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指导教师评定成绩:
审定成绩:
X XXXX大 学
自 动 化 学 院
计算机控制技术课程设计报告
设计题目:直流电机调速控制
单位(二级学院): 自动化学院
学 生 姓 名:
专 业:
班 级:
学 号:
指 导 教 师:
设计时间:
学院制
摘要
直流
关键词:
计算机控制技术,Keil uVision4,Proteus,占空比,直流电机,C51单片机,LED显示器
目录
摘要 1
关键词 1
计算机控制系统的主题说明 2
1.1设计平台 2
1.2 设计内容 3
1.3 设计要求 3
设计报告正文 4
2.1计算机控制系统的总体规划与设计思路 4
2.2各设计步骤的分析与计算 6
2.2.1硬件设计 6
1)AT89C51单片机最小系统电路 6
2)L298电机驱动电路 7
3)测速电路 8
2.2.2软件设计 9
1)系统主程序流程图 9
2)按键程序流程图 9
3)电机PWM调速程序流程图 10
4)PID反馈调节流程图 11
5)LED显示程序流程图 11
系统调试 12
设计总结 13
参考文献 14
附录 15
计算机控制系统的主题说明
1.1设计平台
直流电机功率不大于20W;
直流电机额定电枢电压为DC12V;
直流电机额定转速为300rpm;
以单片机作为控制器。
1.2 设计内容
设计直流电动机控制电路;
设计直流电机调速控制电路,要求采用PWM脉宽调制方式调速;
应用PID两种基本算法:位置算法和增量算法,并要求知道这两种算法的特点。
(1)位置算法:
(2)增量算法:
直流电动机旋转误差小于3%;
实现正反转;
速度检测与显示及控制。
1.3 设计要求
整个课程设计的各个环节都要求学生自己动手;
提供相应的算法分析和计算;
自己选择计算机控制设备,构建一个简单的计算机控制系统;
对课程设计进行总结,撰写课程设计报告;
课程设计时间为1.5周。
设计报告正文
2.1计算机控制系统的总体规划与设计思路
直流电机调速相比交流电机相对简单,只需改变电机电压就可以改变转速,而本文采用的PWM脉宽调制,通过调节电机的输入占空比控制电机的平均电压,控制调速。电机调速分为三个级:控制级、驱动级和反馈级。单片机属于控制级,产生可调的方波波形来控制电机的速度;由于单片机属弱电不能驱动电机这样的强电,所以由L298芯片组成的驱动电路构成驱动级,直接驱动电机;反馈级是为了实现精确调速(电机旋转误差小于3%的要求)。基本思路就是通过弱电控制强电。下图为系统总框图以及Ptoteus仿真电路图。
图2.1系统总框图
图2.2Proteus仿真电路图
2.2各设计步骤的分析与计算
2.2.1硬件设计
1)AT89C51单片机最小系统电路
单片机主要擅长系统控制,而不适合做复杂的数据处理,本文在选择单片机最小系统时用AT89C5l的8位DIP-40封装的单片机作为MCU,一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、键盘电路、显示电路等部分组成,有时也外扩有片外RAM和ROM以及外部扩展接口等电路。下图为单片机最小系统结构框图。
图2.3单片机最小系统框图
图2.4单片机最小系统电路仿真图
系统时钟:单片机内部具有一个高增益反相放大器,用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器,系统时钟电路结构如图2所示,可以根据情况选择6MHz、8MHz或12MHz等频率的石英晶体,补偿电容通常选择20-30pF左右的瓷片电容。
图2.5晶振电路仿真图
74HC573外部锁存器:74HC573是有输出三态门的电平允许8位锁存器。 地址总线用于传送单片机送出的地址信号,以便进行存储器单元和I/O端口的选择;数据总线用于单片机与存储器或I/O端口之间的数据传送;控制总线是单片机发出的以控制片外ROM、RAM和I/O口读/写操作的一组控制线。
2)L298电机驱动电路
SGS公司的L298芯片是一种高电压、大电流双H桥功率集成电路,可以方便的驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压;可以直接用单片机的IO口提供信号;而且电路简单,使用比
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