单片机控制直流电机调速系统毕业设计.doc

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1、目录前言1第一章概述21.1单片机控制直流调速系统的设计方案21.2单片机控制直流调速系统工作原理概述2第二章单片机控制系统的硬件设计42.1单片机系统的地址分配42.2数据存储器6264的扩展52.3ADC0809与8051单片机的接口电路设计72.3.1给定速度的设计72.3.2反馈速度采样电路设计82.4DAC0832与8051单片机的接口电路设计92.5LED数码显示电路设计112.6单片机控制直流调速系统中的其它设计13第三章单片机控制系统的软件设计143.1主程序的设计143.2采样子程序183.2.1ADC0809

2、的采样程序193.2.2中值滤波算法子程序203.3数字PID控制算法子程序213.4DAC0832的转换243.5程序中的代码的转换253.6给定速度显示与实际速度显示子程序283.6.1给定速度显示程序设计293.6.2实际速度显示子程序303.7程序的调试30第四章总结31致谢32参考文献32附录一软件程序清单33前言自电动机成为第二次工业革命开始的标志以来，其在工业生产制造、交通运输、家用电器等领域发挥重要作用，电动机的应用无处不在。电机的控制系统随着计算机的发展而不断的改进。在很长一段时间内，在较高控制性能的传动系统中

3、，直流电机一直占据主导地位，主要原因在于其控制简单、调速平滑、性能良好。随着电力电子技术的发展，直流电机拖动将有逐步被交流电机拖动所取代的趋势。但在中、小功率的场合，采用永磁直流电动机，对其转速控制相对比较简单，只需对电枢回路进行控制。直流调速系统中应用最广泛的一种调速方法是调节电动机的电枢电压。为了获得可调的直流电压，利用电力电子器件的完全可控性，采用脉宽调制（PulseWidthModulation）技术，将恒定的直流电压调制成大小、极性可变的直流电压作为电动机的电枢电压，实现系统的平滑调速，这种调速系统就称为直流脉宽调速系

4、统。它越来越广泛地应用于各种功率的调速系统中。微处理器使电机运动控制技术再次发生巨大变革，使用微处理器实现数字化控制不仅可以简化控制硬件，而且可以加入人工智能对运动系统进行诊断，这对电机运动控制系统的发展影响重大。单片机用做微处理器的调速系统应用尤为广泛。单片机结构相对比较简单，通过学习一些专业基础知识以后依靠自己的技术力量，也能够开发出自己所希望的单片机应用系统。为了在比较简单的运动控制系统中实现智能控制，因此设计了单片机控制直流调速系统。单片机是应用于直流调速系统的最基本处理器，就其组成和结构而言，大大缩小控制器的体积，增加

5、了功能，而且可以通过串行通信和计算机相连接，实现集中控制。第一章概述1.1单片机控制直流调速系统的设计方案本次设计的任务是单片机控制的直流调速系统，该系统通过单片机对直流电动机的速度进行控制，同时对速度进行检测采样，并显示给定速度和实际速度。控制系统设计总体结构框图如下：单片机A/D转换给定转速A/D转换测速电机直流电机速度显示示示示D/A转换PWM波形发生器PWM驱动图1-1系统结构框图1.2单片机控制直流调速系统工作原理概述整个系统的工作原理：首先是人为给定电动机转速的电压信号，然后将这个电压信号通过A/D转换器转换成数字信

6、号后传送给单片机（8051）。单片机通过中断通信方式将接收到数据先保存起来。然后再对此数据进行处理：要将此二进制数进行转换，先将（00H～FFH）转换成对应的实际数值，接着启动ADC0809开始采样直流电动机的实际速度值，因为用到了中值滤波算法，所以需要连续采集三次数据，作比较之后取中间值，这个值即为直流电动机速度的实际值。然后用给定值与这个实际值作比较，再通过PID控制算法，得到一个输出信号值，再通过DAC0832转换器将这个数字信号转换成相应的模拟电压控制信号，经过PWM波形发生器来驱动直流电动机；接着继续采样，又通过PID

7、控制算法，同样又输出一个电压控制信号来驱动直流电动机，其实这是一个不断地循环往复的过程，作比较直至差值为零，即实际速度等于给定速度。并在这个循环往复的过程中，将采集到的不断变化的速度值，通过LED数码管显示出直流电动机的给定速度值和实际速度值。整个系统设计包括了四个大的部分：A/D转换电路部分、D/A转换电路部分、存储器的扩展部分、转速数字显示部分。（1）A/D转换电路的设计：从毕业设计任务书中给的原始数据知道，测速发电机的输出电压范围为（0～12V），直流电动机的额定转速值是1500转/分。选用了一块ADC0809芯片，对测速

8、发电机发出的电压进行转换，转换成相应的数字信号。但是ADC0809芯片只能接受（0～5V）的电压范围，需要外加一个转换电路，将测速发电机发出的电压进行转换，达到ADC0809芯片能接受要求范围。（2）D/A转换电路的设计：毕业设计任务要求单片机控制系统部分能够输