基于单片机的直流调速系统设计终

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1、南京铁道职业技术学院毕业论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计作者：陈志森学号：03314100227二级学院：动力工程学院系：铁道机车车辆系专业：铁道机车车辆班级：机车车辆1001班指导者：王华高级工程师评阅者：2013年6月毕业设计中文摘要基于单片机的直流电机调速系统设计摘要直流电机具有良好的启动性能和调速特性，而且直流调速系统向数字化方向发展成为了趋势。本文首先给了总体方案的设计，然后分别介绍了单片机最小系统、电源系统、调速系统、红外对管测速系统、1602液晶显示系统等各子系统的结构组成及功能实现原理，以及主程序、PWM波发生模

2、块、测速系统以及液晶显示系统等功能实现的软件程序流程图。并且通过对模拟仿真和实际硬件电路搭建，从而完成了一套能够实现直流电机正转、反转、加速、减速、停止等功能的基于单片机的直流电机调速系统。关键词：电机调速PWM单片机液晶显示测速第1页共1页目次1引言21.1研究背景21.2研究的目的和意义21.3本文的主要工作32系统的功能及组成32.1系统的功能32.2系统的任务分析33系统硬件电路设计43.1最小系统设计43.2电源系统设计63.3电机调速系统设计73.4红外对管测速系统设计103.51602液晶显示系统设计114软件设计原理124

3、.1主程序流程图124.2PWM波发生模块程序流程图134.3测速系统程序流程图134.4液晶显示系统程序流程图145proteus模拟仿真155.1硬件电路155.2波形分析156实验结果分析186.1硬件电路186.2波形分析18结论21致谢22参考文献23第23页共23页1引言随着计算机和电力电子技术的发展，现代控制理论的广泛应用，使自动化技术得到了较大的发展。低成本的自动化设备的开发，现在越来越受到国内外的注意。特别对于现代小型企业，应用先进的设备，不仅可以获得更多经济效益，而且还能提高可靠性、生产率。在现代电子产品中，直流电机广

4、泛应用在电子仪器设备、自动控制系统、电子玩具、家用电器等等方面。大家生活中熟悉的录音机、录相机、电唱机、电子计算机等，都使用着直流电机。1.1研究背景近30年来，随着电力电子技术的快速发展，电机自动化控制得到了很大的飞跃。由原来采用的晶闸管，到后来采用了双向可控硅。在这之后，半控型功率器件一直在电机控制市场被广泛应用。到70和80年代，GTO晶闸管、IGBT等全控型功率元件的出现，取代了以前普通晶闸管系统所需要的换相电路，使电路结构更加简化，并且提高了其工作频率，缩小了控制装置的重量和体积。后来，斩波器或PWM变流器逐步取代了功率因数差、

5、谐波成分大的相控变流器，大大提高了调速的精度。直流电机PWM调速系统发展产生于70年代的中期。其最早用于小功率、不可逆驱动。近几年来，随着电力电子技术的发展以及永磁直流电机的出现，它们之间的结合促使PWM技术的高速发展，并使电机驱动技术推进到一个新的高度。在国外，脉宽调制技术最早是在空间技术以及军事工业中应用。它满足那些高精度、高速度控制系统的要求。近年来，在自动生产线、机床行业以及机器人等领域中得到了广泛应用。1.2研究的目的和意义直流调速系统调速精度高,控制简单,范围广,在调速传动系统中长期以来占有统治地位。计算机控制技术的发展,全数

6、字化控制电机控制得到了广泛使用。其优点有：控制手段比较灵活方便,抗干扰的能力较强。随着电力电子技术的发展，开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。PWM技术的优越型得到了广泛认可：主电路简单，使用的功率元件少；开关频率高，谐波少，电机损耗和发热都比较小；其调速范围宽；其快速响应性能比较好，抗扰能力比较强。第23页共23页研究出一套需要用的功率元件少、开关频率高、调速范围宽、系统快速响应性能好，动态抗扰能力强的直流调速系统已经成为了时代发展的要求。1.3本文的主要工作本文主要通过介绍了一种基于STC89C52

7、RC单片机产生PWM波对直流调速系统的设计，并对电路中的重要子系统组成及作用做了详细分析。2系统的功能及组成2.1系统的功能该系统主要通过单片机产生PWM波，设计出适合的驱动模块，对直流电机进行调速，实现直流电机的加速、减速、正转、反转、停止等功能。2.2系统的任务分析该系统的实现，主要需要通过单片机最小系统、电源系统、调速系统、测速系统、液晶显示系统以及相应的键盘模块等几个子系统组成。如图2.1,为该系统功能实现的结构框图。单片机（速度的测量计算、输入设定及系统控制）单片机（PWM模拟发生器）电机红外对管测速驱动电路键盘1602液晶显示

8、图2.1电机调速系统框图该硬件系统主要设计难点主要在于：调速系统和测速显示系统两个部分，其中调速系统主要包括PWM模拟发生器模块和驱动电路模块以及键盘模块；测速显示系统主要包括测速模块和160