单片机控制直流电机调速系统毕业设计

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1、 目录 前 言 2 第一章 概述 3 1.1 单片机控制直流调速系统的设计方案 . 3 1.2 单片机控制直流调速系统工作原理概述 . 3 第二章 单片机控制系统的硬件设计 5 2.1 单片机系统的地址分配 5 2.2 数据存储器 6264 的扩展 6 2.3 ADC0809 与 8051 单片机的接口电路设计 8 2.3.1 给定速度的设计 . 8 2.3.2 反馈速度采样电路设计 9 2.4 DAC0832 与 8051 单片机的接口电路设计 10 2.5 LED 数码显示电路设计 12 2.6 单片机控制直流调速系统中的其它设计 . 14 第三章 单片机控制系统的软件设计 .14 3.1

2、 主程序的设计 14 3.2 采样子程序 18 3.2.1 ADC0809 的采样程序 . 19 3.2.2 中值滤波算法子程序 . 20 3.3 数字 PID 控制算法子程序 21 3.4 DAC0832 的转换 24 3.5 程序中的代码的转换 25 3.6 给定速度显示与实际速度显示子程序 28 3.6.1 给定速度显示程序设计 29 3.6.2 实际速度显示子程序 . 30 3.7 程序的调试 . 30 第四章 总结 .31 致 谢 .33 参 考 文 献 . 错误错误!未定义书签。未定义书签。 附录 一 软件程序清单 .33 前 言 自电动机成为第二次工业革命开始的标志以来，其在工业

3、生产制造、 交通运输、家用电器等领域发挥重要作用，电动机的应用无处不在。电机 的控制系统随着计算机的发展而不断的改进。 在很长一段时间内，在较高控制性能的传动系统中，直流电机一直占 据主导地位，主要原因在于其控制简单、调速平滑、性能良好。随着电力 电子技术的发展，直流电机拖动将有逐步被交流电机拖动所取代的趋势。 但在中、小功率的场合，采用永磁直流电动机，对其转速控制相对比较简 单，只需对电枢回路进行控制。直流调速系统中应用最广泛的一种调速方 法是调节电动机的电枢电压。为了获得可调的直流电压，利用电力电子器 件的完全可控性，采用脉宽调制（Pulse Width Modulation）技术，将恒

4、定的直流电压调制成大小、极性可变的直流电压作为电动机的电枢电压， 实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系统。它越来越 广泛地应用于各种功率的调速系统中。 微处理器使电机运动控制技术再次发生巨大变革，使用微处理器实现 数字化控制不仅可以简化控制硬件，而且可以加入人工智能对运动系统进 行诊断，这对电机运动控制系统的发展影响重大。单片机用做微处理器的 调速系统应用尤为广泛。单片机结构相对比较简单，通过学习一些专业基 础知识以后依靠自己的技术力量，也能够开发出自己所希望的单片机应用 系统。 为了在比较简单的运动控制系统中实现智能控制，因此设计了单片机 控制直流调速系统。单片机是应用于直流

5、调速系统的最基本处理器，就其 组成和结构而言，大大缩小控制器的体积，增加了功能，而且可以通过串 行通信和计算机相连接，实现集中控制。 第一章 概述 1.11.1 单片机控制直流调速系统的设计方案 本次设计的任务是单片机控制的直流调速系统，该系统通过单片机对 直流电动机的速度进行控制，同时对速度进行检测采样，并显示给定速度 和实际速度。控制系统设计总体结构框图如下： 图 1-1 系统结构框图 1.21.2 单片机控制直流调速系统工作原理概述 整个系统的工作原理：首先是人为给定电动机转速的电压信号，然后 将这个电压信号通过 A/D 转换器转换成数字信号后传送给单片机（8051） 。 单片机通过中断

6、通信方式将接收到数据先保存起来。然后再对此数据进行 处理：要将此二进制数进行转换，先将（00HFFH）转换成对应的实际数 值，接着启动 ADC0809 开始采样直流电动机的实际速度值，因为用到了中 值滤波算法，所以需要连续采集三次数据，作比较之后取中间值，这个值 即为直流电动机速度的实际值。然后用给定值与这个实际值作比较，再通 过 PID 控制算法，得到一个输出信号值，再通过 DAC0832 转换器将这个数 字信号转换成相应的模拟电压控制信号，经过 PWM 波形发生器来驱动直流 电动机；接着继续采样，又通过 PID 控制算法，同样又输出一个电压控制 单 片 机 A/D 转换 给定转速 A/D 转换 测速电机 直流电机 速度显示 D/A 转换 PWM 波形发生器 PWM驱动 信号来驱动直流电动机，其实这是一个不断地循环往复的过程，作比较直 至差值为零，即实际速度等于给定速度。并在这个循环往复的过程中，将 采集到的不断变化的速度值，通过 LED 数码管显示出直流电动机的给定速 度值和实际速度值。 整个系统设计包括了四个大的部分： A/D 转换电路部分、D/A 转换电 路部分、