计算机控制课程设计：直流电机调速系统

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1、 计算机控制课程设计计算机控制课程设计 直流电机调速系统直流电机调速系统 一一. .实验要求实验要求 （1） 使用 PID 算法实现直流电机的调速控制。 （2） 利用光电开关测量直流电机转速， 通过控制加在直流电机两端的电压调节 其转速，使之达到所设置的转速。 （3） 通过键盘设置期望转速，要求有两组转速显示值，一组为期望转速；一组 为电机的实时转速。 二二. .系统需求分析系统需求分析 （1）电机控制需要驱动电路，常用的电机驱动电路是 H 桥驱动，bts7960 是常 用的半桥驱动芯片，利用 PWM 波控制半桥驱动电路可实现对电机的速度调节。两 片 bts7960 可以组成一个全桥驱动电路，

2、可以控制电机的转向。实验不要求控制 转向，所以可用一片 bts7960。 （2）电机控制需要 PWM 波，可以利用单片机的定时器模拟 PWM，用一个普通 IO 接口进行输出。 （3） 光电开关测速输出为脉冲信号， 通过检查输出脉冲的频率来计算电机转速， 检查信号的频率可以利用单片机的计数器模块。 检查脉冲频率需要没个固定时间 读取计数器的值。利用一个定时器可以固定一定时间进行中断，在中断子程序中 读取计数器的值。 （4）显示可用 OLED 液晶屏，选用的液晶屏有 SPI 通用接口，可以用普通 IO 可 模拟 SPI 时序。 （5）根据以上要求，需要两个定时器，一个计数器。共需要三个定时器/计数

3、器 模块，和一些普通 IO 接口，可选用 STC89C52 单片机，其内部共有三个定时器/ 计数器模块。定时器 0 工作在方式三，分为两个八位定时器 TL0 做计数器，TL1 做模拟 PWM，定时器 2 做定时中断，定时器 1 作为串口波特率发生器，串口用于 调试过程中观察数据。 三三. .硬件设计硬件设计 1.主电路图: 本系统采用 STC89C52 单片机主要功能特性: 硬件接口说明： 串口接口：T - P3.0 R - P3.1 测速接口：P3.4 模拟 PWM 电机控制接口：P1.0 OLED 显示屏接口：D0 P2.3 D1 P2.2 RST P2.1 DC P2.0 2. 电机驱动

4、电路 该电机驱动电路是是由两片 bts7960 组成， BTS7960 是 NovalithIC 家族三个 独立的芯片的一部分:一是 p 型通道的高电位场效应晶体管，二是一个 n 型通道 的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片,形成一个完全整合的高电流半桥。 所有三个芯片是安装在一个共同的引线框,利用芯片对芯片和芯片芯片技术。电 源开关应用垂直场效应管技术来确保最佳的阻态。由于 p 型通道的高电位开关， 需要一个电荷泵消除电磁干扰。通过驱动集成技术，逻辑电平输入、电流取样诊 断、转换速率调整器，失效发生时间、防止欠电压、过电流、短路结构轻易地连 接到一个微处理器上。 BTS7960可结合其他的

5、BTS7960形成全桥和三相驱动结构。 当 EN1 输入高电平 EN2 输入低电平时，左边的 NMOS 导通 PMOS 关断，右边的 NMOS 关断， PMOS 导通， 所以电机电流从左箱右流动， 当两个输入口电压取反， MOS 管的开关状态变反，所以电流方向改变，电机转向也改变。 3.稳压电路 7805 三端稳压集成电路，电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出 的78 系列。 用78/79系列三端稳压 IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少， 电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格 便宜。 4.光栅测速码盘 工作原理:当有物体挡在红外光电发光二极管和高

6、灵敏度的光电晶体管之间时， 传感器将会输出一个低电平，而当没有物体挡在中间时则输出为高电平，从而形 成一个脉冲。系统在光电传感器收发端间加入电动机，并在电动机的转轴上安装 一转盘。 在这个转盘的上挖一些光栅， 把传感器的检测部分放在圆孔的光栅位置。 每当转盘随着电机旋转的时候，传感器将向外输出若干个脉冲。可以利用单片机 进行计数，即可算出轮子即时的转速 5.OLED 屏 简介： OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode） ，又称 为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display, OELD） 。 因为具备轻薄、省电等特性，因此从 2003 年开始，这种显示设备在 MP3 播放器上得到了广泛应用，而对于同属数码类产品的 DC 与手机，此前只 是在一些展会上展示过采用 OLED 屏幕的工程样品。自 2007 年后，寿命 得到很大提高，具备了许多 LCD 不可比拟的优势。 四四.软件设计软件设计 1.单片机资源分配 根据系统需求分析，电机测速需要一个计数器和一个定时器