基于单片机控制直流电机调速系统设计正文.doc

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1、目录第一章引言11.1课题的研究意义1第二章总体设计方案22.1设计思路与原理22.2系统总体设计框图32.3系统主要参数设计原理4第三章硬件设计53.1使用设备53.2AT89S52单片机简介：73.3PWM信号发生电路设计103.4显示与键盘模块113.5ZigBee无线收发模块113.6转动源模块13第四章系统的软件设计与实现144.1系统软件简介144.2编程语言简介144.3程序设计15第五章上位机设计235.1函数介绍235.2前面板设计255.3程序框图设计26第六章运行与调试27个人小结31参考文献41附录142第一章引言1.1课题的研究意义直流电机具有良好的起动

2、、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系统中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论是在理论上还是在实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生活中有着举足轻重的作用。虽然随着电力技术的发展，特别是在大功率电力电子器件问世以后，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、小功率场合，常采用永磁直流电动机。早期的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量的数字电路组成，控制自通的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活

3、，调试困难。随着单片机技术的不断进步，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，并使系统能够达到更高的稳定性能，同时还具有软特性好，过载能力强，可进行PID调节，调速稳定等优势。因此，本课题的研究具有很好的实际意义。本次设计主要研究的是PID控制技术在运动控制领域中的应用，纵所周知运动控制系统最主要的控制对象是电机，在不同的生产过程中，电机的运行状态要满足生产要求，其中电机速度的控制在占有至关重要的作用，因此本次设计主要是利用PID控制技术对直流电机转速的控制。其设计思路为：以AT89S52单片机为控制核心，产生占空比受PID算法控制的P

4、WM脉冲实现对直流电机转速的控制。同时利用光电传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，构成转速闭环控制系统，达到转速无静差调节的目的。因此该系统在硬件方面包括：电源模块、电机驱动模块、控制模块、速度检测模块、人机交互模块。软件部分采用C语言进行程序设计，其优点为：可移植性强、算法容易实现、修改及调试方便、易读等。第二章总体设计方案2.1设计思路与原理本文主要研究了利用AT89S52单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。而中间利用了大家都比较熟悉的数字PID算法，以前大家用的比较多的是模拟PID算法，但是由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达

5、到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。数字PID不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。本实验还利用了Labview设计上位机来对直流电机的转速进行测量，并在Labview的前面板显示出转速，再通过Labview的串口通信反馈给单片机，然后利用数字PID算法调节转速，通过Labview实时检测转速大小。单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系

6、统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。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，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。本系统以AT89S52单片机为核心，通过单片机控制，C语言编程实现对直流电机的平滑调速。本实验主要运用的是脉冲触发（也就是上升沿触发中断）系统控制方案的分析：本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。转速监测与反馈系

7、统的分析：以往我们会使用测速发电机来进行转速的测量与分析，把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比，分为直流与交流两种。而运用Labview（G语言）设计转速测量系统是种大胆的尝试，用Labview设计起来方便，操作简单，只要用Labview的串口通信就可以与单片机相连接，编入C代码就能实现监测功能。2.2系统总体设计框图上位机监控光电对管转动源转速显示MCUINTOP1.7模拟PWMPID调整由于上位机和单片机都具有串口，因此经常使用串口完成两者之间