计算机控制技术PWM电机速度控制系统方案设计书.docVIP

《计算机控制技术》 课程设计 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 班 级： 指导教师： 二○一一 年十二 月 十六 日 目 录 1.课程设计目的 1 2. 课程设计题目和要求 1 2.1课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1 2.2课程设计图纸内容及张数 1 3.设计内容 2 3.1 设计方案的选定与说明。(根据给定任务，对所拟定的设计方案进行简要论述) 2 3.1.1 系统总方案论证与选择 2 3.1.2 设计模块方案比较与分析 3 3.2设计方案的图表 4 （一）PWM波软件软件设计 4 （二）测速软件设计 5 （三）直流电机的调速功能仿真 6 1．调速前的波形图 7 2．调速后的波形图 7 （四）电机速度的测量并显示功能仿真 7 （五）系统的电路原理图 8 （六）系统的PCB图 8 3.3论述方案的各部分工作原理 9 3.3.1 8051单片机的基本组成 9 3.3.2 PWM的基本原理 10 3.3.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 11 3.3.4 H桥驱动电路 12 3.3.5 霍尔传感器的工作原理 13 3.3.6 PI 转速调节器原理图及参数计算 14 3.4相关的计算 14 3.5编写设计说明书 21 4. 设计总结 22 参考书目 22 1.课程设计目的 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: 1).查阅资料搜集(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； 2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意分析和解决实际问题的能力； 3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力； 4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 2.1课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1.要求设计电机速度控制系统，要求无余差，超调小。 2.硬件采用51系列单片机，采用直流作为驱动元件。 3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法 2.2课程设计图纸内容及张数 1.要求用protel设计出硬件电路图。 2.画出系统控制框图。 3.画出软件流程图。 3.设计内容 3.1 设计方案的选定与说明。根据给定任务，对进行简要论述 3.1.1 系统总方案论证与选择 方案一：直接加直流电源来控制电机的转动速度；根据电动机在其额定电压时，电动机有一定的额定转速。根据其输入电压的减小，其转动速度也相应的减小。从而在传统的改变电动机的转速问题中，就是利用所给电动机的电压的不同，而达到人们所需要的大约速度。 方案二：以单片机AT89C51为中心通过D/A转换器,将单片机数字量转换为模拟量，从而起到控制电动机的转速问题。其中在单片机控制部分通过按键直接从程序中调出所需要速度的值，同时输到数码显示部分和D/A转换部分以实现电动机的调速。 图1 电路组成框图 方案：采用AT89C51单片机进行控制。本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成部分、键盘以及显示输出功能。采用AT89C51进行控制比较简单 图2 电路组成框图 方案分析：方案一只能以减小所给电压值而能使电动机的转速有相应的减小，此方案操作性差且不安全。方案二不能及时的从电动机那里得到相应的转动速度，而是直接从程序哪儿调用相应的数值给数码显示。所以，此处的电路在速度的显示上失去了其真实性。方案三在可操作性与实时性方面都都结合了本专业特点，从控制理论与控制技术出发，充分发挥与应用本学科特点。所以，设计采用方案调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大 软件电机控制的方框图 （二）测速软件设计 软件测速的方框图 （一）电路原理图 LCD显示电路 （二）霍尔传感器的电路原理图 霍尔传感器的测速电路 （三）直流电机的调速功能仿真 当按下open键时，电机开始工作。若需要加快电机的转速，则按下add_speed键，直到电机转速适中；相反，需要减慢电机的转速时，则按下sub_speed键，待转速满意后，放开按键。当然，在某种特定的环境下，还需改变电机的转速，此时，你可以按一下swap键，以达到改变电机转向的目的。当电机不工作时，则按下close键。 直流电机调速系统的Proteus仿真图 1．调速前的波