电力拖动课程设计-单片机上位机VB马达速度控制.doc

姓名-学号 成绩 分组序号 同组人员（签名） 本人贡献排名 指导教师（签名）  摘要 本主要设计一个基于单片机的直流电机 PWM 控制系统。PWM 控制提高了调速范围提高了调速精度，改善了快速性能、功率和功率因数。系统在设计中被控对象采用 5V 的直流电机，以 MCS-51 单片机为控制核心，采用 LCD 液晶作为显示元件，进行软硬件的设计。硬件电路由protel 设计制作，主要设计了液晶显示电路、键盘控制电路、复位电路、测速电路和驱动电路。软件设计在 Keil 开发平台用 C 语言编写，程序采用模块化设计方案，包括液初始化程序、晶显示程序、键盘控制程序本系统 PWM 控制直流电机采用调压调速的方法，整体设计包括软件和硬件两个部分。通过利用单片机产生 PWM 控制信号控制直流电机，详细介绍脉宽调制 ( PWM) 控 制原理，直流电机的工作原理和数学模型以及用 H型桥电路基本原理设计的驱动电路。 通过硬件电路的模拟情况，说明系统运行正常，各个功能模块实现是可行的，控制精度比较高，能够满足系统的基本要求。  目录 一、 设计任务 1 二、 设计方案 1 三、 系统硬件设计 3 1、 STC52最小系统 3 2、 电机模块 8 3、 L298N模块 9 4、 测速模块 11 5、 测压模块 12 6、 液晶模块 13 7、 按键模块 15 8、 灯光信号模块 16 四、 系统软件设计 17 1、 软件流程图 17 2、 PWM程序设计 18 3、 测压程序设计 18 4、 测速程序设计 19 5、 液晶驱动程序设计 20 6、 菜单程序设计 21 7、 按键程序设计 23 8、 电机反电动势系数计算程序 24 9、 电机力矩系数计算程序 25 10、 逼近算法控制程序 25 11、 比例控制程序 25 12、 PID控制程序 26 五、直流调速系统动态数学模型的建立 28 六、调速数据 32 1、 比例调速数据 32 2、 PID调速数据 33 3、 逼近算法调速数据 34 4、 反电动势系数和电机力矩系数数据 34 七、心得体会 34 参考文献 36 附录一 硬件原理图 37 附录二 硬件PCB图 38 附录三 程序清单 39  一、设计任务 本课题设计主要的目的是为了能够准确及时的控制直流电动机的正转、反转、停止、加速和减速功能可以准确调节控制直流电机的转速。同时，本设计可以自动测量计算直流电机的反电动势系数以及马达的力矩系数。直流电机的转速控制分别采用的调速方案：PID控制调速。本系统采取了上位机，人机交流界面更加人性化。 二、设计方案 任务分析 本设计要求中央控制芯片具有定时计数的功能，一定的程序存储空间，还要有足够的IO外接端口。由于本设计以LCD12864作为人机交流的显示界面，所以要求中央控制芯片具有一定的电流驱动能力。LCD、电机控制信号、LED指示灯、独立按钮，电压采集这些都需要占用大量IO接口，所以要求中央控制芯片要有足够多的外部接口以满足需要。 本设计要求能准确控制电机的转向以及转速，所以要求电机的控制芯片就有较强的调速控制功能以及转向控制功能。 本设计要求所采用的的直流电机转速具有一定的可调空间以及足够的灵敏度。 本设计涉及直流电机转速的采集，电机输出电压的测量，所以要求本系统具有测量电机转速和采集电压的功能。 方案流程图 系统结构框图 显示器 A/D变换器 单片机核心 键盘和开关 电平转换 H桥隔离和驱动 电源 测速马达 马达 系统硬件设计 STC89C52 1、电源 (1) VCC-芯片电源，接+5V, (2) VSS-接地端； 注意：用万用表测试单片机引脚电流表一般为0V或者5V，这是标准的TTL电平，但有时候在单片机程序正在工作时候测试结果并不是这个值而是介0V-5V之间，其实这只是万用表反映没这么快而已，在某一瞬间单片机引脚电流不是保持在通常情况下0V或者5V的。 2、时钟：XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3、控制线：控制线共有4根 (1)ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ①ALE功能：用来锁存PO口送出的低8位地址 ②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROG编程期间，此引脚输入编程脉冲。 (2)PSEN：外ROM读选通信号。 (3)RST/VPD：复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在VCC掉电情况下，接备用电源。 (4)EA/VPP：内外ROM 选择/片内EPROM编