计算机课程设计---直流电机速度控制

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1、 课程设计报告课程设计报告 课程名称：课程名称： 计算机控制技术计算机控制技术 题题 目：目： 直流电机速度控制直流电机速度控制 专业班级：专业班级： 生产过程自动化生产过程自动化 姓姓 名：名： 学学 号：号： 成成 绩：绩： 2014 年年 6 月月 20 日日 设设 计计 任任 务务 书书 课题简介： 设计制作和调试一个由 MCS51 单片机组成的直流测控系 统。通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握直 流电机的速度控制和测试方。 技术指标： 1、在显示器上显示任意四位十进制数 2、将 8 个键定义键值为 07，按任意键在显示器上显示对应键 值 3、实现功能： （1） 定义

2、键盘按键： 5 个为数字键 04； 3 个功能键： 设置 SET、 清零 CLR、开始 START； （2）显示器上的四位可显示每分钟的速度； （3）通过键盘的按键，设置直流电机每分钟的速度值； （4）按 START 键启动电机开始转动，按 SET 键停止；按 CLR 键清零。 目录目录 引引 言言. 1 第第 1 1 章章 系统分析系统分析 . 2 1.1 功能简介 . 2 1.2 方案选择 . 2 1.2.1 总体方案设计 . 2 1.2.2PWM 电路选择 3 1.2.3 由单片机直接控制的 PWM 3 1.2.4 利用高速的 DA 实现的 PWM. 4 第第 2 2 章章 硬件电路设计

3、硬件电路设计 5 2.1 控制芯片选择. 5 2.2 数码管转速显示. 6 2.3 矩阵式键盘设计. 8 2.4 直流电动机调速的驱动 9 第第 3 3 章章 软件设计软件设计 10 3.1 矩阵式键盘程序流程图 10 3.2 数码管程序流程图 11 3.3 驱动电路程序流程图 12 第第 4 4 章章 总结总结. 13 附录附录 硬件电路图硬件电路图 14 原理图布局 . 14 参考文献参考文献. 15 1 引引 言言 嵌入式微控制器又称单片机。嵌入式微控制器一般以某一种微处理器内核 为核心,芯片内部集成 ROM、PEPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时 P 计数 器、 WatchDog、

4、 IPO、 串行口、 脉宽调制输出、 APD、 DPA、 Flash RAM、 E2PROM 等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有 多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的，不同的是存储器和外 设的配置及封装。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，功能不多 不少，从而减少功耗和成本，其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研 以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动 化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。 本课题研究了一种直流电机转速的控制系统。基本思想就是利用 ARM 开 发板具有的 PWM 端口，在不改

5、变 PWM 方波周期(频率)的前提下，通过软件的 方法调整 PWM 的占空比，控制电机输入电压，进而控制电机转速。本方法所 要求的 ARM 开发板必须具有 PWM 端口， 另外， ARM 芯片的工作速度尽量快。 在收到上位机指令后调整输出 PWM 占空比。脉冲宽度调制是直流电机调速中 最为有效的方法，即给直流电机输入高速的开关脉冲信号，通过改变脉冲信号 开关的比例，达到速度控制的效果。系统中使用的是前一种固定频率下改变占 空比的 PWM 方法，在整个过程中改变的仅仅是电压信号的占空比，至于其它 参数，尤其是脉冲频率并没有改变，通过调整基本周期内工作周期的大小来控 制输出功率。电机的转速与电机两

6、端的电压成比例，而电机两端的电压与控制 波形的占空比成正比，因此电机的速度与占空比成比例，占空比越大，电机转 得越快。 PWM 采用软件的方法来实现调速过程，具有更大的灵活性，实现了硬件 设计软件化。PWM 技术是降低直流电机功耗的一种好方法，它使驱动芯片和 电机的发热减少，从而电机也可以用得更久。并且较好地实现了对直流电机的 速度控制，简化了电路，并具有精度高、快速响应性好、稳定性高等优点，具 有很好的应用前景。 2 第第 1 1 章章 系统分析系统分析 1.1 1.1 功能简介功能简介 1、定义键盘按键：5 个为数字键 04；3 个功能键：设置 SET、清零 CLR、 开始 START； 2、显示器上的四位可显示每分钟的速度； 3、通过键盘的按键，设置直流电机每分钟的速度值； 4、按 START 键启动电机开始转动，按 SET 键停止；按 CLR 键清零。 1.2 1.2 方案选择方案选择 1.2.11.2.1 总体方案设计：总体方案设计： 数字式直流电机