毕业论文：基于单片机的pwm电机控制（终稿）.doc

目 录 第一章：绪论………………………………………………… 第二章：统设计要求和解决方案………………………………… 2.1系统设计要求……………………………………………………………2.2解决方案………………………………………… 第三章：硬件系统设计…………………………………………… 3.1 电源模块设计……………………………………………………… 3.2键盘模块设计………………………………………………………… 3.3显示模块设计………………………………………………………… 3.4电机驱动电路-H桥模块设计……………………………………… 3.5霍尔测速模块设计…………………………………………………… 3.6 ADC转换模块设计……………………………………………………… 3.7单片机双机通讯模块设计………………………………………… 第四章：软件系统及程序流程图………………………………… 第五章：心得体会…………………………………………… 附录一 硬件原理图………………………………………… 附录二 元件清单………………………………………… 附录三 参考文献……………………………………………… 第一章 绪论 直流电动机具有优良的调速特性和良好的启动性能和调速特性,,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。,是电气传动发展的主要方向之一。采用微机控制后,整个调速系统实现全数字化,结构简单,可靠性高,操作维护方便,电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平,静动态各项指标均能较好地满足工业生产中高性能电气传动的要求。由于单片机性能优越,具有较佳的性能价格比,所以单片机在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。 PWM 调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点[1 ] :由于PWM 调速系统的开关 频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流,低速特性好;同样,由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强,可以获得很宽的频带;开关器件只工作在开关状态,主电路损耗小,装置效率高。PWM 调速系统很早已出现,但是因为缺乏高速开关元件而未能在生产实际中推广应用。在近年来,由于大功率开关器件的制造成功和成本的不断下降, PWM调速系统又受到重视。 尽管如此，我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名电子信息工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。 第二章 系统设计要求和解决方案 2.1系统设计要求 1、 设计题目：直流电机数字调速系统。 2、 课设内容： （1）、本地控制 ① 通过键盘设置电机转速（给定值），通过控制程序使直流电机达到给定转速； ② 通过电位器设置电机转速（给定值），通过控制程序使直流电机达到给定转速； （2）、本地控制与远传控制（选作） 通过键盘或电位器设置电机转速（给定值），实现本地直流电机的转速控制，同时，利用通讯模块（有线），控制远方电机的转速。 3、具体要求及说明： （1）、八段码数码管或（LCD液晶显示器—可选）显示给定转速和实际转速； 要求：直流电机按照给定的转速运行，当给定值变化时，电机转速随之变化。同时在LED显示（8位八段码）给定转速值和实际转速值，显示格式如上下图所示： （2）、键盘设置参数可以把键盘定义为数字键（0-9）、设置键、通讯键、确认键和开始（运行）、停止键等。也可利用少键盘定义一键多能，如设置键、加一、减一、确认、开始（运行）、停止键等。 （3）、速度上限和下限报警功能，如高于转速120%或低于转速20%，通过声光器件报警。 （4）、速度可以考虑正反转。 2.2 解决方案 1、键盘设置电机转速 （1）、原理 通过键盘按键在数码管上显示出来电机的给定转速，键盘给定的数字量越大， PWM占空比越大，就驱动晶体管导通的时间越长，这样输出的计数脉冲在单位时间内也就越多，这样就相当于电机的电压越大，其转速也就会越快，我们再用单片机对输出脉冲计数，PID调节器就把这个计数脉冲和预先设定的 值进行比较，比设定值小，这样就会得到一个偏差，再把这个偏差给定电压，这样就相当于加大了PWM的占空比，要是比设定值大，这样也会得到一个偏差，就把这个变差与给定的电压向减，这样就可以减少PWM的占空比，通过改变占空比来改变晶体管的导通时间，就可以改变压频转换器的输入电压，也就改变压频转换器的单位计数脉冲，达到调电动机速度的目的。 电机转速控制原理示意图 2、AD转换设置电机转速 （1）、原理 基本的设计核心是运用PID调节器