机电一体化毕业设计(论文)- 余超

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1、随州职业技术学院毕业设计（论文）任务书题目：单片机控制直流电机的变速设计院（系）：汽车与机电工程学院专业：机电一体化班级：2011级机电一班姓名：余超指导教师（签名）王军目录第一章总体设计方案11.1方案选取11.1.1方案一：PWM波调速11.1.2方案二：晶闸管调速2第二章单元模块设计32.1H桥电路方案设计32.2调速设计方案42.3系统硬件电路设计52.3.1电源电路52.4H桥驱动电路52．5基于霍尔传感器的测速模块62．6LCD显示模块72.7调速设计模块82.8测速软件设计10第三章系统功能调试113.1调

2、试软件介绍113.2直流电机的调速功能仿真123.3电机速度的测量并显示功能仿真133.4系统的电路原理图13设计总结14参考文献15附录16毕业设计开题报告一、课题设计（论文）目的及意义在现代电子产品中，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3类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启

3、动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，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。适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名机电一体化专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。

4、二、课题设计（论文）提纲（1）收集相关资料并仔细研读和思考。（2）提出几种设计方案，对提出的设计方案进行比较和论证，确定最佳设计方案。（3）产品的设计与组装（4）整机连调及性能测试。（5）整理资料，编写设计论文。三、课题设计（论文）思路、方法及进度安排（一）思路方法：要完成本次毕业设计，首先要对产品的结构和零部件有一定的了解，对产品内部结构和性能都要进行了解。再对产品实体进行解析，做到对产品相当的熟悉之后再进行设计和工艺工装的分析。按照自顶向下，由总提到部分的设计原则，首先针对所设计的任务要求，根据所掌握的知识和资料，从

5、全局出发，明确总体功能和各部分功能画出一个能表示各单元电路功能和总体工作的原理框图，然后进行电路的硬件.软件的分析和程序的编程设置。（二）进程安排第一周：写开题报告，提出几种设计方案进行并进行方案论证，确定最佳设计方案。第二周：对设计方案进行数学建模，通过相关数学推导和计算，确定相关元器件的参数及型号。第三周：设计硬件电路。第四周：程序设计并连接硬件电路。第五周：硬件电路的整机调试及性能测试。第六周：整理资料，撰写设计论文，准备答辩随州职业技术学院第一章总体设计方案1.1方案选取1.1.1方案一：PWM波调速采用由达林顿

6、管组成的H型PWM电路（图1—1）。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。我采用了脉宽调频方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。图1-1PWM波调速电路其结构图如图1—2所示：单片机（速度的测量计算、输入设定及

7、系统控制）单片机（PID运算控制器、PWM模拟发生器）电机速度采集电路电机驱动电路键盘显示器图1-2电机调速系统框图1.1.2方案二：晶闸管调速采用闸流管或汞弧整流器的离子拖动系统是最早应用静止式变流装置供电的直流电动机调速系统。1957年，晶闸管（俗称“可控硅”）问世，到了60年代，已生产出成套的晶闸管整流装置，并应用于直流电动机调速系统，即晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）。如图1-3，VT是晶闸管可控整流器，通过调节触发装置GT的控制电压来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压10随州职业技术学院，从而

8、实现平滑调速。晶闸管整流装置不仅在经济性和可靠性上都有很大提高，而且在技术性能上也显示出较大的优越性；晶闸管可控整流器的功率放大倍数在以上，其门极电流可以直接用晶体管来控制，不再像直流发电机那样需要较大功率的放大器。因此，在60年代到70年代，晶闸管可控整流器供电的直流调速系统（V-M系统）代替旋转变流机组直流电动机