直流电机PWM调速与控制设计报告样本
直流PWM调速系统调节器的设计实验报告
直流PWM调速系统调节器的设计一、实验目的以双极式直流PWM调速系统为例，通过实验了解速度调节器参数对调速系统动态和静态性能的影响，从而掌握设计调节器的有关知识。
二、预习要求1．复习双极式直流PWM调速系统原理及特性。
2．回答下列问题：(1)直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用是什么？答：直流PWM调速系统中脉冲形成与分配电路输出的PWM信号（即控制信号）不能直接用来驱动大功率开关管。
PWM放大器无论采用何种大功率器件，都必须设置相应的驱动电路，以满足晶体管工作时基极（弱电控制端）电流（或电压）的要求，不同类型晶体管的驱动电路要求是不一样的。
直流PWM放大器在直流PWM调速系统中的作用就是放大PWM信号的功率以驱动大功率开关管。
(2)调节直流电机的速度主要有哪几种方法？答：a. 改变电枢回路电阻调速。
当负载一定时，随着串入的外接电阻R的增大，电枢回路总电阻增大，电动机转速就降低。
b. 改变电枢电压调速。
连续改变电枢供电电压，可以使直流电动机在很宽的范围内实现无级调速。
c. 改变励磁电流调速。
当电枢电压恒定时，改变电动机的励磁电流也能实现调速。
电动机的转速与磁通Ф（也就是励磁电流）成反比，即当磁通减小时，转速升高；反之，则降低。
由于电动机的转矩是磁通和电枢电流的乘积，电枢电流不变时，随着磁通的减小，其转速升高，转矩也会相应地减小。
(3)调速系统的性能指标主要有哪些？答：A. 稳态指标。
（a）调速范围D：生产机械要求电动机能达到的最高转速n max和最低转速n min 之比。
（b）静差率S：当系统在某一转速下运行时，负载由理想空载变到额定负载时所对应的转速降落△n N与理想空载转速n o之比。
B. 动态指标。
（a）跟随性能指标：在给定信号（或称参考输入信号）R（t）的作用下，系统输出量C（t）的变化情况用跟随性能指标来描述。
跟随性能指标包括上升时间、超2调量、调节时间等指标。
（b ）抗扰性能指标：控制系统在稳态运行中，如果受到外部扰动（如负载变化、电网电压波动），就会引起输出量的变化。
直流电机PWM调速课程设计报告
摘要在社会生活和生产中,常常需要改变电机的转速和转向。
通过改变电机回路中的电阻来改变电机转速；通过改变电机接到电源的正负极来改变电机的转向不失为一种简单易行、成本低廉的方法。
但是这种方法效率低、机械特性软、不能得到较宽和平滑的调速性能。
本文利用555芯片以及少量外部元件组成的占空比可调的多谐振荡器，输出PWM信号，接到L298电机驱动芯片，来驱动直流电机。
通过控制输出信号的占空比来控制电机的转速，而电机的转向可以通过双刀双掷开关控制L298芯片5和7引脚的高低电平输入来控制。
实验表明，占空比的调节范围为0%~95%，电机转速可以从零开始逐渐调快，转向可通过单刀双掷开关随意控制，达到了预期的目标。
本设计为直流电机的调速提供了一种简易的方法，同时获得了较宽和平滑的调速性能。
关键词：PWM；占空比；调速；多谐振荡器目录摘要 (I)目录 (II)第1章绪论 (1)1.1 直流电机调速起源 (1)1.2直流电机调速发展概况 (1)1.3 研究方案 (1)第2章预备知识 (2)2.1 555定时器 (2)2.2 L298驱动芯片 (4)2.3理论分析 (6)第3章系统组成及工作原理 (7)3.1系统组成 (7)3.2工作原理 (7)第4章电路设计方案 (11)第5章调试结果与分析 (13)结论 (15)参考文献 (16)附录 (17)第1章绪论1.1 直流电机调速起源自从电动机发明那天起，电动机的调速问题就成为人们思考的问题。
电动机被发明之后，被迅速用于人们的衣行住行当中，生产生活都离不开它。
电动车是生活最常见的运用电动机的例子，在电动车行驶过程中，由于路况的不断变化，经常需要调节电动机的速度来调节电动车的速度。
除此之外，医学领域、农业领域、工业领域，甚至是高新科技领域都离不开电动机，而且需要极其平滑细腻的调速性能，可见电动机调速是非常重要的。
随着科技的发展，人们掌握了越来越多的调速方法，方法也不断升级优化。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM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是脉冲宽度调制，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：直流电机调速；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
直流电机调速器报告
课程嵌入式实验题目直流电机调速器报告学院信息工程学院直流电机调速器一、实验目的本系统利用直流电机的速度与施加电压成正比的原理，通过按键输入数据到LPC2103中，LPC2103通过读取输入的数据，MCU输出电流通过L298驱动电路放大后，驱动直流电机转动，并通过PWM调节转速。
二、实验仪器PROTEUS7.9、Keil uVision5三、实验原理系统采用LPC2103的P0.2，P0.3输出高低电平控制电机转速方向；四个二极管作为续流二极管，起保护作用；矩阵键盘与LPC2103通用端口相连，通过查询方式判断是否有按键按下，实现用户交互。
一个独立按键与外部中断EINT0相连，通过外部中断方式判断是否有按键按下,实现电机反转的功能。
系统采用PWM方法调整电动机的速度，首先应确定合理的脉冲频率。
脉冲宽度一定时，频率对电机运行的平稳性有较大影响，脉冲频率高电动机运行的连续性好，但带负载能力差；脉冲频率低则反之。
调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。
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LPC2103产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。
四、硬件设计1.硬件系统结构图直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图如图1 所示。
图1 直流电机转速单闭环调速系统硬件结构图2.电机驱动芯片L298L298N是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。
该芯片采用15脚封装。
主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。
内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。
PWM直流电机调速实验报告
int real_count=0;
uchar time;
uchar PWMH = 400;uchar PWML = 400;
uchar code table[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,\
sent(table[speed1%100/10]);
sent(table[speed1%100%10]);
}
void timer0init(void)
{
TMOD = 0X01;
TH0=0XD8;
TL0=0XF0;
}
void detectspeed(void)
{
real_count=count/3.0;
{
while(length--){_nop_();}
}
vo value to the display
{
uchar i = 0;
for(i;i<8;i++)
{
DIN = dat&0x80;
CLK = 0;_nop_();CLK = 1;
dat<<=1;
题目：
PWM直流电机调速实验
学生姓名：
学号：
指导教师：
张友旺
学院：
机电工程学院
专业班级：
机械1604班
日期2019年12月
一、实验目的
1.了解脉宽调制（PWM）的原理
2.学习用PWM输出模拟量驱动直流电机
3.熟悉51系列单片机的延时程序
二、实验步骤
本实验需要用到本实验需要用到单片机最小应用系统（F1区）、串行静态显示（I3区）和直流电机驱动模块（M1区 ）。
PWM控制的直流电动机调速系统设计
中國計量學院課程設計設計報告書題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計二級學院現代科技學院專業電氣工程及自動化班級電氣062姓名*****學號**********同組同學姓名 ****** ******* 同組同學學 *********** *********2009年 12 月 23 日設計題目：PWM控制的直流電動機調速系統設計1、前言近年來，隨著科技的進步，電力電子技術得到了迅速的發展，直流電機得到了越來越廣泛的應用。
直流它具有優良的調速特性,調速平滑、方便,調速範圍廣;超載能力大,能承受頻繁的衝擊負載,可實現頻繁的無級快速起動、制動和反轉;需要能滿足生產過程自動化系統各種不同的特殊運行要求，從而對直流電機的調速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調速，改變電樞電壓調速等技術已遠遠不能滿足要求，這時通過PWM方式控制直流電機調速的方法應運而生。
採用傳統的調速系統主要有以下缺陷：模擬電路容易隨時間漂移，會產生一些不必要的熱損耗，以及對雜訊敏感等。
而在用了PWM技術後，避免了以上的缺陷，實現了用數字方式來控制模擬信號，可以大幅度降低成本和功耗。
另外，由於PWM 調速系統的開關頻率較高,僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩的直流電流,低速特性好；同樣,由於開關頻率高,快速回應特性好,動態抗干擾能力強,可以獲得很寬的頻帶;開關器件只工作在開關狀態,主電路損耗小,裝置效率高。
PWM 具有很強的抗噪性，且有節約空間、比較經濟等特點。
2、設計要求及組內分工2.1設計要求（1）根據電機與拖動實驗室提供的直流電動機，設計基於PWM的電動機調速方案。
（2）選用合適的功率器件，設計電動機的驅動電路。
（3）設計PWM波形發生電路，使能通過按鍵對電機轉速進行調節，要求至少有兩個速度控制按鍵，其中一個為加速鍵（每按一次，使電機轉速增加）；另一個為減速鍵，功能與加速鍵相反。
（4）撰寫課程設計報告。
2.2組內分工（1）負責直流電動機調速控制硬體設計及電路焊接：主要由胡佳春和葉秋平完成（2）負責調速控制軟體編寫及調試：主要由朱健和葉秋平完成（3）撰寫報告：主要由胡佳春和朱健完成3、系統設計原理脈寬調製技術是利用數字輸出對模擬電路進行控制的一種有效技術，尤其是在對電機的轉速控制方面，可大大節省能量，PWM控制技術的理論基礎為：衝量相等而形狀不同的窄脈衝加在具有慣性的環節上時，其效果基本相同，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈衝，用這些脈衝來代替正弦波或其他所需要的波形。
直流电机的PWM控制器设计报告
目录1．课程设计目的 (2)2．课程设计题目描述和要求 (2)3．课程设计报告内容 (2)3.1系统硬件电路介绍 (2)3.1.1系统硬件电路框图 (2)3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理 (2)3.1.3光耦隔离部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.4驱动部分的具体电路图及工作原理 (3)3.1.5主电路部分具体电路图及其工作原理 (4)3.2系统软件介绍 (5)4．总结 (7)参考文献 (8)附录1系统完整硬件电路 (9)1． 课程设计目的提高利用单片机编程产生不同占空比的PWM 信号波的能力。
提高并掌握光耦合电路、驱动电路、H 桥电路的设计能力。
提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力。
培养书写综合实验报告的能力。
2． 课程设计题目描述和要求通过程序设计，在单片机的输出端口上产生所需PWM 信号波，并通过驱动装置进行信号的放大，然后将放大后的信号加到场效应管的相应端口，控制相应场效应管的开通与关断，以至可以形成两个不同回路，产生相反的回路电流，从而实现电机的正反转及调速。
3． 课程设计报告内容3.1 系统硬件电路介绍利用光耦合器件实现单片机与驱动电路之间的电气隔离，避免器件受损。
利用驱动电路对单片机的输出信号进行放大，保证能有效地驱动场效应管的开通与关断。
利用场效应管组成H 桥，实现主电路的两种回路的形成，以至能实现电机的正反转与调速。
3.1.1系统硬件电路框图系统硬件电路框图如图1所示图1 系统硬件电路框图硬件各部分功能介绍：单片机：负责产生需要的PWM 信号波。
光耦隔离：负责单片机与驱动电路之间的电气隔离，保护控制端器件受损。
驱动：负责将单片机产生的信号波进行放大后送场效应管。
主电路：通过改变相应场效应管的通断，形成不同的回路电流以控制电机正反转及调速。
3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理1. 单片机管脚图如图2所示图2 单片机管脚图2. 单片机工作原理确定单片机内部晶振频率，通过计数方式实现单片机的定时功能，再通过定时、计数功能相配合的方式实现定时时间的循环，从而控制相应输出端口输出的信号能循环控制某些元器件的通断，达到所需的控制要求。
液晶显示的PWM直流电机调速报告
课程名称：微机原理课程设计题目：基于51单片机的PWM直流电机调速直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简称PWM)调速产生于20世纪70 年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展, PWM 技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。
而51单片机却没有PWM 输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。
本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和1602液晶为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。
该可调直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。
采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。
该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用1602蓝光液晶，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。
有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。
四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。
每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。
关键词：直流电机，51单片机，C语言，1602液晶一、设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)二、方案总体设计 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (5)2.3 系统采用方案 (5)三、硬件设计 (7)3.1 单片机最小系统 (7)3.2 液晶显示模块 (7)3.3 系统电源 (8)3.4驱动电路 (8)3.5 整体电路 (9)四、软件设计 (10)4.1 keil软件介绍 (10)4.2 系统程序流程 (10)五、仿真与实现 (13)5.1 proteus软件介绍 (13)5.2 仿真过程 (13)5.3 实物制作与调试 (15)5.4 使用说明 (16)六、总结 (17)6.1 设计总结 (17)6.2 经验总结 (17)七、参考文献 (19)一、设计任务与要求1.1 设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2 设计要求1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能2).H桥电路驱动直流电机3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向4).1602液晶显示转速二、方案总体设计设计一个基于51单片机的可调直流电机。
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综合设计报告
单位: 自动化学院
学生姓名:
专业: 测控技术与仪器
班级: 0820801
学号:
指导老师:
成绩:
设计时间: 年 12 月
重庆邮电大学自动化学院制
一、题目
直流电机调速与控制系统设计。
二、技术要求
设计直流电机调速与控制系统, 要求如下:
1、学习直流电机调速与控制的基本原理;
2、了解直流电机速度脉冲检测原理;
3、利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检
测电路;
4、使用C语言编写控制程序, 经过实时串口能够完成和上位
机的通信;
5、选择合适控制平台, 绘制系统的组建结构图, 给出完整的
设计流程图。
6、要求电机能实现正反转控制;
7、系统具有实时显示电机速度功能;
8、电机的设定速度由电位器输入;
9、电机的速度调节误差应在允许的误差范围内。
三、给定条件
1、《直流电机驱动原理》, 《单片机原理及接口技术》等参考资料;
2、电阻、电容等各种分离元件、 IC、直流电机、电源等;
3、 STC12C5A60S2单片机、 LM298以及PC机;
四、设计
1. 确定总体方案;
2. 画出系统结构图;
3. 选择以电机控制芯片和单片机及速度检测电路, 设计硬件
电路;
4. 设计串口及通信程序, 完成和上位机的通信;
5. 画出程序流程图并编写调试代码, 完成报告;
直流电机调速与控制
摘要: 当今社会, 电动机作为最主要的机电能量转换装置, 其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。
无论是在工农业生产, 交通运输, 国防, 航空航天, 医疗卫生, 商务和办公设备中, 还是在日常生活的家用电器和消费电子产品( 如电冰箱, 空调, DVD等) 中, 都大量使用着各种各样的电动机。
据资料显示, 在所有动力资源中, 百分之九十以上来自电动机。
同样, 中国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。
电动机与人的生活息息相关, 密不可分。
电气时代, 电动机的调速控制一般采用模拟法、 PID控制等, 对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动, 制动, 正反转控制和顺序控制。
这类控制
可经过继电器, 光耦、可编程控制器和开关元件来实现。
还有一类控制叫复杂控制, 是指对电动机的转速, 转角, 转矩, 电压, 电流, 功率等物理量进行控制。
本电机控制系统基于51内核的单片机设计, 采用LM298直流电机驱动器, 利用PWM脉宽调制控制电机, 并经过光耦管测速, 经单片机I/O口定时采样, 最后经过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制, 其中电机的设定速度由电位器经A/D经过输入, 系统的状显示与控制由上位机实现。
经过设计和调试, 本控制系统能实现电机转速较小误差的控制, 系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。
具有一定的实际应用意义。
关键字: 直流电机、反馈控制、 51内核、 PWM脉宽调制、 LM298
一、系统原理及功能概述
1、系统设计原理
本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计, 主要用于电机的测速与转速控制, 硬件方面设计有可调电源模块, 串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路; 软件方面采用基于C语言的编程语言, 能实现系统与上位机的通信, 并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态, 如开启、停止、正反转等。
单片机选用了51升级系列的STC12c5a60s2作为主控制器,
该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令, 同时它还自带2路PWM控制器、 2个定时器、 2个串行口支持独立的波特率发生器、 3路可编程时钟输出、 8路10位AD转换器、一个SPI 接口等, 能非常方便的满足本次电机控制的需求, 其PWM端口用于输出一定频率且脉宽可调的PWM波用于控制电机转速, 单片机自带的A/D端口作为设定速度的模拟信号输入口, 定时器用于串口通信和速度的定时采样以及上位机的定时显示等。
系统的电机驱动单元选择了LM298N大功率驱动芯片, 再利用TLP521光耦合器和整流二极管设计的驱动电路能实现电器隔离与控制, 能提高控制效率和精度极大减少了挠动干扰, 而且能够实现电机的正反装和刹车功能。
系统测速模块基于槽型光耦GK105设计, 将电机的转速转换成不同频率的脉冲信号, 在经过基于LM324的电压比较器和74HC573锁存器进行信号波形的整形, 最后经过检测单片机的I/O口的脉冲实现速度的测量。
1．1直流电机基本工作原理
图1.1直流电机的基本结够图
1．2直流电机调速原理。