PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
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”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压。
所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压无级连续调节。
2.调速和测速系统的主体电路设计
整个系统由输入电路、PWM调制、测速电路、驱动电路、控制部分及显示等部分组成，PWM调制选用AT89S51单片机通过软件实现频率和占空比的调节。
2.1 直流电机调速的设计方案
驱动电路用光耦隔离保护电路，控制部分由单片机和外围电路组成，实现各种控制要求，外围电路主要完成对输入信号的采集、操作、对速度进行控制，显示部分采用四位共阳数码管。
系统方框图如图1所示。
硬件方面以STC89C51单片机为核心，与复位电路、晶振电路、驱动电路，测速电路，键盘和LED显示模块构成最小系统。
软件上通过用C51语言编程产生PWM脉冲信号的输出、键盘、LED显示器的数据传输。
通过键盘调节速度档位给定值，实现按给定值跟踪，在LED显示器上显示，最后再由单片机输出PWM 脉冲信号，通过测速电路把转速反馈给CPU并且通过CPU把转速显示在LED 显示器上，从而达到想要设定的转速。
2.2 显示电路设计
LED采用动态显示方式，通过四位数码管显示电机的实际转速，方便系统的监控，系统用四位共阳数码管、采用9012三极管开关电路驱动、控制数码管的显示。
2.3 复位电路
单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当单片机系统在运行中，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。
复位电路采用上电自动复位和手动复位两种方式，C3、R21、S1组成复位电路。
2.4 时钟电路
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。
AT89系列单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。
引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。
这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。
外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。
3.直流电机驱动电路设计
从单片机直接输出的控制信号无法直接驱动12V直流电机，目前大多采用H 桥式驱动，为便于制作，驱动模块采用光电耦合器对控制电路和主电路进行隔离，达到保护作用。
U3输出PWM控制信号通过三极管反相驱动电机，实现电机的调速。
驱动电路图如图3所示。
4.测速电路设计
测速模块由U型光电开关、转盘及外围电路组成，电机转动时带动转盘转动，转盘上附有八个小孔，当转盘转动一周产生八个脉冲信号，由此可以把电机转动的物理量转换成变化的脉冲信号，经Q5开关驱动输送到单片机外部中断P3.3进行计数，实现对电机速度的监测。
测速电路如图4所示。
设计中应用了比较常见的光电测速方法来实现，其具体做法是将电机轴上固定一圆盘，在测速模块中U型光耦。
通过转盘上八个圆孔，产生脉冲信号。
电动机转到孔处时，发光二极管通过缝隙将光照射到光敏三极管上，三极管导通，
反之三极管截止。
U型光电开关与转盘的安装如图5所示：把转盘固定在电动机的转轴上，安装U型光耦，把光耦插入转盘上，用螺丝固定，转盘边要安装在U型光电开关的槽中间。
5.调速和测速系统的软件设计
系统软件采用C51语言开发，模块化设计。
定时器中断工作在16位计数方式，实现数码管显示、PWM控制。
外部中断采用负边沿触发，实现电机转速的测量。
程序流程图如图6。
6.小结
基于单片机控制直流电机的测速与调速系统设计是将输入的信号通过单片机转换后输出控制信号通过驱动电路调节直流电动机的转速，并且能实时监控直流电动机的速度。
由于采用的是PWM控制技术可以达到高精度的速度控制。
测速采用光电开关，轻松实现速度的检测，为此，所设计的直流电机的测速与调速系统应具有速度输入、检测、显示、脉宽调制、电机驱动等主要电路，以便对电机速度进行控制与显示。
参考文献
[1]邹益民.单片机C语言教程[M].北京：中国石化出版社，2009.
[2]王静霞.单片机应用技术[M].北京：电子工业出版社，2009.
[3]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例（第2版）[M].北京：电子工业出版社，2012.。
基于DSP的直流电机调速、测速系统设计
ｃ ｒ ｅ ｏ ｏ ｓ ｄ ｏ ｈ ｕ ｒ ｎｔｍ ｔ ｒ ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ＤＳＰ
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转控制 、 电机 调速 、 电机 测速 和 串 口电脑 显示 四个 功能 。
ｌ 硬 件 系 统 介 绍
硬 件 系统直接 使用 Ｄ Ｐ教学 板上 的 Ａ Ｄ转 换 电位器 ， Ｓ ／ 用输 入 电压 的 Ａ Ｄ转 换 结果 直 接控 制 Ｐ ／ ＷＭ 的输 出脉宽 ， 利用 Ｌ ９ ２ ８驱动 器驱 动电机 运转 实现 调速 。测速用 固定 在 电机 主轴上 的光码 盘 和光耦 电路
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第２ ９卷 第 ６期 ２１ ０ １年 １ ２月
青 海 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｉ ｈ ｉ ｎｖｒ ｔ（ ａ ｒ Ｓｉｎｅ ｏ ｒａ ｏ Ｑｎ ａ Ｕ ｉｅ ｉ Ｎ ｔ ｅ ｃ ｃ ） ｇ ｓｙ ｕ ｅ
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Ａｂｓｒ ｃ Ｔｏ ｒ ａ ｉｅ ｔｅ ｃ ｎ ｒ ｌｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｏ ｉ ｄ ｌｔｏ ｎ ａ ｕ ｉ ｆｄｉｅ ｔｃ ｒｅ ｔｎｏ ｔ ａ ｔ： ｅ ｌ ｈ ｏ ｔｏ ｕ ｃｉ ｆｖ ｌｃ ｔ ｍｏ ｕ ａｉｎ ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒｎｇ ｏ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ — ｚ ｏ ｙ ｔｒ ｔ ｅ ｐ ａｆ ｒ ｏ ｏ ，ｈ ｌ ｔ ｍ ｆＴＭＳ ２ Ｆ２ ７Ａ ｄ ｌＤＳ ｗａ ｓ ｄ ｔ ｖ ｌｐ ａ２ ｏ ３ ０Ｌ ４０ ｍｏ ｅ Ｐ ｓ ｕ ｅ ｏ ｄｅ ｅ ｏ ４Ｖ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｄ ｇｔｌＰＷ Ｍ ｒｎ ｉ ｌ ． ｅ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｂ ｏ ｎ ｃｅ ｏ ａ ｃ ｍｐ ｔ ｒｗｉｈ ｓｍｐ ｅ ｓ ｒａ ｏ ｔｓ ｆｗａ ｅ ｉｉａ ｐ ｃｐ ｅ Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｄ ｔ ｏ ｕ ｅ ｔ ｉ ｌ ｅ ｉｌｐ ｒ ｏｔ ｒ ． ｉ
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）
直流电机测速系统课程设计
西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。
在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。
为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。
因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。
二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。
四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。
单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。
图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。
2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。
基于单片机的直流电机调速系统的课程设计
一、总体设计概述本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。
二、直流电机调速原理根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。
但是对于直流电动机的转速，总满足下式：式中U——电压；Ra——励磁绕组本身的内阻；——每极磁通（wb ）;Ce——电势常数；Ct——转矩常数。
由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。
磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。
电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。
传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。
随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。
如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。
调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。
脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电．压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
如果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。
平均转速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。
高瑶ATMEGA直流电机测速系统设计方案
南通纺织职业技术学院毕业论文设计基于ATMEGA8直流电机测速系统设计高瑶班级：09电子信息专业：电子信息工程技术教学系：机电系指导老师：邱宏完成时间2018年9月至2018年12月目录摘要 (2)一引言 (3)1、直流电机的应用与特点 (4)2、文章的选题意义 (4)3、文章的主要内容 (4)二任务分析与方案确定 (5)1、设计的目标任务 (5)2、设计的总体方案 (5)三硬件电路设计 (6)1、电源电路 (6)2、单片机电路 (7)3、显示电路 (9)4、整体电路 (11)四软件设计 (13)1、软件设计方案 (13)2、功能模块子程序 (14)五软硬件系统调试 (21)1、硬件调试 (21)2、软件调试 (22)小结 (24)六参考文献 (26)基于ATMEGA8的直流电机调速系统的设计摘要:文章介绍了一种直流电机测速系统的设计过程，首先明确设计任务、提出了电路设计的总体方案，接着介绍硬件电路主要功能模块的作用、电路结构原理、及关键元件的选型与参数；然后是系统的软件设计，分析了软件所要实现的功能、并画出软件的方案流程图，给出了几个软件功能模块的子程序；最后是系统的调试部分，包括硬件软件调试的一般过程，并且结合本设计的具体，对开发过程中出现的一些问题现象及调试解决的过程进行了阐述。
关键词:直流电机测速ATMEGA8 MAX7219一引言1.直流电机的应用与特点直流伺服电机常常用于实现精密调速和位置控制随动系统中，在工业、国防和民用等领域内到广泛应用，特别是火炮稳定系统、舰载平台、雷达天线、机器人控制等场合。
直流电机由于具有速度控制容易, 启动、制动性能良好,平滑调速范围宽等特点, 在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础, 控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难, 阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
随着单片机技术的日新月异,使许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,不但为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,而且使系统能达到更高的性能, 从而大大降低了系统成本,有效地提高了工作效率。
直流电机闭环调速控制系统设计和实现
实验报告直流电机闭环调速控制系统设计和实现班级:姓名:学号:时间:指导老师:2012年6月一、实验目的1．了解闭环调速控制系统的构成。
2．熟悉PID 控制规律，并且用算法实现。
二、实验设备PC 机一台，TD-ACC+实验系统一套，i386EX 系统板一块三、实验原理根据上述系统方框图，硬件线路图可设计如下，图中画“○”的线需用户自行接好。
上图中，控制机算机的“DOUT0”表示386EX 的I/O 管脚P1.4，输出PWM 脉冲经驱动后控制直流电机，“IRQ7”表示386EX 内部主片8259 的7 号中断，用作测速中断。
实验中，用系统的数字量输出端口“DOUT0”来模拟产生 PMW 脉宽调制信号，构成系统的控制量，经驱动电路驱动后控制电机运转。
霍尔测速元件输出的脉冲信号记录电机转速构成反馈量。
在参数给定情况下，经PID 运算，电机可在控制量作用下，按给定转速闭环运转。
系统定时器定时1ms，作为系统采样基准时钟；测速中断用于测量电机转速。
直流电机闭环调速控制系统实验的参考程序流程图如下：四、实验步骤1．参照图 6.1-3 的流程图，编写实验程序，编译、链接。
2．按图6.1-2 接线，检查无误后开启设备电源，将编译链接好的程序装载到控制机中。
3．打开专用图形界面，运行程序，观察电机转速，分析其响应特性。
4．若不满意，改变参数：积分分离值Iband、比例系数KPP、积分系数KII、微分系数 KDD 的值后再观察其响应特性，选择一组较好的控制参数并记录下来。
5．注意：在程序调试过程中，有可能随时停止程序运行，此时DOUT0 的状态应保持上次的状态。
当DOUT0 为1 时，直流电机将停止转动；当DOUT0 为0 时，直流电机将全速转动，如果长时间让直流电机全速转动，可能会导致电机单元出现故障，所以在停止程序运行时，最好将连接DOUT0的排线拔掉或按系统复位键.五、心得体会此次实验是直流电机闭环调速控制系统的设计和实现，通过这次实验，让我了解了闭环调速控制系统的基本构成。
基于AT89S51控制的直流电机调速与测速系统设计与实现
图 ２ 前 向通 道组 成 框 图
Ｋ ： ｌ 系统启 动 ；２： Ｋ 系统 停 止 ； ３ 功 能 键 ， 择 Ｋ： 选 调 速 、 示 速度 ；４： 能 键 ， 显 Ｋ 功 当 选择在调速时 ，
路 图如 图 ３所示 ：
３ 控 制信号输 入电路分析
控 制信 号 的作 用 是 对 电机 的速 度 进 行 调 节 及
显 示 ， 由六 个 按 键 开 关 组 成 ， 现 系 统 功 能 的控 它 实
ｌ ＾ ｊ４ ５ ６ Ｚ＾ ，ｇ
１ Ｒ３ ２ｋ Ａ ６
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ＵＩ Ｔ Ｐ ｌ Ｌ ５
第一作者简介 ： 张文初 （９ ｌ ） 男 ， １７ 一 ， 湖南攸县人 ， 师 ， 讲 研究方 向 ：
应 用 电 子学 。
３ ３期
张文初 ， ： 等 基于 Ａ ８ ￥ １ Ｔ ９ ５ 控制 的直流电机调速与测 速系统设计 与实现
８ ７ １９
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图 １ 系统 电路 图
第 １ １卷
第３期 ３
２１年 １ ０１ １月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ１ １ Ｎｏ ３ ＮＯ ．１ ．３ Ｖ．２ ０１１
１７ — １ １ （ ０ １ ３ —１８０ ６ １ ８ ５ ２ １ ） ３８ ７ —４
Ｓ ｉｎ ｅＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
出电压在 工作条 件 变化 时 保 持恒 定 ， 利 用 微处 理 是 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 。
日新 月异 ， 使得许 多 控 制 功 能及 算 法 可 以采 用 软 件 技术来 完成 ， 直流 电动 机 的控 制 提 供 了更 大 的灵 为 活性 ， 并使 系统 能 达到 更 高 的性 能 。采 用单 片 机 构 成 控制 系统 ， 以节 约 人 力 资 源 和 降低 系 统 成 本 ， 可 从 而有效 的提 高工作 效率 ¨。 。本 文设计 的系 统能 ＿Ｊ
直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统课程设计
电力拖动课程设计题目：直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统姓名：学号：班级：指导老师：课程评分：日期目录一、设计目标与技术参数二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计（二）桥式可逆PWM变换器的工作原理（三）双闭环调速系统的静特性分析（四）双闭环调速系统的稳态框图（五）双闭环调速系统的硬件电路（六）泵升电压限制（七）主电路参数计算和元件选择（八）调节器参数计算三、仿真（一）仿真原理（含建模及参数）（二）重要仿真结果（目的为验证设计参数的正确性）四、结论参考文献附录1：调速系统总图附录2：调速系统仿真图一、设计目标与技术参数直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下：额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min；电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s；电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01V*min/r；允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；电流超调量：σi≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R0=4KΩ；晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。
PWM变换器的放大系数：K S=20。
二、设计基本原理（一）调速系统的总体设计在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。
但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。
这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。
如图2-1所示。
图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。
课程设计实验报告-直流电机测速 (1)
直流电机测速摘要设计一种直流电机调速系统，以STC89C52 为控制核心，通过ULN2003 驱动电机，使用ST151 测量转速，实现了按键输入、电机驱动、转速控制、转速显示等功能。
关键词：直流电机, 80C51, ULN2003, 转速控制第一章题目描述直流小电机调速系统：采用单片机、ul n2003 为主要器件，设计直流电机调速系统，实现电机速度开环可调。
要求：1、电机速度分30r /m、60r /m、100r /m共3 档；2、通过按选择速度；3、检测并显示各档速度。
所需器件：实验板（中号）、直流电机、STC89C52、电容（30pFⅹ2、10uF ⅹ2）、数码管（共阳、四位一体）、晶振（12M H z ）、小按键（4 个）、ST151、电阻、发光二极管等。
第二章方案论述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的 PW M波，最终在 U LN2003 的驱动下电机转速发生改变。
通过 ST151 传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。
在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0 作为计数器，计数ST151 产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。
第三章硬件部分设计系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。
在硬件搭建前，先通过Pr ot eus Pr o 7. 5 进行硬件仿真实现。
1. 时钟电路系统采用12M 晶振与两个30pF 电容组成震荡电路，接STC89C52 的 XTAL1 与 XTAL2 引脚，为微控制器提供时钟源2. 按键电路四个按键分别控制电机的不同转速，即控制 PW M波高电平的占空比，以实现电机的速度控制，采用开环控制方法，不是十分精确，但控制简单，易实现，代码编写简单3. 显示部分系统采用4 位共阴极数码管实现转速显示。
数码管的位选端1~4 分别接STC89C52 的P2. 0~P2. 3 管脚，端选段A~G与 D P分别接 STC89C52 的 P0. 0~P0. 7 管脚。
直流电机调速系统课程设计报告指导书
直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。
2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。
3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。
4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。
5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。
5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。
在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。
实验系统的组成原理图如图5-1所示。
图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。
调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。
(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。