基于单片机直流电机的控制精要.doc

编号 1350802214、1350802226、1350802221 单片机课程设计 （ 2013 级） 题 目： 基于单片机直流电机的控制 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 作者姓名： 李涛 刘婷婷 王成云 指导教师： 张志成 职称： 讲师 完成日期： 2016 年 7 月 2 日 二〇一六 年 七月 基于单片机直流电机的控制 摘 要 本设计主要利用89C52RC单片机通过三极管驱动电路驱动直流电动机的转动并通过调节占空比实现直流电机的加速减速，同时利用霍尔传感器测量转速并在LCD1602上面显示转速。本设计成功实现了直流电动机的正转反转以及加速减速，并通过液晶显示屏显示转速和占空比，较好的完成了设计要求，为以后的课程设计和毕业设计奠定了良好的基础。 关键词：LCD1602；霍尔传感器；89C52RC；直流电动机 设计任务及要求分析 通过单片机来控制电动机的启动、停止、加速和减速；显示直流电机的状态（启动、停止、正转和反转）及转速。 系统方案 STC89C52单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LCD并显示，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献，转速测量系统具有大范围、高精度等优点、测量速度快，这种系统将会有良好的应用。 单元电路的方案论证 2.1.1?微处理器的选择? 方案一：采用一片单片机（STC89S52）完成系统所有测量、控制运算，并输出PWM控制信号。? 方案二：采用两片单片机（STC89S52）,其中一片做成PID控制器，专门进行PID运算和PWM控制信号输出；另一片则系统主芯片，完成电机速度的键盘设定、测量、显示，并向PID控制器提供设定值和测量值，设定PID控制器的控制速度等。? 方案一的优点是系统硬件简单，结构紧凑。但是其造成CPU资源紧张，程序的多任务处理难度增大，不利与提高和扩展系统性能，也不利于向其他系统移植。方案二则与方案一相反，虽然硬件增加，但在程序设计上有充分的自由去改善速度测量精度，缩短测量周期，优化键盘，显示及扩展其它功能。与此同时，PID控制算法的实现可以精益求精，对程序算法或参数稍加改动即可移植到其他PID控制系统中。因此通过比较，选择方案一。 2.1.2?测速传感器的选择? 方案一：使用测速发电机，输出电动势E和转速n成线性关系，即E=kn，其中k是常数。改变旋转方向时，输出电动势的极性即相应改变。 方案二：采用霍尔传感器，霍尔元件是磁敏元件，在被测的旋转体上装一磁体，旋转时，每当磁体经过霍尔元件，霍尔元件就发出一个信号，经放大整形得到脉冲信号，送运算。?? 经比较，方案一中的测速放电机安装不如方案二中霍尔元件安装方便，并且准确率也没方案二的高，并且方案二不需A/D转换，直接可以被单片机接收。? 2.1.3键盘显示方案论证? 方案一：采用4×4键盘，可直接输入设定值。显示部分使用4位数码管，优点是显示亮度大，缺点是功耗大，不符合智能化趋势而且不美观。? 方案二：使用4个按键，进行逐位设置。显示部分是使用支持中文显示的LCD，优点是美观大方，有利于人与系统的交互，及显示内容的扩展；缺点是成本高，抗干扰能力较差。? 为了系统容易扩展、操作以及美观，本设计完全采用方案二。 2.1.4PWM实现方案论证?? PWM信号的产生通常有两种方法:一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。? 方案一：基于NE555，SG3525等一系列的脉宽调速系统：此种方式采用NE555作为控制电路的核心，用于产生控制信号。NE555产生的信号要通过功率放大才能驱动后级电路。NE555、SG3525构成的控制电路较为复杂，且智能化、自动化水平较低，在工业生产中不利于推广和应用。 方案二：基于单片机类由软件来实现PWM：在PWM调速系统中占空比D是一个重要参数在电源电压dU不变的情况下，电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小，改变D的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。改变占空比D的值有三种方法：? A、定宽调频法：保持1t不变，只改变t，这样使周期(或频率)也随之改变。（图2.1）? B、调宽调频法：保持t不变，只改变1t，这样使周期(或频率)也随之改变。（图2.1）? C、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变1t和t。（图2.1）? t1 t2