直流电机控制系统的设计

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1、课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：石云工作单位：自动化学院题目:直流电机控制系统的设计初始条件：　设计一个直流伺服电机电机控制系统，要求系统具有如下功能：用K0-K2做为通电方式选择键；K0为启动/停止控制、K1正转、K2反转；K3加速，K4减速；用4位LED数码管显示速度。用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮要求完成的主要任务:1．输入通道及输出通道设计；2．LED接口设计；3．系统软件流程及各程序模块设计并用仿真软件演示；4．完成符合要求的设计说明书时间安排：2012年6月24日~20

2、12年7月4日指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要11.设计任务及要求分析22.比较控制设计方案42.1用分立元件构成直流电机的驱动电路42.1.1.设计思路42.1.2.电机驱动电路图52.2用电机驱动芯片来构成直流电机的驱动电路52.3.方案选择63.总体方案设计74.硬件电路设计84.1单片机最小工作系统84.1.1时钟电路84.1.2单片机的复位电路84.2数码管显示电路94.2.1数码管工作原理94.2.2数码管显示电路104.3直流电机驱动电路104.3.1驱动芯片L298的简介104.3.2

3、直流电机驱动电路124.4按键控制电路125.软件设计145.1定时器0控制产生PWM波形145.1.1程序流程图145.1.2PWM波形控制源程序155.2外部中断按键扫描程序165.2.1按键扫描程序流程图165.2.2外中断按键扫描程序176.控制系统仿真196.1软件仿真196.2运用proteus软件联合仿真196.2.1电机驱动部分206.2.2数码管显示部分206.2.3按键指示灯部分21附录22附录A完整电路图22附录B完整的源程序23摘要直流电机因其优越的控制性能，在许多场合都有非常重要的用途。直流电机具有以下

4、突出的优点：调速范围广，易于平滑调速；起动、制动和过载转矩大；易于控制，可靠性较高。在这次课设中，我选用51单片机来控制直流电机，51单片机功能比较强，利用其定时器和中断功能可以很好的控制直流电机。另一方面，单片机输出的TTL电平不能直接驱动直流电机，需要驱动电路，我选用了直流电机驱动芯片L298，该芯片具有较强的电流输出能力，可以驱动小型直流电机。为了提高控制性能，我利用单片机的外部中断来检测按键，提高了系统相应的实时性。关键字：直流电机、单片机、驱动、中断421.设计任务及要求分析设计任务：设计一个直流伺服电机电机控制系统，

5、要求系统具有如下功能：用K0-K2作为通电方式选择键；K0为启动/停止控制、K1正转、K2反转；K3加速，K4减速；用4位LED数码管显示速度。用3个发光二极管显示状态：正转时红灯亮，反转时黄灯亮，不转时绿灯亮。要求分析：控制对象是直流电机，控制功能要求实现电机的启动、停止控制、正转、反转、加速、减速共六种功能。为了能实现人机交互，需要用到按键和数码管。42这里共用到5只按键，按键K0用来控制电机的起停，控制系统上电时，电机处于停止状态，当按下K0时，电机开始转动，这里设置电机刚开始工作时是正转转速约为最大值的一半，当再次按下K

6、0时，电机停转。按键K1用来控制电机反转，若电机正在停止或正转状态，当按下k1时，电机开始反转；若电机处于反转状态，电机不响应按键命令。按键K2用来控制电机正转，若电机正在停止或反转状态，当按下k2时，电机开始正转；若电机处于正转状态，电机不响应按键命令。按键K3用来控制电机加速，当电机处于运行状态时，如果电机尚未达到最大转速，当按下按键K3时，电机会加速，每按一次，电机加速一个节拍，若需要一直加速，则需要多次按下按键K3，当电机到达最大速度时，电机将保持在最大速度运行，不再响应按键命令。按键K4用来控制电机减速，当电机处于运行

7、状态时，如果电机尚未达到最小转速，即停止状态，当按下按键K4时，电机会减速，每按一次，电机减速一个节拍，若需要一直减速，则需要多次按下按键K4，当电机到达最小速度时，即电机处于停止状态，电机将保持停止，不再响应按键命令。为了知道电机是否按控制要求工作，需要知道电机的转速，这里用到了4位数码管来显示，最高位显示转动方向，正转显示“0”，反转显示“-”。后3位用来显示转速的数值大小。此外，设置三个发光二极管，来显示电机的运行状态。当电机停止时，绿灯亮，当电机正转时，红灯亮，当电机反转时，黄灯亮。42422.比较控制设计方案因为直流电

8、机的工作电压和电流与控制电路的电压和电流不匹配，所以需要设计接口电路，用来把控制电路的指令转化为电机的工作信号，这种接口电路称为直流电机的驱动电路。直流电机的驱动电路有多种不同的设计方案，这里着重介绍了用分立元件构成的驱动电路和用集成芯片构成的驱动电路。2.1用