硬件课程设计-直流电机测速调速电路设计

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1、直流电机测速调速电路设计学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止口期：硬件课程设计任务书_、设计题目：直流电机测速调速电路设计二、设计目的1.掌握电子设计的一般方法，掌握用单片机最小系统硬件的设计的方法;2.掌握直流电机的工作原理，掌握转速测量的一般方法；3.掌握C51程序的设计方法；三、设计任务及要求1.设计并制作一岚流电机的测速调速电路，速度范围在每秒1-20周;2.通过键盘输入速度给定值，实现按给定值跟踪；3.能够用LED七段数码管实时显示速度；4.实现在给定的速度范围内进行速度调整；主要元器件：开关管、红外对管、51系列单片机、LED7段

2、显示、键盘、其它。四、指导教师评语及学生成绩指导教师评语：年月日成绩指导教师（签字）：硬件课程设计任务书前言1第1章直流电机测速调速电路概述21.1直流电机的调速原理1.2PWM（脉冲宽度调制PulseWidthModulation）原理1.3直流电机调速的设计方案3第2章硬件模块设计42」单片机硬件结构及系统42丄1单片机硬件结构42」.289C51的最小系统52.2LED显示器接口原理62.2.1LED发光原理及显示器结构2.2.2LED显示的设计62.3键盘接口原理72.3.1键盘概述72.3.2键盘输入的特点72.3.3键盘接口的工作原理82.3.

3、4键盘的设计102.4直流电机驱动测速电路设计112.4.1电机驱动电路设计112.4.2屯机测速电路设计122.5直流电机测速调速整体电路设计13第3章系统电源的设计143.1电源的选择143.2线性稳压+5伏的电源设计14第4章软件设计154」软件开发环境154.2C51语言简介主程序框图154.3系统程序设计思想17第5章可靠性及抗干扰设计简介及测试出现的问题185」干扰的来源185.2系统电源的抗干扰设计18结论错误!未定义书签。参考文献19附录20直流直流电机是实现直流电能与机械能之间相互转换的电力机械，直流屯动机具有宽广的调速范围，平滑的无级调

4、速特性。常应用于对启动和调速有较高要求的场合，如宾馆高速电梯、龙门刨床、机车、大型精密机床和大型起重机等生产机械中。本文系统介绍了利用输入电压的改变来控制电机的转速。直流电机调速的方法有很多，再这用改变输入电压的大小，来调节电机的转速。利用PWM脉冲信号的占空比决定输出到直流电机的平均电压的大小。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，而控制电动机的转速。本文阐述了利用硬件和软件相结合的方法来进行对电机的测速和调速，硬件方面以SST89E516型号的单片机为核心，与驱动电路,测速电路，键盘和LED显示模块构成最小系统。其中LED采用动态

5、显示方式，键盘采用查询方式实现。软件上通过用C语言编程产生PWM信号的输出，通过调节占空比，可以实现调节输出电压的目的，而且输出电压可以无级连续调节，键盘、LED显示器的数据传输。通过以上的设计,就实现了通过键盘输入速度给定值，实现按给定值跟踪，由LED显示器显示，最后再由单片机输出PWM脉冲信号。通过测速电路把转速反馈给MCU,并把转速显示在LED显示器上。从而达到想要设定的转速。当然，除了主要模块以外，本文还介绍了电源的设计及可靠性及抗干扰的相关知识，意在使本方案得到最大程度的完善。诚然，设计与实现在测试时有-•定的误差，本论文分析了误差的来源并给出了

6、今后改进的方向，以期臻于至善。第1章直流电机测速调速电路概述1・1直流电机的调速原理根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电机机械特性曲线有所不同。对于直流电机来说,人为机械特性方程式为：n=Ke①■KtKe①2T=nQ-、n（1）分析（1）式可得.当分别改变U和1^时，，可以得到不同的转速n,从而实现对速度的调节。当改变励磁电流I,可以改变磁通量的大小，从而达到变磁通调速的目的。但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流1和磁通量只能在低于其额定值的范围内调节，故只能弱磁调速。而对于调节电枢外加电阻R时，会使机

7、械特性变软，导致电机带负载能力减弱。对于他励直流电机来说，当改变电枢电压时，分析人为机械特性方程式，得到人为特性曲线：如图1所示。理想空载转速n随电枢电压升降而发生相应的升降变化。不同电枢电压的机械特性曲线相互平行，说明硬度不随电枢电压的变化而改变电机带负载能力恒定。当我们平滑调节他励直流电机电枢两端电压时，可实现电机的无级调速。基于以上特性，改变电枢电压，实现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。改变电枢电压可通过多种途径实现，如晶闸管供电速度控制系统大功率晶体管速度控制系、直流发电机供电速，度控制系统及晶体管直流脉宽调速系统等。1.2PWM（脉冲宽度调制

8、PulseWidthModulation）原理PWM是通过控制固定