基于单片机的伺服电机转速控制系统

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基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计

基于单片机的直流伺服电机脉冲宽度调制控制系统的设计直流伺服电机脉冲宽度调制（PWM）控制系统是一种常见的控制电机速度和位置的方法。

在这篇文章中，我们将详细介绍基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统的设计。

1.引言：直流伺服电机是一种常见的用于机器人、工业自动化和航空航天等领域的电机，它具有速度和位置控制的能力。

脉冲宽度调制技术是一种常用的控制直流电机速度和位置的方法，通过在一定周期内改变PWM信号的脉冲宽度，可以控制电机的转速和转向。

2.系统结构：（1）电源模块：用于提供电机驱动需要的直流电源。

（2）运动控制模块：用于控制电机的转速和转向，并生成PWM信号。

（3）PWM发生器：用于生成PWM信号的方波信号。

（4）驱动器：用于将PWM信号转换成电机驱动信号。

（5）电机：用于产生机械运动。

3.PWM信号生成：PWM信号的生成是整个系统的关键步骤，它决定了电机的转速和转向。

（1）选择合适的单片机：选择具有PWM输出功能的单片机作为控制芯片，常用的有AVR、PIC等系列。

（2）设定PWM周期：根据电机的需求，设定合适的PWM周期，通常周期在几十毫秒到几百毫秒之间。

（3）设定PWM占空比：根据转速和转向的需求，设定合适的PWM占空比，通常占空比在0%到100%之间。

（4）编程生成PWM信号：利用单片机的PWM输出功能，编程生成设定好的PWM信号。

4.电机驱动：电机驱动模块负责将PWM信号转换成电机驱动信号。

通常采用H桥驱动器来实现，H桥驱动器可以控制电机的正转和反转。

（1）选择合适的H桥驱动器：根据电机的电流和电压需求，选择合适的H桥驱动器。

（2）连接H桥驱动器：将控制信号连接到H桥驱动器的控制端口，将电机的电源和地线连接到驱动器的电源和地线端口。

（3）编程控制H桥驱动器：利用单片机的IO口，编程产生控制信号，控制H桥驱动器的输出。

5.运动控制：运动控制模块负责接收用户输入的速度和位置指令，并将其转换成合适的PWM信号。

基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统课程设计

成绩运动控制系统课程设计题目: 基于单片机地直流伺服电机PWM控制系统院系名称: 电气工程学院专业班级: xxx学生姓名: xxx学号: xxxx指导教师: 石庆生摘要单片机是应控制领域应用地要求而出现地，随着单片机地迅速发展，起应用领域越来越广.尽管目前已经发展众多种类地单片机，但是应用较广、也是最成熟地还是最早有Intel 开发地MCS-51系列单片机（51系列单片机）.51系列单片机应用系统已经成为目前主流地单片机应用系统.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，自动记录仪表等地驱动，后来用于晶体管器件水平地提高及电路技术地发展，PWM技术得到了高速发展，各式各样地脉宽调速控制器，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MCS—51系列单片机作为应用最广泛地单片机之一，却没有PWM输出功能，本课设采用配合软件地方法实现了MCS—51单片机地PWM输出调速功能，这对精度要求不高地场合时非常实用地.目录1、前言 01.1单片机地发展史 01.2本设计任务 02、总体设计方案 (1)3、硬件电路设计 (1)3.1硬件组成 (1)3.2主要器件功能介绍 (2)3.2.1直流伺服电机简介 (2)3.2.2 PWM简介及调速原理 (3)3.2.3 传感器选择 (3)3.3电路组成 (4)3.3.1 晶振电路 (4)3.3.2 复位电路 (5)3.3.3 单相桥式整流电路 (6)3.3.4 调制电路 (6)4、系统软件设计 (7)4.1系统简介及原理 (7)4.2系统设计原理 (7)4.3程序流程图 (8)5、建模 (9)5.1控制框图 (9)5.2参数计算 (10)5.3PWM变换器环节地数学模型 (11)5.4仿真结果图 (12)总结 (13)参考文献 (14)附件1：汇编设计 (15)附件2： (17)1、前言1.1 单片机地发展史单片机作为微型计算机地一个重要分支,应用面很广,发展很快.自单片机诞生至今以发展为上百种系列地近千个分支.如果将8位单片机地推出作为起点，那么单片机地发展历史大致可以分为以下几个阶段：（1）第一阶段（1976—1978）：单片机地控索阶段.以Intel公司地MCS—48地推出是在工控领域地控索，参与这一控索地公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意地效果.这就是SCM地诞生年代，“单片机”一词由此而来.（2）第二阶段（1978—1982）：单片机地完善阶段.Intel公司在MCS—48地基础上推出了完善地，典型地单片机系列MCS－51.它在以下几个方面奠定了典型地通用总线型单片机体系结构.①完善地外部总线.MCS－51设置了经典地8位单片机地总线结构，包括8位数据总线16位地址总线控制总线及具有很多通信功能地串行通信接口.②CPU外围功能单元地集中管理模式.③体现工控特性地位地址空间及位操作方式.④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能地指令.（3）第三阶段（1982－1990）：8位单片机地巩固发展及16位单片机地推出阶段，也是单片机向微控制器发展地阶段.Intel公司推出地MCS－96系列单片机，将一些用于测控系统地模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机地微控制器地特征.随着MCS－51系列地广泛应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用地电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路地功能，强化了智能控制地特征.（4）第四阶段（1990－）：微控制器地全面发展阶段.随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力地8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价地专用型单片机.1.2 本设计任务任务: 单片机为控制核心地直流电机PWM调速控制系统.功能主要包括：1)直流电机地正转；2)直流电机地反转；3)直流电机地加速；4)直流电机地减速；5)直流电机地转速在数码管上显示；6)直流电机地启动；7)直流电机地停止；2、总体设计方案总体设计方案地硬件部分详细框图如图一所示.图1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地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地控制.电动机地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”.3、硬件电路设计3.1硬件组成本系统由PC机、MCS-51单片机开发系统、、PWM脉宽调制控制板以及直流伺服电动机等组成.具体相关硬件如下所示：二极管（1N4077）4个，场效应管（2SJ50）4个，非门74LS04 1个，与门74LS08 2个，电容（CAPACITOR）2个，芯片（AT89C51）1个，开关（BUTTON）3个，直流伺服电动机（MOTOR）1个，电阻（RES）4个，电源3个，地（GROUND）4个.如表3.1所示：3.2主要器件功能介绍3.2.1直流伺服电机简介伺服电机也称执行电机，它具有一种服从控制信号地要求而动作地电机，在信号来到之前，转子静止不动；信号来到之后，转子立即转动；当信号小时，转子能即使自行停转，由于这种“伺服”性能，因此而得名.按照在自动控制系统中地功用所要求，伺服电机具备可控性好、稳定性高和速应性强等基本性能.可控制性好是指寻好消失以后，能立即自行停转；稳定性高是指转速随转矩地增加而均匀下降，速应性强是指反应快，灵敏.直流伺服电动机在自动控制系统中常用作执行元件,对它地要求是要有下垂地机械特性、线性地调节特性和对控制信号能作出快速反应.该系统采用地是电磁式直流伺服电动机,其型号为45SY01型,其转速n地计算公式如下:n=E/KΦ=(Ua-IaRa)/KΦ式中n为转速。

基于单片机交流伺服电机控制研究[论文]

基于单片机的交流伺服电机控制研究【摘要】设计一种单片机控制下的交流伺服电机转速系统，详细介绍它的硬件组成原理及其软件实现过程，实现了对通用交流伺服电机的速度闭环控制。

通过对实验结果的分析可以看出，本设计基本达到了系统对伺服电机转速控制的要求。

【关键词】单片机交流伺服电机由于交流伺服电机具有体积小、重量轻、大转矩输出、低惯量和良好的控制性等优点，因此已被广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中。

在自动控制系统中，交流伺服电机的作用是把控制电压信号转换成机械位移，也就是把接收到的电压信号转变成该电机的一定转速或角位移，因此可以用单片机实现对伺服电机的控制。

1 总线驱动、数据、地址锁存及译码电路由于单片机的数据线和低位地址线共用必须加地址锁存器进行低位地址锁存，使用74l5373作为地址锁存器，当应用系统规模过大，扩展所接芯片过多，超过总线的驱动能力时，系统将不能可靠工作，此时应加用总线驱动器来减少读数据的持续时间，使用74ls245作数据驱动器整个系统可扩展的外部数据总共为64k，由于单片机外部数据存贮器和i/o是统一编址的，我们将低32k作为外部扩展的数据存储器，高译码电路采用两片74ls138用了32k作为i/o使用或留给以后扩展用74ls21，74lsll构成。

控制系统采用p89c58单片机作为控制系统处理器，该系列单片机默认1t模式，运算速快，片上集成1280字节ram，60k的flash程序存储器，还有eeprom，可使系统结构更为简单、实用电机选用的是松下的msmd5azg1u型交流伺服电机，额定输出功率50w，内置20位的增量式光电编码器。

驱动器选用的是松下的minasa5系列交流伺服驱动器madht 1505e。

伺服驱动器连接器x4（50脚）作为外部控制信号输入、输出接口，可以接收控制器发送给驱动器的控制指令。

交流伺服电机的控制方式有三种：位置控制、速度控制、转矩控制。

在位置控制模式下，驱动器接收单片机的位置控制指令信号，经电子齿轮分倍频后，在偏差可逆计数器中与反馈脉冲信号比较后形成偏差信号。

基于单片机的伺服电机转速控制系统

基于单片机的伺服电机转速控制系统摘要传统的晶闸管直流调速系统,其控制回路都是采用模拟电子线路构成的,晶闸管触发器多数还是采用分立元件组成的，这使得控制回路的硬件设备极其复杂,安装调试困难,相对故障率较高。

针对传统的晶闸管直流调速系统的一些不足，提出了一种基于单片机的伺服电机转速控制系统的设计方法，并介绍了PID控制算法的设计。

本设计使用AT89C52作为控制芯片,以PI(比例-积分)调节控制算法为基础,采用软件编程产生脉宽比可控的脉宽调制信号,再通过功率放大电路H桥驱动电路来控制伺服电机电枢电压，从而完成对伺服电机转速的调节,达到了较好的控制性能。

同时通过4*4小键盘输入设定的伺服电机转速，用光电编码器来测定伺服电机转速，显示在4位LED 上。

关键词：直流调速；PID控制算法；AT89C52；脉宽调制；伺服电机The Servo Motor Speed Control System Based On MCUAbstractThe conventional DC drive system of SCR, which Control loop is consisting of simulate electronic circuits, and the SCR trigger is mostly made up of the discrete component, so the hardware devices are extremely complex in the Control loop，the installation and trial run difficultly, the relative failure rate is high. To solve the problems, this paper presents one kind design method of the servo motor speed control system based on MCU, and introduces the design of the PID control algorithm.This design uses AT89C52 as the controller chip, takes PI (proportion - integral) regulation control algorithm to be the foundation, adopts software programming to get the signal for Pulse-Width-Modulation, and controls the armature voltage of servo motor through H bridge driving circuit in power amplification electric circuit, thus it completes to adjust the servo motor rotational-speed, and achieves the good control performance. Meanwhile it set s the servo motor rotational-speed through the 4*4 small keyboard, and minutes the speed of the servo motor by the optical encoder, then shows the speed of the servo motor on the 4 LED.Key word: Direct-current speed regulation; PID control algorithm; AT89C52;Pulse-Width-Modulation; Servo motor目录摘要 (I)Abstract (II)第一章引言 (1)1.1 课题的研究背景及意义 (1)1.2 转速控制系统设计目标及技术要求 (3)第二章伺服电机转速控制系统设计 (4)2.1 系统硬件组成原理 (4)2.2 PID控制算法简介 (4)2.2.1 位置式PID控制算法 (6)2.2.2 增量式PID算法 (8)第三章硬件部分的设计 (12)3.1 直流电机调速原理 (12)3.2 PWM波形发生电路 (13)3.2.1 PWM基本原理 (13)3.2.2 PWM信号的产生 (14)3.3 PWM功率放大电路 (15)3.3.1 H桥驱动电路原理 (15)3.3.2 PWM驱动电路原理图 (17)3.4 测速电路 (18)3.5 键盘电路 (19)3.6 LED显示电路 (21)3.7 AT89C52的时钟电路 (23)3.8 AT89C52的复位电路 (24)第四章软件部分的设计 (26)4.1 主程序流程 (27)4.2 PID控制算法程序流程 (28)4.2.1 PID控制算法选择 (28)4.2.2 PID运算控制模块子程序 (29)4.3 按键处理子程序 (30)4.4 键盘扫描程序 (31)4.5 转速采集子程序 (31)4.6 LED显示子程序 (32)结束语 (33)附录A 基于单片机的伺服电机转速控制系统电路图 (34)附录B 源程序 (35)附录C 基于单片机的伺服电机转速控制系统器件一览表 (57)参考文献 (58)致谢 (60)第一章引言1.1 课题的研究背景及意义目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

基于单片机的电机转速监控系统设计

基于单片机的电机转速监控系统设计摘要本文设计了一种基于单片机的电机转速监控系统。

通过采集电机的脉冲信号，并利用单片机进行计算和处理，实现了对电机的实时监控和转速测量。

实验结果表明，该系统具有高精度、稳定性和实用性，可以应用于电机转速和运行状态的监测和控制等方面。

关键词：单片机，电机，转速监控，脉冲信号，计算处理AbstractThis paper designs a motor speed monitoring system based on single-chip microcomputer. By collecting the pulse signalof the motor and using the single-chip microcomputer for calculation and processing, real-time monitoring and speed measurement of the motor are realized. The experimentalresults show that the system has high accuracy, stability and practicality, and can be applied to the monitoring andcontrol of motor speed and operation status.Keywords: Single-chip microcomputer, Motor, Speed monitoring, Pulse signal, Calculation and processing1、引言电机是现代工业中广泛应用的一种动力设备，其转速的稳定性和可靠性对于生产效率和工作效果都有着重要的影响。

因此，对于电机运行状态的监测和控制显得尤为重要。

基于单片机的电机转速监控系统可以通过采集电机的脉冲信号，实现对电机的实时监测和转速测量，具有高精度、稳定性和实用性等特点，被广泛应用于电机控制和运行管理等领域。

基于单片机的伺服电机控制系统设计

• 146•基于单片机的伺服电机控制系统设计郴州职业技术学院张玲玲当今社会，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。

其中，步进电机是最常见的一种控制电机，在各领域中：如加工中心，打印机、自动化生产线等等场合都可以得到应用。

研究伺服电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。

本系统是基于80C51的伺服电机控制系统，在脉冲控制控制作用下控制电机运行于0-3000转/分钟，并实现正转与反转。

1 引言在自动控制系统中，伺服电动机作为执行元件，作用是把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

它有直流电机和交流电机之分。

其中交流伺服有更广的适用性。

交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向。

本文介绍如何使用C8051F060来控制交流伺服电机，使电机运行于0-3000转/分钟的任意转速。

2 系统设计图1所示是伺服电机控制系统，它以C8051F060为核心，同时还有显示电路、编码器、编码器处理电路、RS485通信电路、伺服电机驱动电路、伺服电机。

图1 伺服电机控制系统图3 电路及原理3.1 主芯片介绍C8051F060是Silicon Lab 公司出品的完全集成的混合信号片上系统型MCU 。

它使用了Cygnal 专利的高速、流水线结构以及与MCS-51指令集完全兼容的CIP251微处理器内核。

C8051F060具有P0-P7，共计8个端口，64个可以实际使用的IO 。

3.2 LED电路如图2所示，系统使用6个LED 数码管显示伺服电机的转速，LED 数码管采用MC14489芯片进行驱动，MC14489采用SPI 通信方式和CPU 进行通信，可以节省IO 口的使用。

3.3 编码器及处理电路系统采用多个BCD 拨码开关来设置系统运行参数。

BCD 拨码开关是十进制输入，BCD 码输出，又称为8421拨码开关。

每位BCD 拨码开关可输入1位10进制数。

每个BCD 拨码开关后面有5个接点，其中C 为输入控制线，另外4根是BCD 码输出信号线。

基于单片机的伺服电机控制系统的研究

１总体设计方案
系统选用的电机是松下交流伺服电机，过单通片机控制驱动器实现对交流伺服电机的控制。由独立键盘输入转速值，片机把转速值信号转换为脉单
ＳＴＣ１Ｃ５０．Ｔｈｓｓｅ２Ａ６Ｓ２ｅｙｔｍｄｓｇｉｃｕｅｔｅａｄｒｄｓｇａｄｏｔｒｄｓｇｅｉｎｎｌｄｓｈｈｒｗａｅｅｉｎｎｓｆｗａｅｅｉｎ，ｗｈｃｃｎｒａｉｅｈｓｏｈｉｈａｅｌｔｅｍｏｔｚ
Ｖｏ＿５Ｎｏ．ｌ３１
Ｍａ．Ｏｌｒ２２
基于单片机的伺服电机控制系统的研究
李红伟，胡涛，徐熙平，李沛松
（．１长春理工大学摘光电工程学院，长春１０２；２电信息控制和安全技术重点实验室，三河３０２．光０５０）６２１要：介绍了－＃ｇ５Ｓ－￣－ＴＣ１Ｃ５０２片机来实现控制交流伺服电机的方案。该系统设计包括硬件设计和软件设计，２Ａ６Ｓ单
（ｃｏｌｆｔ—ＥｌｃｒｎｃｇｎｅｉｇＣｈｎｃｕｉｅｓｔｆｃｅｃｎｃｎｌｇＳｈｏｏｏＯｐｅｔｏｉｓＥｎｉｅｒ，ｎａｇｈｎＵｎｖｒｉｏｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，Ｃｈｎｃｕ３０２；ｙＳａｇｈｎ１０２
ｃｎｒｌｏｈＡＣｓｒｏ — ｔｒｓｅｄａｄｐｓｔｎｏｔｏｆｔｅｅｖ —ｍｏｏｐｅｎｏｉｏ．ＴｈｃｅａｅｎｕｅｕｃｓｆｌｎｔｅｉｅｓｈｍｅｈｓｂｅｓｄｓｃｅｓｕｌｉｈＣＣＤｃｎｉｇｉｇｙｓａｎｎｍａ — ｉｇｙｔｍｔａｉｂｉｏａｕｔｂｅＭｏｏｄｉｅｔｍｔｂｅｗｈｃｃｎｅｌｅｈｄｎｍｉｓａｎｎｉｇｎｂｎｓｓｅｈｔｓｕｌｎｔｍａｌ．ｔｔｒｒｓｕａｌ，ｖｉｈａｒａｉｔｅｙａｃｃｉｇｍａｉｇｙｚｎ

基于单片机的交流伺服电机转速控制系统设计

嵌入式技术电　子　测　量　技　术 EL ECTRON IC M EASU REM EN T TECHNOLO GY 第32卷第1期2009年1月　基于单片机的交流伺服电机转速控制系统设计张国斌　尹　岗(内蒙古工业大学信息工程学院　呼和浩特　010051)摘　要:设计一种单片机控制下的交流伺服电机转速系统,详细介绍它的硬件组成原理及其软件实现过程,实现了对通用交流伺服电机的速度闭环控制。

通过对实验结果的分析可以看出,本设计基本达到了系统对伺服电机转速控制的要求。

这种方法可以广泛应用于电子机械、纺织机械、印刷机械等诸多行业中。

关键词:单片机;交流伺服电机;速度控制中图分类号:TP368.1 文献标识码:ADesign of AC servo motor speed control system basedon the single2chip microcomputerZhang Guobin Y in G ang(Information Engineering College,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot010051)Abstract:This paper designs a speed system of AC servo motor controlled by single2chip microcomputer.Details of its component of hardware and the process to realize of software.Realized its speed closed2loop control of a universal AC servo motor.Through the analysis on the experimental results,we can see,the design of this system reached the requirements to control the servo motor.This method can be widely used in electronic machinery,textile machinery, printing machinery and many other industries.K eyw ords:single2chip microcomputer;AC servo motor;speed control0　引言伺服电机属于一类控制电机,分为直流伺服电机和交流伺服电机2种。

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针对传统的晶闸管直流调速系统的一些不足，提出了一种基于单片机的伺服电机转速控制系统的设计方法，并介绍了PID控制算法的设计。

同时通过4*4小键盘输入设定的伺服电机转速，用光电编码器来测定伺服电机转速，显示在4位LED 上。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。

因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：1.在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

2.在工业控制中的应用用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。

例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

3.在家用电器中的应用可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

4.在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

5.单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

6.在各种大型电器中的模块化应用某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。

如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。

如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。

在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

1.2 转速控制系统设计目标及技术要求本设计的目的是实现伺服电机转速的控制。

本设计完成后要求可以实现键盘输入，控制PWM波形产生，实现脉宽调制，软件实现PID控制算法，驱动电路的设计，实现伺服电机转速的调节，显示。

第二章伺服电机转速控制系统设计2.1 系统硬件组成原理转速控制系统的硬件原理框图2-1如图所示：单片机AT89C52显示电路键盘H桥驱动电路光电编码器伺服电机图2-1 转速控制系统硬件原理框图以AT89C52单片机为控制核心,包括键盘电路，测速电路，PWM功放电路，显示电路。

2.2 PID控制算法简介在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID 控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。

它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。

PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。

PID控制器包括比例、积分和微分三部分，其控制原理图如图2-2所示：图2-2 典型PID控制结构比例(P)控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差成比例的关系。

系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用越大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

积分(I)控制是消除系统的稳态误差，提高无差度。

如果系统有误差，积分调节就进行直至无误差，积分调节停止，积分调节输出为常值。

积分作用的强弱取决与积分时间常数T i，若T i越小，积分作用就越强，反之T i越大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。

微分(D)控制反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，己被微分调节作用消除。

因此，微分调节可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。

另外微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。

下面对控制点所采用的PID控制算法进行说明。

控制点目前包含两种比较简单的数字ＰＩＤ控制算法，分别是：位置式算法，增量式算法。