直流电机正反转、正反转加速课程设计
1、直流电机正反转及调速设计报告
本章介绍了直流电机的特点及其发展概况，然后介绍了直流电机在工业控制等领域中的具体应用，同时阐述了直流电机控制中有待研究的问题。并在此基础之上介绍了本课题的选题背景和意义，最后列出了本文研究的主要内容及全文的结构安排。
1.1直流电动机控制的发展历史及研究现状
1.1.1直流电动机控制的发展历史
常用的控制直流电动机有以下几种: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、机械特性软、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，因而体积大，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。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。[14]
课程设计--直流电机调速控制系统设计
课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (3)一、直流电动机的工作原理 (4)二、直流电动机的结构 (5)三、直流电动机的分类 (6)四、电动机的机械特性 (7)五、他励直流电动机起动 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，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。
直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。
改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。
PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。
直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。
随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。
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。
直流电机调速控制系统课程设计
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。
电动机的运转状态通过数码管显示出来。
电动机所处速度级以速度档级数显示。
正转时最高位显示“三” ，其它三位为电机转速；反转时最高位显示“F ”，其它三位为电机转速。
每次电动机启动后开始显示，停止时数码管显示出“0000”。
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 电路由复合体管组成H 型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。
4个二极管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电流和晶体管上的电流过大的保护作用。
在实验中的控制系统电压统一为5v 电源，因此若复合管基极由控制系统直接控制，则控制电压最高为5V ，再加上三极管本身压降，加到电动机两端的电压就只有4V 左右，严重减弱了电动机的驱动力。
基于上述考虑，我们运用了TLP521-2光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。
输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流；电动机驱动部分通过外接12V 电源驱动。
这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得到了大大的增强。
在电动机驱动信号方面，我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。
单片机 PWM 电机驱动数码管显示 按键控制脉冲频率对电动机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带带负载能力差脉冲频率低则反之。
经实验发现，当电动机转动平稳，但加负载后，速度下降明显，低速时甚至会停转；脉冲频率在10Hz以下，电动机转动有明显跳动现象。
而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。
试验三 直流电机正反转调速实验
试验三直流电机正反转调速实验
一．试验目的：
1. 学习如何控制直流电机，掌握DSP事件管理器利用通用定时器产生PWM波形来控制直流电机的方法。
2. 掌握驱动直流电机的硬件电路设计思路和方法以及如何应用数字逻辑控制避免出现由功率器件同时导通而产生的击穿现象。
3. 仔细阅读实验源程序，掌握应用C语言在CCS开发环境下，设计基于DSP2812芯片的直流电机驱动控制程序。
二．实验内容：
利用DSP的事件管理器（EV）的通用定时器1和通用定时器2产生PWM波形控制DCM的速度。
用按键控制速度大小的改变和电机的转动方向。
（EV实验：用事件管理器的通用定时器产生PWM信号实验）
三．硬件连接：
1．实验模块(D DCM)与控制模块(A DSP SECTION)的线路连接：POS1(J20) T1(J36)
POS2(J20) T2(J36)
KEY BOARD A DSP SECTION
K1(J21) PWM5(J36)
K2(J21) PWM2(J36)
K3(J21) PWM3(J36)
K4(J21) PWM4(J36)
2．通过用跳线头短接J30（D DCM）的VCC和DCMVCC为DCM 模块供电。
3．用跳线头短接J61（A DSP SECTION)的GND和1DIR以及J62（A DSP SECTION)的GND和2DIR，将A DSP SECTION模块的缓冲设为输出。
四．实验现象：
实现电机的正转、反转、加速和减速。
课程设计报告之直流电机控制(C语言版)
单片机课程设计学院：电气与信息工程学院班级：07级电气工程及其自动化3班设计者：设计名称:直流电机调速指导老师：张志文教授目录一. 课程设计题目及其实现目标 (3)二. 设计原理图 (4)三. 设计原理及其实现方法 (5)四. 流程图 (6)五. 程序清单 (7)六.课程设计心得 (13)一. 课程设计题目及其实现目标课程设计题目：直流电机调速实现的目标1）.通过键盘改变脉冲的占空比从而达到改变转速使得电机转速从高到低，从低到高2）.通过改变pwm的极性从而改变电机的转向，实现正反转3）.能够通过数码显示管显示电机的转速和电机的转向4）.通过启动键唯一启动电机，从而达到防止电机误启动的目的5）.能够通过键盘快速达到电机预先设定的速度和转向备注：由于没有传感器，所以本课程设计中没有设计测速模块，所显示的速度为理论速度，并非电机的实际转速二. 设计原理图注：本原理图采用proteus绘制三. 设计原理及其实现方法1. 速度调节的实现通过控制L298的使能端“允许”或者“禁止”，通过改变a （脉冲宽度）的值，从而达到控制PWM脉冲宽度调节电机转速的目的2. 转向的控制通过L298中的H桥，从AT89C51中的P1_6和P1_7输出控制信号控制BJT的基极电压，控制L298中H桥的BJT通断，从而达到控制电机转向的目的附：A. L298的原理图B.本设计所需要芯片以及作用AT89C51：单片机L298：控制电机驱动和转向74L408：四与门芯片8255A：用于扩展51端口，作显示用2803：显示缓冲用MAX239：串口通讯芯片四. 流程图五.程序清单#include<at89x51.h>#include<motor_ctr.h>#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#define PA XBYTE[0x1FFF] //A口地址;#define PB XBYTE[0x3FFF] //B口地址;#define PC XBYTE[0x5FFF] //C口地址;#define CON XBYTE[0x7FFF] //*控制字地*/ ;uchar key=0; //定义key为全局变量uint a=100;uchar n=5; //单次增加的步长，用于输出脉冲占空比控制uint k1=0,mn=10; //设置mn为转向标志位uchar bai,shi,ge;uint seg_code[11]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x98,0xff}; //0~9的七段显示代码; /*THE MAIN PROCESS*/void main(){CON=0x80;P1_5=0; //使电机停转;TMOD=0x15; //定时器1工作在模式1TH1=0xFF; //定时器1的溢出中断时间为50ms；TL1=0xb0;ET1=1;TR1=1;while(1){key=GetKey();/*case 1~case 9是预先设定的速度，方便电机直接调节到该速度，避免通过’+’键调节*/ switch(key){ case '1': { a=10;break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110;break; }case '8': { a=130;break; }case '9': { a=150;break; }case '+': { P1_4=0;control();break; } //电机加速case '-': { control(); break;} //’-‘代表减速case '=': { P1_7=0; P1_6=1; mn=0;control(); break;} //电机顺时针转case 'c': { P1_7=1; P1_6=0; mn=1;control() ; break;} //逆时针转case '/': { control();} //‘/‘键按下时，电机开始转动default: break; //不影响电机运行}}}/*THE END OF MAIN PROCESS*//*THE INTERRUPTION FUNCTION*/void time()interrupt 3 //中断号为3，即是定时器1溢出中断{ //此处是计时50ms中断一次TR1=0; //此函数用于显示速度k1+=TL0;display(a/100,a%100/10,a%10,mn);/*if(count==51){sprintf(s,"%04d",k1%1000); //注意sprintf的用法；//确保有四位输出count=1;k1=0;}display(a,bai,shi,ge); */TH1=0x3c;TL1=0xb0;TH0=0x00;TL0=0x00;TR1=1;}/* THE INTERRUPTION FUNCTION *//*THE GETKEY FUNCTION WHICH W AS USED TO GET THE INFORMA TION FROM THE KEY *//*行信号从P1口的低四位读进，列信号从P2口的高四位读进*/uchar GetKey(){P1_0=0;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=1;P2_0=1;P2_1=1;P2_2=1;P2_3=1;_nop_();_nop_(); // 适当的延时以便消除抖动if(!P2_0)return '7';if(!P2_1)return '8';if(!P2_2)return '9';if(!P2_3)return '/';P1_0=1;P1_1=0;P1_2=1;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '4';if(!P2_1)return '5';if(!P2_2)return '6';if(!P2_3){P1_4=0;return '*'; }P1_0=1;P1_1=1;P1_2=0;P1_3=1;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return '1';if(!P2_1)return '2';if(!P2_2)return '3';if(!P2_3)return '-';P1_0=1;P1_1=1;P1_2=1;P1_3=0;_nop_();_nop_();if(!P2_0)return 'c';if(!P2_1){P1_4=0;return '0'; } // P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动if(!P2_2)return '=';if(!P2_3)return '+';return 0;}/*延时程序*//*THE DELAY FUNCTION*/void delay(uint i){uint j,k;for(;i>0;i--)for(j=10;j>0;j--)for(k=10;k>0;k--);}/*THE DISPLAY FUNCTION*/void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn){PB=0x08; //0000 1000PA=seg_code[ge];delay(2);PB=0x04;//0000 0100PA=seg_code[shi];delay(2);PB=0x02;//0000 0010PA=seg_code[bai];delay(2);PB=0x01;//0000 0001PA=seg_code[mn];delay(2); //注意这儿的延时越短越好，应为处理终端的时间越短，对电机// 的实时性显示就越好；}/*THE CONTROL FUNCTION*//*由于参数a 是一个全局变量，代表着脉冲的占空比，每次调用函数时;必须注意参数a 值;*//* 如果按键为‘-’，‘+’（加速减速）以及‘c'，’=‘（正转反转）时，不需跳出循环，按其他键时，需要跳出循环，必须需要重新设置占空比*//* P1_4和P1_5脚通过一个“与”门用来防止误启动*/void control(){EA=1;while(1){if(a>=150)a=150; //设置了a 的最大值，限定了电机的最高速度if(a<=10)a=10; // 设置了a 的最小值，限定了电机的最高速度P1_5=1; // 与P1_4信号形成控制L298的控制信号达到控制转速的目的delay(a); // 调用延时，形成脉宽的调节P1_5=0; //电机逐渐停转;delay(160-a);/*以下的程序改变a 的值达到改变脉冲宽度的目的*/key=GetKey();if(key=='-') // 减速a=a-n;else if(key=='+'){a=a+n;} // 加速else if(key=='=') // 如果按下’=‘键，则电机顺时针转;{P1_6=1;P1_7=0;mn=0;}else if(key=='c') //反转{ P1_7=1;P1_6=0;P1_4=1;mn=1;}else if(key=='*'||key=='0') //如果按下停止键’*‘或者’0’;{ P1_5=0;P1_4=1; //ENA=0（P1_5=0）电机停转;break;}else if(key!=0) //如果没有按键按下，则继续在此while循环中运行{switch(key){case '1': { a=10; break; }case '2': { a=25; break; }case '3': { a=40; break; }case '4': { a=55; break; }case '5': { a=70; break; }case '6': { a=90; break; }case '7': { a=110; break; }case '8': { a=130; break; }case '9': { a=150; break; }default : break ;}}}EA=1;}附：motor_ctr.h FILEtypedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint ;extern uchar GetKey();extern void delay(uint i);extern void control();void display(uchar bai,uchar shi,uchar ge ,uint mn);六.课程设计心得两周的课程设计结束了，总得算来，这两周的课程设计体会颇多。
课程设计电动机正反转
课程设计电动机正反转一、教学目标本课程的学习目标主要包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
通过学习，学生将掌握电动机正反转的基本原理和操作方法，了解电动机在实际应用中的重要性。
具体目标如下：1.知识目标：•了解电动机的构造和原理；•掌握电动机正反转的物理意义和实现方法；•掌握电动机的启动、停止和调速方法。
2.技能目标：•能够运用所学知识分析和解决电动机正反转问题；•能够熟练操作电动机，实现正反转控制；•能够进行电动机故障排除和维护。
3.情感态度价值观目标：•培养学生对科学的兴趣和好奇心，激发学生主动探索的精神；•培养学生的团队合作意识和沟通能力，提高学生解决实际问题的能力；•培养学生对电动机技术的应用和创新的意识，培养学生的创新思维和创造力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括电动机的原理、电动机的正反转控制方法和电动机的操作维护。
具体安排如下：1.电动机的原理：•电动机的构造和工作原理；•电动机的类型和特点；•电动机的性能指标和参数。
2.电动机的正反转控制方法：•电动机的正反转控制原理；•电动机的正反转控制电路；•电动机的正反转控制方法的应用。
3.电动机的操作维护：•电动机的启动、停止和调速方法；•电动机的故障排除和维护方法；•电动机的操作注意事项和安全要求。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，向学生传授电动机的基本原理和操作方法，引导学生理解和掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行小组讨论，鼓励学生提出问题、分享观点，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解电动机正反转控制方法在实际应用中的具体运用，提高学生解决问题的能力。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作电动机，进行正反转实验，增强学生的实践能力和创新思维。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程要求的教材，为学生提供系统性的学习材料；2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资源和拓展知识；3.多媒体资料：制作多媒体课件和教学视频，以图文并茂的形式展示电动机正反转的相关知识，提高学生的学习兴趣和理解能力；4.实验设备：提供电动机实验设备，让学生能够亲自动手操作电动机，进行正反转实验，增强学生的实践能力和创新思维。
单片机控制的直流电机正反转和加速减速C程序
单片机控制的直流电机正反转和加速减速C程序简介本文档旨在向读者介绍如何使用单片机控制直流电机实现正反转和加速减速功能的C程序。
程序实现正反转控制以下是控制直流电机正反转的C程序示例：include <avr/io.h>void motor_forward(){// 设置引脚控制直流电机正转}void motor_reverse(){// 设置引脚控制直流电机反转}int main(){// 初始化单片机引脚设置和其他必要的配置while (1){// 检测是否需要正转或反转，根据需要调用motor_forward()或motor_reverse()函数}return 0;}加速减速控制以下是控制直流电机加速减速的C程序示例：include <avr/io.h>void motor_speed_up(){// 调整引脚控制直流电机的占空比以加速电机转速}void motor_slow_down(){// 调整引脚控制直流电机的占空比以减速电机转速}int main(){// 初始化单片机引脚设置和其他必要的配置while (1){// 检测是否需要加速或减速，根据需要调用motor_speed_up()或motor_slow_down()函数}return 0;}结论通过上述示例程序，我们可以实现通过单片机控制直流电机的正反转和加速减速功能。
读者可以根据实际需求进行相应的参数调整和功能扩展。
请注意，上述示例程序仅为演示目的，具体的引脚配置和控制方式需根据实际硬件和单片机型号进行调整。
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湖南涉外经济学院课程设计报告课程名称：专业综合课程设计报告题目：电机控制系统设计学生姓名：所在学院：专业班级：学生学号：指导教师：2015年1月3日课程设计任务书直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。
直流电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。
与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的起动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和起动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
在工业领域直流电动机仍占有一席之地。
因此有必要了解直流电动的运行特性。
关键词：直流电动机；发电机；调速；频率一、概述 (1)二、直流电机的工作原理 (2)三、直流电动机的结构 (3)1．定子 (3)2．转子 (3)四、电动机机械特征 (4)五、P W M调速原理 (5)1．PWM调速方法 (5)2．PWM实现方式 (6)六、总原理图及元器件清单 (8)七、结论与心得 (10)八、参考文献 (10)一、概述用单片机空中直流电机时，需要加驱动电路，为直流电机提供足够大的驱动电流使用不同的直流电机，其驱动电流也不同，我们要根据实际需求选择合适的驱动电路，通常有以下几种驱动电路：三极管电路放大驱动电路、电机专用驱动电路模块和达林顿驱动器等。
如果是驱动单个电机，并且电机的驱动电流不大时，我们可用三级管搭建驱动电路，不过这样要稍微麻烦些。
如果电机所需要的驱动电电流较大，可直接选用市场上现成的电机专用驱动模块，这种模块接口简单，操作方便，并可为电机提供较大的驱动电流，不过它的价格要贵一些。
我们控制电机主要是控制他的PWM它是按一定规律改变脉冲序列的脉冲宽度，以以调节输出量和波形的一种调制方式，我们在控制系统中最常用的是矩形波PWM 信号，在控制时需要调节PWM波的占空比。
占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。
控制电机的转速时，占空比越大，速度越快，如果全为高电平，占空比100%时，速度达到最快。
二、直流电动机的工作原理如图1所示，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B 流回电源的负极。
在图1-1所示位置，在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。
当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。
当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的 ,这样就使得电机一直旋转下去。
图1 直流电动机的工作原理图三、直流电动机的结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。
图2 直流电机结构图1、定子主磁极——主磁极的作用是建立主磁场。
绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
主磁极由主磁极铁心和套装在铁心上的励磁绕组构成。
换向极——换向极是安装在两相邻主磁极之间的一个小磁极，它的作用是改善直流电机的换向情况，使电机运行时不产生有害的火花。
机座——机座有两个作用，一是用来固定主磁极、换向级和端盖；另一个是作为磁路的一部分。
电刷装置——电刷装置是把直流电压、直流电流引入或引出的装置。
由电刷、刷握、刷杆座和铜丝辫组成2、转子电枢铁心——电枢铁心也有两个用处，一是作为主磁路的主要部分，二是嵌放电枢绕组。
电枢绕组——电枢绕组由许多按一定规律连接的线圈组成，它是直流电机的主要电路部分，是通过电流和感应产生电动势以实现机电能量转换的关键部件。
换向器——换向器也是直流电机的重要部件。
在直流电动机中，它的作用是将电刷上所通过的直流电流转换为绕组内的交变电流；在直流发电机中，它将绕组内的交变电动势转换为电刷端上的直流电动势。
四、电动机的机械特性是指电动机的转速与转矩的关系。
机械特性是电动机机械性能的主要表现，它与负载的机械特性，运动方程式相联系，将决定拖动系统稳定运行及过渡过程的工作情况。
机械特性中的是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩是不同的，其间差一空载转矩，即：（表达式1）在一般情况下，因为空载转矩相比或很小，所以在一般的工程计算中可以略去，即：（表达式2）已知直流电动机的机械特性方程式为（表达式3）式中为电枢回路总电阻，包括及电枢回路串联电阻，为理想空载转速记为，记为，为机械特性的斜率。
当，，电枢回路没有串电阻时的机械特性称为直流电动机的固有机械特性。
当改变或或电枢回路串电阻时，其机械特性的或将相应变化，此时称为直流电动机的人为机械特性。
五、PWM调速原理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。
PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。
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”。
图3 PWM信号的占空比设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T，则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。
由上面的公式可见，当我们改变占空比D=t1/T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd,从而达到调速的目的。
严格来说，平均速度Vd与占空比D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似的看成是线性关系。
1、PWM调速方法基于单片机类由软件来实现PWM：在PWM调速系统中占空比D是一个重要参数在电源电压不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。
改变占空比D的值有三种方法：A、定宽调频法：保持不变，只改变t，这样使周期(或频率)也随之改变。
B、调宽调频法：保持t不变，只改变，这样使周期(或频率)也随之改变。
C、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变和t。
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，将会引起振荡，因此常采用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。
利用单片机的定时计数器外加软件延时等方式来实现脉宽的自由调整，此种方式可简化硬件电路，操作性强等优点。
2、PWM实现方式方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。
方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。
故采用方案一。
六、总原理图及元器件清单图4流程图图5框架图图6总原理图（1）图7总原理图（2）图8 总原理图（3）图9总原理图（4）七、结论与心得熟练了直流电机的机械特性和电气特性；掌握了单片机控制直流电动机正反转和调速的方法；本次课程设计，在老师的细心指导下和同学们的共同努力中，我们顺利地完成了.在这次设计过程中，我深刻地体会到了科学的严谨，必须要有一个正确的态度去面对设计，努力地为了完成各种参数的设定而实验，积极地与同学们交流，在配合下完成设计的意识. 通过整个课程设计，使我对直流电动机的串电阻起动可以说是“刻骨铭心”，不仅让我深刻地了解到前人在科学研究上态度和方法，而且也让我懂得任何的创新和发现都不是一时一刻可以得到的，必须具有深厚的知识功底，敏锐的洞察力才能告破事情的真相，从根本上理解它，应用它。
通过这次课程设计，我感觉这种设计很好地锻炼了我们的团队合作精神和对知识的应用能力，从本质上为我们揭示了基础理论科学。
使我的各方面的能力得到了充分的锻炼。
八、参考文献[1]《电机与拖动》唐介主编高等教育出版社 2003年出版[2]《电机与拖动基础》刘起新主编中国电力出版社 2005年出版[3]《电机学》李海发主编科学出版社 2001年出版[4]《电机与拖动》周绍英主编中央广播电视大学出版社 1995年出版[5]《电机理论与运行》汤蕴谬主编水利电力出版社 2005年出版附录：#include<reg52.h>sbit wela = P2^7;sbit dula = P2^6;sbit KEY1 = P3^4; //定义调速按键sbit KEY2 = P3^5;sbit KEY3 = P3^6;sbit PWM = P1^5; //定义调速端口sbit ZZ = P1^0;sbit FZ = P1^1;unsigned char CYCLE; //定义周期该数字X基准定时时间如果是10 则周期是10 x 0.1ms unsigned char PWM_ON ;//定义高电平时间/******************************************************************//* 延时函数*//******************************************************************/void delay(unsigned int cnt){while(--cnt);}/******************************************************************//* 主函数*//******************************************************************/main(){unsigned char PWM_Num;//定义档位TMOD |=0x01;//定时器设置1ms in 12M crystalTH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;//定时1mSIE= 0x82; //打开中断TR0=1;wela=1;P0=0xfe;wela=0;P0=0x00;CYCLE = 10;// 时间可以调整这个是10步调整周期10ms 8位PWM就是256步while(1){if(!KEY1){delay(10000);if(!KEY1){PWM_Num++;if(PWM_Num==4)PWM_Num=0;switch(PWM_Num){case 0:P0=0x06;PWM_ON=6;break;//高电平时长case 1:P0=0x5B;PWM_ON=8;break;case 2:P0=0x4F;PWM_ON=0;break;case 3:P0=0x66;PWM_ON=8;break;default:break;}}}if(!KEY2){delay(10000);if(!KEY2){ZZ = 0;FZ = 1;}}if(!KEY3){delay(10000);if(!KEY3){ZZ = 1;FZ = 0;}}}}/******************************************************************/ /* 定时器中断函数*/ /******************************************************************/ void tim(void) interrupt 1 using 1{static unsigned char count; //TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;//定时1mSif (count==PWM_ON){PWM = 1; //灯灭}count++;if(count == CYCLE){count=0;if(PWM_ON!=0) //如果左右时间是0 保持原来状态PWM = 0; //灯亮}}。