基于l芯片pwm控制直流电机的闭环调速系统

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1、运动控制系统课程设计题目:基于L298芯片PWM控制直流电机的闭环调速系统院系名称:电气工程学院专业班级:自动1302学生姓名:张鹏涛学号:201323020219指导教师:曹毅成绩：指导教师:日期:摘要近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，为满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，对直流电机调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足实际应用的要求，通过PWM方式控制

2、直流电机调速的方法就应运而生。 本论文主要研究了利用MC51单片机控制PWM信号从而实现对电压改变最后控制直流电机进行调速，并且通过单元模块电路分析了整个系统的工作原理。以C语言进行软件编写，通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，单片机根据程序进行操作，进一步控制了H桥电路的输入信号，而测速系统把电机转速反馈给单片机通过按键控制其转速，LCD把转速显示出来，从而实现电动机的调速、变向等功能，这种设计方法的电路简单，具有操作简单、非常实用前景和价值。 关键词：直流电机；MC51；PWM调速；L298；LCD1602目录引言1一、调速系统总体设

3、计21.1系统总体设计说明21.2系统总体设计框图2二、调速系统的硬件电路的设计与原理22.1基于单片机的电机控制设计22.1.1单片机简介22.1.2单片机在电机控制方面的应用42.2电机驱动电路设计52.2.1驱动电路原理介绍52.2.2驱动电路的专用芯片选用及设计62.2.3调速系统驱动电路设计及分析72.3电机转速采集电路设计82.3.1速度采集的原理及方法82.3.2电机转速采集电路设计92.4显示模块设计92.4.1显示模块的原理与方法92.4.2显示模块电路设计112.5键盘输入模块设计122.5.1键盘输入模块的原理与方法12

4、2.5.2键盘输入模块电路设计12三、调速系统数字部分的设计与原理133.1PID控制器133.1.1PID控制的原理与方法133.1.2数字PID算法的实现133.2数字测速模块143.2.1数字测速模块的设计思想与算法143.2.2数字测速系统流程图153.312864LCD显示模块153.3.112864LCD显示器的控制方法153.4行列式键盘输入模块173.4.1行列式键盘输入模块的设计思想173.4.2行列式键盘输入模块的程序流程图183.5.PWM调速方法设计183.5.1对PWM控制的介绍183.5.2PWM脉冲的产生193.

5、5.3PWM脉冲产生模块的程序流程图19设计心得20参考文献21附录1（完整电路图）22附录2（程序源码）23引言对直流电机转速的控制方法可分为两类：励磁控制与电枢电压控制。励磁控制调速法是通过控制磁通，从而控制电机转速。这类方法，控制功率小；转速较低时，收到磁饱和的限制；当转速较高时，收到换向火花和换向器结构强度的限制；而且，由于励磁线圈存在较大电感，导致了系统动态响应较差。所以，此法应用较少。电枢电压控制方式也可分为两种：一为调节电压，二为调节电流。过去传统的调速系统是采用模拟电子电路来实现其功能，这种电路优势在于响应快，但是灵活性较差，

6、难易维修。然而单片机作为一种可编程控制器，已经得到成熟的应用。本课题设计是以51系列单片机为控制核心，产生占空比由数字PID算法控制的PWM脉冲信号实现对直流电机转速的控制。同时利用光电编码器将电机转速转换成脉冲信号反馈到单片机中，形成转速闭环控制系统，以达到转速无静差调节。人机界面采用12864LCD显示器显示电机当前的参数、正反转状态、转速以及运行时间，通过44键盘实现：数字PID参数设置、电机正反转、加速、减速、启动、停止。30一、调速系统总体设计1.1系统总体设计说明本文设计了一个直流电机的调速控制系统，以MC51单片机为控制核心产生

7、PWM信号对直流电机的供电电源进行控制从而达到调速目的。采用闭环结构实现转速无静差，以软件编程方式实现数字PID，系统可以实现可逆调速，应具备必要的人机界面可对电机转速进行设置，并可以手动调整控制器的PID参数，具备堵转保护等必要的保护手段。其中总体设计中设计如下模块：PWM产生及控制、功率放大及驱动电路、电机测速、闭环速度反馈电路、PID控制器、速度显示、键盘控制、保护性电路。1.2系统总体设计框图30二、调速系统的硬件电路的设计与原理2.1基于单片机的电机控制设计2.1.1单片机简介单片机是指CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及基本

8、输入/输出（I/O）接口电路等部件集成在一块芯片上，这样组成的芯片及微型计算机，称之为单片微型计算机，简称为单片微机或单片机。因为单片机的硬件结构与指令系统都是按工