本科毕业设计-基于单片机的直流调速系统设计终稿.doc

南京铁道职业技术学院 毕 业 论 文 题 目： 基于单片机的直流电机调速系统设计 作 者： 陈志森 学 号： 03314100227 二级学院： 动力工程学院 系 ： 铁道机车车辆系 专 业： 铁道机车车辆 班 级： 机车车辆1001班 指导者： 王华 高级工程师 评阅者： 2013年 6月 毕业设计中文摘要 基于单片机的直流电机调速系统设计 摘要 直流电机具有良好的启动性能和调速特性，而且直流调速系统向数字化方向发展成为了趋势。 本文首先给了总体方案的设计，然后分别介绍了单片机最小系统、电源系统、调速系统、红外对管测速系统、1602液晶显示系统等各子系统的结构组成及功能实现原理，以及主程序、PWM波发生模块、测速系统以及液晶显示系统等功能实现的软件程序流程图。 并且通过对模拟仿真和实际硬件电路搭建，从而完成了一套能够实现直流电机正转、反转、加速、减速、停止等功能的基于单片机的直流电机调速系统。 关键词： 电机调速 PWM 单片机 液晶显示 测速  目 次 1 引言 2 1.1 研究背景 2 1.2 研究的目的和意义 2 1.3 本文的主要工作 3 2 系统的功能及组成 3 2.1 系统的功能 3 2.2 系统的任务分析 3 3 系统硬件电路设计 4 3.1 最小系统设计 4 3.2 电源系统设计 6 3.3 电机调速系统设计 7 3.4 红外对管测速系统设计 10 3.5 1602液晶显示系统设计 11 4 软件设计原理 12 4.1 主程序流程图 12 4.2 PWM波发生模块程序流程图 13 4.3 测速系统程序流程图 13 4.4 液晶显示系统程序流程图 14 5 proteus模拟仿真 15 5.1 硬件电路 15 5.2 波形分析 15 6 实验结果分析 18 6.1 硬件电路 18 6.2 波形分析 18 结 论 21 致 谢 22 参考文献 23 1 引言 随着计算机和电力电子技术的发展，现代控制理论的广泛应用，使自动化技术得到了较大的发展。低成本的自动化设备的开发，现在越来越受到国内外的注意。特别对于现代小型企业，应用先进的设备，不仅可以获得更多经济效益，而且还能提高可靠性、生产率。 在现代电子产品中，直流电机广泛应用在电子仪器设备、自动控制系统、电子玩具、家用电器等等方面。大家生活中熟悉的录音机、录相机、电唱机、电子计算机等，都使用着直流电机。 1.1 研究背景 近30年来，随着电力电子技术的快速发展，电机自动化控制得到了很大的飞跃。由原来采用的晶闸管，到后来采用了双向可控硅。在这之后，半控型功率器件一直在电机控制市场被广泛应用。到70和80年代， GTO晶闸管、IGBT等全控型功率元件的出现，取代了以前普通晶闸管系统所需要的换相电路，使电路结构更加简化，并且提高了其工作频率，缩小了控制装置的重量和体积。后来，斩波器或PWM变流器逐步取代了功率因数差、谐波成分大的相控变流器，大大提高了调速的精度。 直流电机PWM调速系统发展产生于70年代的中期。其最早用于小功率、不可逆驱动。近几年来，随着电力电子技术的发展以及永磁直流电机的出现，它们之间的结合促使PWM技术的高速发展，并使电机驱动技术推进到一个新的高度。 在国外，脉宽调制技术最早是在空间技术以及军事工业中应用。它满足那些高精度、高速度控制系统的要求。近年来，在自动生产线、机床行业以及机器人等领域中得到了广泛应用。 1.2 研究的目的和意义 直流调速系统调速精度高,控制简单, 范围广,在调速传动系统中长期以来占有统治地位。 计算机控制技术的发展,全数字化控制电机控制得到了广泛使用。其优点有：控制手段比较灵活方便,抗干扰的能力较强。 随着电力电子技术的发展，开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。PWM技术的优越型得到了广泛认可：主电路简单，使用的功率元件少；开关频率高，谐波少，电机损耗和发热都比较小；其调速范围宽；其快速响应性能比较好，抗扰能力比较强。 研究出一套需要用的功率元件少、开关频率高、调速范围宽、系统快速响应性能好，动态抗扰能力强的直流调速系统已经成为了时代发展的要求。 1.3 本文的主要工作 本文主要通过介绍了一种基于STC89C52RC单片机