毕业设计-基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统.doc

基于80C196MC单片机无刷直流调速系统硬件设计 PAGE II 湖南工程学院毕业论文 山东凯文科技职业学院（论 文） 题 目 伺服电机控制器 专 业 电子信息工程技术 学生姓名 班级学号 指导教师 指导单位 电子学院 日期：2012 年 3 月至2012 年 6月 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 目录 第1章 绪论 1.1 直流伺服电动机发展及现状 第2章 直流伺服电动机的工作过程 - 2.1 直流伺服电动机基本组成 -2 2.2 直流伺服电动机的工作原理 - 3 - 第3章 基于单片机的调速系统硬件设计 3.1 供电电源设计 - 5 - 3.2 检测电路设计 - 6- 3.2.1位置检测 3 .2.2整形电路 3.2.3 正反转控制 3.2.4电流检测电路 3.3 主功率和驱动电路 - 11- 3.3.1主功率电路 3.3.2功率驱动电路 3.4 过流过压保护电路 - 16 - 3 .4.2过压、欠压保护电路 3.5 键盘与显示电路 - 18 - 3.5.1键盘电路 - 3.5.2显示电路 第4章 基于单片机的调速系统软件设计 4.1 程序设计思想 -21- 4.2 主程序 - 24- 4.2.1 初始化程序 4.2.2 键处理程序设计 4.2.3 LED动态显示子程序 4.3 捕捉中断服务程序 - 27- 4.4 采样中断服务程序 - 29 - 4.4.1转速计算子程序 4.4.2 A/D转换子程序 - 4. 4.3 波形发生控制程序 山东凯文科技职业学院 山东凯文科技职业学院 PAGE II 基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统 摘要 本文主要论述三相直流伺服电机调速系统的设计方法。主控单元为伺服电机专用控制芯片80C196MC，辅以键盘、显示器、检测电路、功率电路、驱动电路、保护电路等。直流伺服电机内置3个霍尔传感器，用于检测转子的位置，决定电机的换相，系统根据该信号计算电机的转速，用于实现速度反馈控制。 系统给定转速由键盘输入，并能实时显示转速；功率芯片选用性能价格比较高的快速MOSFET；功率驱动选用带保护电路和过流输出的集成芯片IR2130，可实现电机的高频快速起动；系统还设置了电流采样电路，与速度反馈电路组成双闭环系统，可以实现电机的快速起动并获得良好的带负载性能，达到了设计任务书的要求。 软件方面根据直流伺服电动机的组成、脉宽调制和工作原理，结合80C196MC的硬件部分和软件编程的特点，设计了无刷直流调速系统的软件。系统软件分为主程序和中断程序两大主块，主程序完成系统的初始化， LED显示器扫描和键盘功能处理程序等部分。 关键字：直流伺服电动机；16位单片机；位置传感器；闭环系统；MOSFET；功率驱动  第1章 绪论 1.1 直流伺服电动机发展及现状 传统直流电机采用机械机构（电刷）进行换向，因而存在机械摩擦，并由此带来电磁噪声、换向火花、以及寿命短等缺点，再加上制造成本高、维修困难，从而极大的限制了它的发展和应用范围。针对传统直流电动机的弊病，早在20世纪30年代就有人开始研制以电子换向代替机械换向的直流无刷电动机。经过几十年的努力，终于在60年代实现了这一愿望。 在此之后，又相继出现了新型永磁材料钐钴、钐铝、钦铁硼，它们具有高剩磁密度，高矫顽力以及高磁能积等优异磁性能，使永磁电机有了较大发展。但是钐和钴的价格昂贵，限制了永磁无刷电机的前进步伐。直到八十年代初期，价格较低的钦铁硼永磁材料研制成功，开创了稀土永磁电机的新纪元，并为其在民品工业中的应用开辟了广阔前景，现已在医疗器械、仪器仪表、化工、纺织及家用电器等领域日益普及[1][2]。 进入90年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、MCT等相继问世，以及微处理器、大规模集成电路技术的发展，逆变装置也发生了根本性的变化。这些开关器件本身向着高频化、大容量、智能化方向发展，并出现集半导体开关、信号处理、自我保护等功能为一体的智能功率模块（正M）和大功率集成电路，使直流伺服电动机的关键部件之一―逆变器的成本降低，且向高频化、小型化发展。同时，永磁材料的性能不断提高和完善，特别是钕、铁、硼永磁材体的热稳定性和耐腐蚀性的改善，加上永磁电机研究和开发经验的逐步成熟，稀土永磁直流伺服电动机的应用和开发进入一个新阶段，目前正朝着超高速、高转矩，高功能化、微型化方向发展[3]。  第2章 直流伺服电动机的工作过程 直流伺服电动机是近几十年来随