直流电机调速课设报告.doc

直流电机调速系统 设计报告 专业班级： 电气工程及其自动化11-3班 实习日期：2015年1月19日---1月23日 2015年1月24日  目录 一、设计任务 2 二、设计与制作 2 1.电源部分设计 2 2.单片机系统设计 3 3.数码管驱动部分 4 4.显示部分设计 5 5. A/D采集及转速反馈设计 6 6.驱动部分电路设计 6 三、主要程序流程 7 四、测试结果 8 五、课程设计中遇到的问题及解决方法 8 六、课程设计心得 8 一、设计任务 设计并制作一套直流电机调速系统，系统的结构简图如图1所示。主要包括两部分：主电路部分和以单片机为核心的控制电路部分。设计要求、制作控制电路和主电路，实现如下功能： 通过码盘和光耦得到一系列脉冲，利用M法、T法或M/T法对这些脉冲在单片机中进行处理得到电机的转速，在液晶或数码管上进行显示； DC/DC电路能够正常工作，通过旋钮或键盘设定转速，并能够通过电力电子电路输出合适的电压，使电机的转速达到设定转速。 图1 系统总体框图 二、设计与制作 1.电源部分设计 供电电源采用220V交流电经变压器和整流桥变成直流电，再经7815、7805稳压得到15V和5V直流电，分别给驱动和单片机系统供电。 图2 电源设计图 图3 整流电压输出波形图 2.单片机系统设计 本设计采用SOP28/SKDIP28型号单片机，使用它的A/D采集功能、技计数功能、定时器功能、数码管驱动功能、PWM波输出等功能进行设计制作。 图4单片机系统图 其中12管脚接+5V的直流电压，14管脚接地，15管脚接下载数据线的TXD，16管脚接下载数据线的RXD。 3.数码管驱动部分 图5 驱动芯片595的管脚图 图6 595驱动模块和数码管的连接图 4.显示部分设计 使用计数器采集到电机转速后，需要用数码管进行显示。首先使用三极管构成驱动电路，驱动数码管。因为采用的方案是串口输出，所以采用单片机的P1.3作为位选段选输出口，给相应输出口相应电位，使数码管显示相应转速。 图7 数码管管脚图 5. A/D采集及转速反馈设计 此次设计使用单片机P1.1口作为A/D使用，P3.5口作为PWM输出口。 将阻值1k的电位器连接在5伏电源与地之间，中间抽头接到A/D采集端口P1.1上，进行A/D采样。通过转动电位器，使P1.1端口的电位发生变化，采集值也相应的发生变化。 光耦转速反馈接P3.2，经过PID算法可以将反馈的转速与设定的数值进行比较，从而得到稳定的转速。 图6 A/D采集和转速反馈电路图 6.驱动部分电路设计 驱动部分作为电机与单片机控制器的结合部分，是本次设计的主电路，需要完成DC/DC变化的功能。单片机产生PWM波送给驱动芯片IR2125,IR2125通过驱动电路控制MOSFET开关改变加在直流电机上的电压，从而达到改变转速的目的，电路设计图如图7所示。 图7 驱动部分电路图 三、主要程序流程 图8 主要程序流程图 四、测试结果 上电后，电机运转，调节电位器后，电机转速随之变化，但调速范围较小。数码管显示的转速不符合要求，显示结果不稳定。 五、课程设计中遇到的问题及解决方法 问题一 转速反馈电路不能工作 解决方法：通过检查电路图，发现管脚焊接错误。重新修改后，反馈电路能正常工作。 问题二 数码管有的位选未能导通 解决办法：因为数码管是插在底座上的，由于接触不良的原因，是有的位选未能导通。通过按压驱动芯片和调节数码管，解决此问题。 问题三 电机转速显示数值变化较大，不能稳定 解决方法：调整程序，但未能成功。 问题四 电机运行过程中，开关管发热较严重。 解决办法：可能是程序中设定的开关频率太高，使开关管的一直在高频率中运行。 六、课程设计心得 本次课程设计的内容是通过单片机控制驱动电路，改变加在直流电机上的电压，通过测速反馈和PID算法形成闭环控制，从而达到稳定调节电机转速的目的。 在课程设计过程中，我们用三天时间焊电路板，两天调程序，在这期间，我们不断发现错误，改正错误，最终完成了直流电机开环调速（闭环程序未达到理想效果），虽说这次课设的理论知识我们都学过，但还是在设计中遇到了很多问题，理论知识和实际还是有差别的，理论联系实际的能力还有待提高，使我们意识到自己的不足，最后在思考与交流中，这些问题得到解决。这也使我们在今后的学习工作中遇到问题能够认真思考，而不是遇事便退缩，要有攻坚克难的毅力和恒心，这样才能取得成功，使自己的人生价值得以实现。 通过此次课程设计，我们更加扎实的掌握了有关直流电机调速方面的知识，对单片机编程语言进一步巩固。在设计过程中虽然遇到了一些问题，比如单片机编程能力还很欠缺，对这一部分的学习还得加强。现在的控制理