毕业设计_基于51单片机的pwm直流电机调速装置设计.doc

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1、电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告西南交通大学电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告题目:直流电机调速装置班级微电二班姓名:学号:20132124日期:2015.04.20电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告摘  要直流电机具有良好的启动性能和调速特性。首先启动转矩大:带电刷的励磁直流电机产生的电流比感应式大,故产生力矩大。调速性能好:在宽广的范围内平滑地调速,过载能力强。与交流相比,虽然结构复杂,生产成本高,维护工作量大,但是直流电机调速在数控机床,纺织机械,电工机械等领域广为应用。我们生活中熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机

2、等,也都不能缺少直流电机,可见直流电机的控制是一门很实用的技术。本文的设计是基于L298的直流电机调速控制,运用常见的89C51单片机为控制核心,采用L298为驱动芯片,TFT彩色液晶屏为液晶模块显示,设计出的直流电机调速系统。采用的原理是PWM占空比调速,PWM占空比调速是一种常用的调速方法,它通过改变负载两端的电枢电压,调整高低电平的时间长短来控制占空比从而实现调速。关键字:  直流电机;PWM;L298电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告1前言11.1开发背景11.2选题的目的和意义12总体方案设计22.1方案比较及论证22.1.1直流电机的调速方法22.

3、1.2PWM调速方式42.2方案选择52.3总体设计概述62.3.1系统总体设计框图63单元模块设计73.1电源模块设计73.1.1功能介绍73.1.2电路设计73.1.4电路参数的计算及元器件的选择83.2L298N电机驱动模块设计93.2.1功能介绍93.2.2电路设计113.3TFT彩屏显示模块设计123.3.1功能介绍123.3.2电路设计123.3.3电路参数的计算及元器件的选择133.4单片机最小系统模块设计133.4.1功能介绍13电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告3.4.2电路设计143.4.3电路参数的计算及元器件的选择143.5DS18B2

4、0温度传感器模块设计153.5.1功能介绍153.5.2电路设计163.6红外收发模块设计163.6.1功能介绍163.6.2电路设计174.软件设计174.1总体软件框图184.2主程序195 系统调试与测试195.1 硬件测试 195.2软件调试 205.3 软硬件联合调试 205.4软件仿真206系统功能、指标参数226.1系统实现功能226.2系统指标参数测试236.3系统功能及指标参数分析237设计总结23参考文献25附录127附录228附录328电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告1前言1.1开发背景现代工业生产中,电动机是主要的驱动设备,目前在直流

5、电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统,取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统,又伴随着电子技术的高度发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段,智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。直流电机调速基本原理是比较简单的(相对于交流电机),只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多,最常见的一种PWM脉宽调制,调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压,控制转速。PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实

6、现。直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用,PWM控制技术获得了空前的发展,到目前为止,已经出现了多种PWM控制技术。1.2选题的目的和意义34电气工程学院2014年“萌芽计划”科创训练计划报告直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大

7、器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能[2]。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率。传统的控制系统采用模拟元件,虽在一定程度上满足了生产要求,但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响,并且线路复杂、通用性差

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