毕业设计：基于单片机控制直流电机的设计.doc

电子工程系 毕 业 设 计 课题名称 基于单片机控制直流电机的设计 专 业 计算机控制 学 号 __________ 姓 名 指导教师 2010年 11 月 18 日 摘 要： 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词： PWM信号 测速发电机 PI运算 Abstract： Key words: PWM signal tachogenerator PI calculation 目 录 摘要…………………………………………………………………2 英文摘要……………………………………………………………3 绪论…………………………………………………………………6 第一章 系统硬件电路的设计……………………………………7 1.1统总体设计框图及单片机系统的设计……………………………7 1.1.1 8051单片机简介………………………………………7 1.1.2 单片机系统中所用其他芯片简介 ……………………9 1.1.3 8051单片机扩展电路及分析………………………12 1.2 PWM信号发生电路设计………………………………………15 1.2.1 PWM的基本原理………………………………………15 1.2.2 PWM信号发生电路设计………………………………16 1.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理…………………17 1.3 功率放大驱动电路设计………………………………………19 1.3.1 芯片IR2110性能及特点………………………………19 1.3.2 芯片IR2110引脚图及功能……………………………20 1.4 主电路设计……………………………………………………22 1.4.1 延时保护电路…………………………………………22 1.4.2 主电路…………………………………………………23 1.4.3 输出电压波形…………………………………………23 1.5 测速发电机……………………………………………………25 1.6 滤波电路………………………………………………………25 1.7 A/D转换………………………………………………………25 1.7.1 芯片ADC0809介绍…………………………………26 1.7.2 ADC0809的引脚及其功能……………………………26 系统软件程序的设计……………………………………26 2.1 PI转速调节器原理图及参数计算……………………………27 2.2 系统中部分程序的设计………………………………………27 单片机资源分配………………………………………28 程序流程图……………………………………………28 结论……………………………………………………………30 结束语………………………………………………………………33 参考文献……………………………………………………………34 附录…………………………………………………………………35 绪论 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。 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。 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80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