单片机控制直流电机的转速的
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）
单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计
畢業設計（論文）題目：利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計班級：XX姓名：XZ指導教師：XX說明：8051畢業設計任務書7 (3)一、設計題目 (3)第1章緒論 (5)1.1利用單片機控制的直流電機轉速系統設計目的和意義 (5)1.1.1選題的目的和意義 (5)1.1.2國內外研究現狀簡述： (5)1.1.3畢業設計（論文）所採用的研究方法和手段： (5)1.2利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計設計專案發展 (6)1.3利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計原理 (6)第2章系統硬體電路的設計 (8)2.1 系統總體設計框圖及單片機系統的設計 (9)2.1．1 系統總體設計框圖 (9)2.1.2 8051單片機簡介 (9)2.1.3 單片機系統中所用其他晶片簡介 (11)2.1.4 8051單片機擴展電路及分析 (15)2.2 PWM信號發生電路設計 (17)2.2.1 PWM的基本原理 (17)2.2.2 PWM信號發生電路設計 (18)2.2.3 PWM發生電路主要晶片的工作原理 (19)2.3 功率放大驅動電路設計 (22)2.3.1 晶片IR2110性能及特點 (22)2.3.2 IR2110的引腳圖以及功能 (23)2.4 主電路設計 (25)2.4.1 延時保護電路 (25)2.4.2 主電路 (25)2.4.3 輸出電壓波形 (28)2.5 測速發電機 (28)2.6 濾波電路 (29)2.7 A/D轉換 (29)1.7.1 晶片ADC0809介紹 (29)2.7.2 ADC0809的引腳及其功能 (29)第3章.直流調速系統 (30)3.1 直流調速系統概述 (31)3.2單閉環直流調速系統 (31)3.3開環系統機械特性和閉環系統靜特性的比較 (33)第4章利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計 (35)4.1系統軟體部分的設計 (35)4.1.1 PI 轉速調節器原理圖及參數計算 (35)4.2 控制電路設計 (36)4.2.1 單片機資源分配 (36)4.2.2 程式流程圖 (40)第5章結論 (41)致謝 (42)參考文獻 (43)畢業設計任務書7一、設計題目利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計二、設計要求設計一個用單片機實現對直流電機轉速控制系統。
基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统
第一章:前言Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。
不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。
此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种：（1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。
（2）硬件实验自动产生PWM 信号，不占用CPU 处理的时间。
这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1，具体内容可参考相关书籍。
51 单片机PWM 程序产生两个PWM，要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256，PWM 这个功能在PIC 单片机上就有，但是如果你就要用51 单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定时器T1 来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1 是让IO 口输出低电平，这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率，改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。
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。
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。
毕业设计论文—基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计[管理资料]
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基于单片机的直流电机测速、调速及显示系统设计摘要本文主要研究了利用Quick51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广泛等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。
目前，一个学习与应用单片机的高潮在全社会大规模地兴起。
学习单片机的最有效方法就是理论与实践并重，本文用8051单片机自制了一个采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
还对直流电机的速度进行了测量和显示。
关键词：单片机、 PWM、调速、测速、显示系统目录摘要 (1)目录 (1)第一章概述 (2)概述 (2)Quick51的技术简介和发展前景 (3)SmartSOPC与Quick51 (3)Quick51特性 (4)第二章总体方案设计 (4)8051单片机简介 (5)PWM信号发生电路设计 (12)PWM的基本原理 (12)128*64液晶显示 (13)第三章硬件设计与连接 (13) (13)信号处理电路设计 (16) (17)I2C总线概述 (17)存储器电路 (18)显示电路设计 (18)PWM信号发生电路设计 (19)第四章软件设计 (20) (20) (21)第五章结论与展望 (30)附录 (31)附一速度控制子程序 (31)附二电路图 (35)参考文献 (35)答辩问题 (36)第一章概述1.1概述本文主要研究了利用Quick51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。
按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。
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。
浅析直流电动机调速系统的单片机控制
ｌ直 流 电 动 机 调 速 系统 的单 片机 控 制 系 统 设 计 １ ． １硬 件 设 计
系统 中，应 用两片 ４ 位数 值比较器 ４ ５ ８ ５ 和一片 １ ２ 位 的串行计数 器 ４ ０ ４ ０ 构成 的 Ｐ ＷＭ 信号发生电路。Ｐ ＷＭ 信号发 生电路 由三片通用数字 电路构
成， 它可 以使软件设计构成大大简化 ， 但 同样也适用于单片机系统 。 （ ３ ） 功 率 放 大 驱 动 电路 设 计 功率放 大驱动采用美 国 Ｉ Ｒ 公司生产 的 Ｉ Ｒ２ １ １ ０驱动器 。该芯片采 用 ＣＭＯＳ工艺制作 ，逻辑 电源 电压 范围为 ５ ｖ ￣ ２ Ｏ ｖ ，适应 Ｔ Ｔ Ｌ或 ＣＭＯＳ 逻辑信 号输 入， 具有独立 的高端和低端 ２个输 出通道 ， 具有较理 想的抗 噪 效果和 快速和完整 的保护功 能， 可大大提高控制系统 的可靠性 。 基于Ｉ Ｒ ２１ １ ０的 典 型驱 动 电路 见 图 ２所 示 。图 中， Ｃ２为 自举 电容 ， Ｖ ＣＣ 经 Ｄ２ 、 Ｃ ２ 、 负载 、 Ｔ２给 Ｃ２充 电， 以确保 Ｔ ２关闭 、 Ｔ１导通 时， Ｔ１管的栅 极 靠 Ｃ２上足够 的储能来驱动 。对 于 自举 电容的选择 ， 一般用 一个大 电容和 个 小电容并联使用 ， 在频率为 ２ ０ ｋ Ｈｚ左右 的工作状态下 ， 选用 １ ． ０ Ｆ和 ０ ． １ ｕ Ｆ电容并联 。并联高频 小电容用来吸收高频毛刺干扰电压 。驱动 大容
一
采用 ８ ９ Ｃ５ １ 单 片机输 出数据 ， 由Ｐ ＷＭ 信号 发生电路发送 Ｐ ＷＭ 信 号 到直流 电机 ， 然后通过测速 电路、 滤波电路和 Ａ ／ Ｄ 转换 电路将数据重 新发 回８ ９ Ｃ５ １ 单 片机 ， 从而进行 Ｐ Ｉ 运算 以实现对电动机速 度和转 向的调控 。 该 ８ ９ Ｃ ５ １ 单片机 由 ＣＰ Ｕ 和 ８个元件构 成，它们都以片 内的单一总线进行连 接， 构成的基本结构仍然是通用 ＣＰ Ｕ配置外围芯片的构成模式 ， 在功 能单 元控制方面则采用特殊功能寄存器集中控制方法。 （ １ ） Ｐ Ｗ Ｍ 信 号 发 生 电 路 设计 Ｐ ＷＭ 可以应用 于很 多方面 ， 如 电机 的速度 控制 、 温 度控制 和压力 控
51单片机直流无刷电机控制.
基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机学号：3100501044班级：电气1002姓名：王辉军摘要直流无刷电机是同步电机的一种，由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等），转子由永久磁钢按一定极对数（2p=2,4,…）组成。
电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响：N=120．f / P。
在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。
直流无刷电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。
也就是说直流无刷电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。
MCS-51单片机是美国英特尔公司生产的一系列单片机的总称，是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力的微处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出接口电路、定时计算器、串行通信口、脉宽调制电路、A/D转换器等电路集成到一块半导体硅片上，这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
本论文将介绍基于MCS-51单片机控制直流无刷电动机的设计，它可以实现控制直流无刷电动机的启动、停止、急停、正反转、加减速等功能。
关键词：单片机，直流无刷电动机，控制系统直流无刷电动机是在直流电动机的基础之上发展而来的，它是步进电动机的一种，继承了直流电动机的启动转矩大、调速性能好等特点克服了需要换向器的缺点在交通工具、家用电器及中小功率工业市场占有重要的地位。
直流无刷电动机不仅在电动自行车、电动摩托车、电动汽车上有着广泛的应用，而且在新一代的空调机、洗衣机、电冰箱、吸尘器，空气净化器等家用电器中也有逐步采用的趋势，尤其是随着微电子技术的发展，直流无刷电动机逐渐占有原来异步电动机变频调速的领域，这就使得直流无刷电动机的应用范围越来越广。
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单片机控制直流电机的转速的
一、引言
在电子技术领域中，单片机是一种非常常见和实用的微型计算机，被广泛应用于各种电子设备和控制系统中。
而直流电机是一种常见的电动机类型，具有简单、可靠、易控制等优点，在许多应用中被广泛使用。
本文将探讨单片机如何控制直流电机的转速，介绍与此相关的基本概念、方法和技术。
二、直流电机基础知识
在探讨单片机控制直流电机转速之前，我们先了解一些直流电机的基础知识。
直流电机是一种将直流电能转化为机械能的设备，由电枢和电磁场部分组成。
电枢是直流电机的旋转部分，通常由定子、转子和电刷组成。
电磁场部分则包括磁铁或电磁线圈等元件。
直流电机转速的控制可以通过改变电压或电流来实现。
三、单片机控制直流电机转速的原理
单片机作为一个微型计算机，具有处理数据和控制外部设备的能力。
通过单片机的输出引脚和电机驱动器连接，可以通过控制输出信号的状态和频率来改变电机的转速。
单片机控制电机转速的原理基于脉宽调制（PWM）技术，通过调节脉宽的高低来控制电机供电电压的平均值，从而控制电机的转速。
四、单片机控制直流电机转速的方法
不同的单片机有不同的控制方式和接口，下面将介绍几种常见的单片
机控制直流电机转速的方法：
1. 电平控制法：这种方法基于单片机的输出引脚的高低电平控制。
通
过在单片机程序中设置输出引脚的电平状态，可以控制电机的供电电压。
高电平表示通电，低电平表示断电，通过改变通断时间的比例可
以控制电机的转速。
2. PWM控制法：这是一种较为常见和常用的方法。
通过使用单片机
的PWM输出功能，可以实现对电机的精确控制。
PWM输出由一个
周期性的正方形波形组成，通过调节高电平和低电平的比例和周期来
控制电机的转速。
通常，周期越小，高电平占空比越大，电机转速越高。
3. 编码器反馈控制法：在一些需要更为精确的控制和位置反馈的应用中，可以使用编码器来实现电机转速的控制。
编码器是一种能够测量
电机转动位置和速度的装置，通过将编码器与单片机连接，可以实时
监测电机的转速，并根据反馈信号进行调整。
五、总结和回顾
通过本文的介绍，我们了解了单片机控制直流电机转速的原理和方法。
单片机利用其强大的控制能力和输出功能，可以实现对直流电机的精确控制。
通过不同的控制方法和技术，我们可以根据具体应用需求来选择适合的方案。
无论是通过电平控制、PWM控制还是编码器反馈控制，单片机都能帮助我们实现直流电机转速的控制，从而满足各种应用的需求。
六、个人观点和理解
在我看来，单片机控制直流电机转速是一项非常有用和重要的技术。
通过单片机的灵活控制，我们可以实现对直流电机的精确控制，并根据实际需求进行调整。
这种技术在机器人、自动化控制和电动车等领域中具有广泛应用前景。
随着单片机技术的不断发展和更新，相信在将来会有更多的创新和应用。
单片机控制直流电机转速是一门非常有趣和实用的技术。
通过学习和理解相关知识，我们可以掌握这一技术，并将其应用于各种实际场景中。
希望本文对读者有所帮助，带来一些启发和思考。
谢谢阅读！鉴于知识文章通常以“提问-回答”形式展开，下面以这种形式续写：
一、单片机控制直流电机转速的原理和方法
提问：什么是单片机控制直流电机转速的原理和方法？
回答：单片机控制直流电机转速的原理是通过改变电机的供电电压和电流来实现转速的控制。
而方法则根据具体的需求来选择，常见的有
电平控制、PWM控制和编码器反馈控制等。
二、电平控制和PWM控制的区别和应用
提问：电平控制和PWM控制的区别是什么？在实际应用中有何差异？
回答：电平控制是通过改变电机的输入电压来控制转速，只能实现有
限范围内的速度调节。
而PWM控制则是通过在一定时间内改变电机
输入电压的占空比来实现转速的调节，可以实现更精确的控制。
在实际应用中，电平控制常用于对转速要求不高的场景，比如一些简
单的机械装置。
而PWM控制则适用于对转速要求较高且需要较为稳
定的场景，比如机器人的运动控制和无人驾驶车辆的电机控制等。
三、编码器反馈控制的作用和优势
提问：编码器反馈控制在单片机控制直流电机转速中有何作用和优势？
回答：编码器反馈控制通过获取电机转子位置信息，并与预设的目标
位置进行比较，从而实现对转速的精确控制。
它可以实时监测电机的
转速、位置和状态，并及时进行调整，使得电机的控制更加准确和可靠。
编码器反馈控制的优势在于可以根据实际需要进行闭环控制，可以有
效避免电机因负载变化或环境因素而引起的转速波动和失控现象。
通
过编码器反馈控制，还可以实现电机的位置控制和高级控制算法的应用。
四、单片机控制直流电机转速的应用前景
提问：单片机控制直流电机转速的应用前景如何？
回答：随着科技的发展，单片机控制直流电机转速技术在各个领域中具有广阔的应用前景。
在机器人领域，通过单片机控制直流电机转速可以实现机器人的运动控制和路径规划；在自动化控制领域，可以广泛应用于生产线的传送带控制和机械设备的调节等；在电动车领域，单片机控制直流电机转速是电动车驱动系统中不可或缺的一部分。
随着单片机技术的不断革新和发展，相信在将来会有更多创新和应用产生，单片机控制直流电机转速将继续在各个领域中发挥着重要的作用。
单片机控制直流电机转速是一门有趣且实用的技术。
通过学习和理解相关知识，我们可以掌握这项技术，并将其应用于各种实际场景中。
期待这篇文章对读者有所帮助和启发，谢谢阅读！。