基于51单片机的pwm直流电机调速装置设计

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1、电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告西南交通大学电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告题目：直流电机调速装置班级微电二班姓名：学号：20132124日期：2015.04.20电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告摘  要直流电机具有良好的启动性能和调速特性。首先启动转矩大：带电刷的励磁直流电机产生的电流比感应式大，故产生力矩大。调速性能好：在宽广的范围内平滑地调速，过载能力强。与交流相比，虽然结构复杂，生产成本高，维护工作量大，但是直流电机调速在数控机床，纺织机械，电工机械等领域广为应用。我们生活中熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，

2、也都不能缺少直流电机，可见直流电机的控制是一门很实用的技术。本文的设计是基于L298的直流电机调速控制，运用常见的89C51单片机为控制核心，采用L298为驱动芯片，TFT彩色液晶屏为液晶模块显示，设计出的直流电机调速系统。采用的原理是PWM占空比调速，PWM占空比调速是一种常用的调速方法，它通过改变负载两端的电枢电压，调整高低电平的时间长短来控制占空比从而实现调速。关键字：  直流电机；PWM；L298电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告1前言11.1开发背景11.2选题的目的和意义12总体方案设计22.1方案比较及论证22.1.1直流电机的调速方法22.1.2P

3、WM调速方式42.2方案选择52.3总体设计概述62.3.1系统总体设计框图63单元模块设计73.1电源模块设计73.1.1功能介绍73.1.2电路设计73.1.4电路参数的计算及元器件的选择83.2L298N电机驱动模块设计93.2.1功能介绍93.2.2电路设计113.3TFT彩屏显示模块设计123.3.1功能介绍123.3.2电路设计123.3.3电路参数的计算及元器件的选择133.4单片机最小系统模块设计133.4.1功能介绍13电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告3.4.2电路设计143.4.3电路参数的计算及元器件的选择143.5DS18B20温度传感器

4、模块设计153.5.1功能介绍153.5.2电路设计163.6红外收发模块设计163.6.1功能介绍163.6.2电路设计174.软件设计174.1总体软件框图184.2主程序195 系统调试与测试195.1 硬件测试 195.2软件调试 205.3 软硬件联合调试 205.4软件仿真206系统功能、指标参数226.1系统实现功能226.2系统指标参数测试236.3系统功能及指标参数分析237设计总结23参考文献25附录127附录228附录328电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告1前言1.1开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中

5、已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪8

6、0年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。1.2选题的目的和意义34电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少

7、量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能[2]。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差