毕业设计论文——基于51单片机的直流电机pwm调速控制系统设计

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1、毕业论文基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计所在学专业名年学生姓名、指导教师姓名、院称级学号职称完成日期摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机目录g录Ill1弓IBi1.1课题竹景11.1.2开发背景11.1.3选题意义2

2、1.2研宄方法及调速原理21.2.1直流调速系统实现方式41.2.2控制程序的设计52系统硬件电路的设计62.1系统总体设计框图及单片机系统的设计62.2STC89C51单片机简介62.2.1STC89C51单片机的组成62.2.2CPU及部分部件的作用和功能72.2.3STC89C51单片机引脚图82.2.4STC89C51引脚功能83PWM信号发生电路设计113.1PWM的基本原理113.2系统的硬件电路设计与分析113.3H桥的驱动电路设计方案125主电路设计145.1单片机最小系统145.2液品电路145.2.1LCD1602功能介绍155.2.2LCD1602性能参数165.2.3L

3、CD1602与单片机连接185.2.4LCD1602的显示与控制命令195.3按键电路205.4霍尔元件电路215.4.1A3144霍尔开关的工作原理及应用说明225.4.2霍尔传感器测量原理23256系统功能调试24总结删26参考文献271引言1.1课题背景1.1.2开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机直流电机的特点是

4、启动转矩大，最大转矩大，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。适用范围：直流调速器可以应用在造纸印刷、纺织印染、光缆设备、电工技术设备、食品加工机械、橡胶加工机械、生物制药设备、电路板设备、实验器材、特种加工、轻工业、输送设备车辆工程、医疗设备、通讯设备、雷达设备等行业屮。高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门屮，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。尽管如此，我认为设计一个直流电机

5、调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。1.1.3选题意义直流电机拥有有良好的起制动性能，可应用于在大范围内的平滑调速，也可广泛的应用于许多需要调速或正反向的电力拖动领域中。在控制角度来看，直流调速更是交流拖动系统的基础。單期的控制系统较大部分以模拟电路作为基础，有运算放大器、非线性集成电路和少量数字电路等，控制系统的硬件部分功能比较复杂，功能比较单一，而丑软件系统不灵活、不好调试，不利于直流电动机调速技术发展和应用范围。伴随着单片机控制技术的快速发展，使得许多控制功能算法以及软件得以完成，为直流电动机调速控制提供了更大的发展空间

6、，并使系统达到更高的性能。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，虽然满足了生产要求，但由于元件易老化和使用时容易受到干扰影响，并且线路很复杂，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，其至出现事故。0前，直流电动机调速系统数字化己经走向实用化，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。因此实现直流无级调速对我们社会生产和生活有着重大的意义。1.2研究方法及调速原理直

7、流电动机根据励磁方式不同，分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的机械特性曲线有所不同。对于直流电动机的转速有以下公式：（公式1-1）n=U/C（^-TR内/C,、Cc夕其中：L一电压；一励磁绕组电阻;0—磁通(Wb);Cf:—电势常数；C,.一转矩常量。由上式可知，直流电机的速度控制分两种方法，有电枢控制法和磁场控制法。比较两种方法优劣，对于磁场控制法，其控制功率较小，低速传动时易受到磁极饱和限制