基于单片机直流调速系统课程设计

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1、 课程设计报告课程设计报告 题目：题目： 基于单片机的直流调速系统设计 学生姓名学生姓名 学号学号 届届 班级班级 电三电三 指导教师指导教师 专业专业电气工程及其自动化电气工程及其自动化 2 概述概述 本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机，通过 PWM 方式控制直流电机调速 的方法。PWM 控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子 技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已 经没有了学科之间的界限， 结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会 成为 PWM 控制技术发展的主要方向之一。 本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直

2、流电机速度的控制。 文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统，然后通过放大来驱动电 机。利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电 压信号输入给 A/D 转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行 PI 运算，输出控制 量完成闭环控制，实现电机的调速控制。 设计内容设计内容 1 1 选择电动机参数： 额定电压：6V 额定转速：6000rpm 减速比：1：46.7 空载转速：128rpm 10ms/转 2 2 电机调速模块采用由三极管组成的 H 型 PWM 电路。 用单片机控制三极管使之工 作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的 饱和

3、截止模式下，效率非常高；H 型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控 制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的 PWM 调速技术。 3 3 PWM 调速工作方式 由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小， 其电流的最 大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。 调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调 宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生 PWM 脉冲的软件实现上比较方便。 采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确， 误差只在几个 us。 4 4 硬件电路设计 框图如下

4、图所示，硬件电路结构初步设想由以下 4 部分组成：时钟电路、复位电 路、单片机、驱动电路。驱动电路部分采用了以 GTR 为可控开关元件、H 桥电路 为功率放大电路所构成的电路结构。控制部分采用汇编语言编程控制，AT89C51 芯片的定时器产生 PWM 脉冲波形，通过调节波形的宽度来控制 H 电路中的 GTR 通断时间，便能够实现对电机速度的控制。 3 根据硬件系统电路设计框图，对各部分模块的原理进行分析，编写个子模块 程序，最终将其组合。 图 3.1 硬件系统电路设计框图 二二 信号输入电路信号输入电路 独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的 按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。因此，通过检测输入线的电平 状态可以很容易判断哪个按键按下了。独立式按键电路配置灵活，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