直流电机PWM控制系统设计.doc

江西理工大学应用科学学院 微机控制系统课程设计报告 详细阐述用单片机实现调速的设计方法电机调速具有相当的实际意义。依据其调速的基本理论，???关键词：电机第一章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 设计题目和设计要求 1 1.2.1 设计的题目 1 1.2.2 设计的要求 1 1.3 设计主要内容应解决的问题 1 第二章 系统总体设计和工作原理 2 2.1PWM基本原理 2 2.2 系统总体设计 2 第三章 系统硬件电路设计及描述 4 3.1硬件设计分析 4 3.2电源电路 4 3.3 单片机最小系统 5 3.3.1 AT89C52单片机简介 5 3.3.2 单片机最小工作电路 5 3.3.3 复位电路 6 3.3.4 晶振电路 7 3.3.5 按键电路 7 3.3.6 数码管显示电路 8 3.3.7 PWM直流电机驱动电路 9 3.4主要器件 11 3..5 系统总体电路设计 11 第四章 软件设计流程及描述 12 4.1 软件设计方法 12 4.2 程序流程图 12 4.3编写程序 13 第五章 系统仿真 14 总 结 16 致 谢 16 参考文献 17 附 录 18 附件1：元件清单 18 附录2 硬件原理图 18 附录3 源程序 20 第一章 绪论 1.1 引言 近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合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。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。 在PWM驱动控制的调整系统中，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”。如图2所示，在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。 图2.1 电枢电压“占空比”与平均电压关系罔 设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax设占空比为D=t1／T，则电机的平均速度为： Vd=DVmax (2) 其中： 。 脉冲的占空比，范围在0～1之间Vmax ——电机全通电时的速度(最大)； 由公式（2）可见，当我们改变占空比D时，就可以得到不同的电机平均速度 ，从而达到调速的目的。电机的电枢电压即受单片机输出脉宽控制，实现了利用脉冲宽度调制技术(PWM)进行直流电机的变速。D并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。 2.2 系统总体设计 本课题的主要目的主要是完成直流电机闭环调速系统设计——控制器设计。主要的内容包括：主要的设计内容为通过按键设置电机的转速，单片机时刻检测直流电机的转速。当检测到的转速与设置的转速出现偏差的时候，单片机通过控制输出PWM脉冲的占空比来控制电机的转速。同时检测的电机的转速通过数码管显示出来。 本课题预期目的能够完成硬件的设计，软件的设计，已经能够实现软件和硬件的联合调试，最后达到能够通过键盘按键增加或者减小电机的速度上限，单片机控制电机的速度在设定的范围内，并把测量的电机速度通过LED显示出来。 第三章 系统硬件电路设计及描述 3.1硬件设计分析 直流电机闭环调速系统硬件由电源电路，电机控制电路、复位电路、晶振电路、数码显示电路 单片机系统等部分组成。 总体设计