1、 目目 录录 第一章：绪论 第二章：统设计要求和解决方案 2.1 系统设计要求 2.2 解决方案 第三章：硬件系统设计 3.1 电源模块设计 3.2 键盘模块设计 3.3 显示模块设计 3.4 电机驱动电路-H 桥模块设计 3.5 霍尔测速模块设计 3.6 ADC 转换模块设计 3.7 单片机双机通讯模块设计 第四章：软件系统及程序流程图 第五章：心得体会 附录一 硬件原理图 附录二 元件清单 附录三 参考文献 第一章第一章 绪论绪论 直流电动机具有优良的调速特性和良好的启动性能和调速特性,调速 平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁 的无级快速起动、 制动和反转
2、;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊 运行要求，启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调 速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复 杂，生产成本高，维护工作量大。电动机调速系统采用微机实现数字化控 制,是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后,整个调速系统实现 全数字化,结构简单,可靠性高,操作维护方便,电动机稳态运转时转速精度 可达到较高水平,静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气 传动的要求。由于单片机性能优越,具有较佳的性能价格比,所以单片机在 工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。 PWM 调速系统与可控整流式调速系统相比有下列
3、优点1 :由于PWM 调速系统的开关 频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好; 同样,由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽 的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高。 PWM 调速 系统很早已出现,但是因为缺乏高速开关元件而未能在生产实际中推广应 用。在近年来,由于大功率开关器件的制造成功和成本的不断下降, PWM调 速系统又受到重视。 尽管如此，我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实 践的角度，对一名电子信息工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利 于提高学习热情。 第二章第二章 系统设计要求和解决方案系统设
4、计要求和解决方案 2.12.1 系统设计要求系统设计要求 1、 设计题目：直流电机数字调速系统。 2、 课设内容： （1） 、本地控制 通过键盘设置电机转速 （给定值） ， 通过控制程序使直流电机达到给 定转速； 通过电位器设置电机转速 （给定值） ， 通过控制程序使直流电机达到 给定转速； （2） 、本地控制与远传控制（选作） 通过键盘或电位器设置电机转速 （给定值） ， 实现本地直流电机的转速 控制，同时，利用通讯模块（有线） ，控制远方电机的转速。 3、具体要求及说明： （1） 、八段码数码管或（LCD 液晶显示器可选）显示给定转速和实际转 速； 要求：直流电机按照给定的转速运行，当给定
5、值变化时，电机转速随之变 化。同时在 LED 显示（8 位八段码）给定转速值和实际转速值，显示格式 如上下图所示： （2） 、键盘设置参数可以把键盘定义为数字键（0-9） 、设置键、通讯键、 确认键和开始（运行） 、停止键等。也可利用少键盘定义一键多能，如设置 键、加一、减一、确认、开始（运行） 、停止键等。 （3） 、速度上限和下限报警功能，如高于转速 120%或低于转速 20%，通过 声光器件报警。 （4） 、速度可以考虑正反转。 2.2 解决方案解决方案 1、键盘设置电机转速 （1） 、原理 通过键盘按键在数码管上显示出来电机的给定转速，键盘给定的数字 量越大， PWM 占空比越大，就驱动晶体管导通的时间越长，这样输出的 计数脉冲在单位时间内也就越多，这样就相当于电机的电压越大，其转速 也就会越快，我们再用单片机对输出脉冲计数，PID 调节器就把这个计数 脉冲和预先设定的 值进行比较，比设定值小，这样就会得到一个偏差，再 把这个偏差给定电压，这样就相当于加大了 PWM 的占空比，要是比设定 值大，这样也会得到一个偏差，就把这个变差与给定的电压向
