直流电机转速检测系统设计.doc

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1、编号：　毕业设计论文题目：直流电机转速检测系统设计摘要直流电机是控制系统中常用的一个执行部件，其中电机速度是控制对象的一个重要参数，单片机通过定时器产生PWM脉冲，对直流电机进行调速。本设计是基于AT89S52单片机的光电开关转速测量系统，系统采用对射式光电开关产生与齿轮相对应的脉冲信号，反馈给单片机计算单位时间内的脉冲数，计算电机转速，通过在单片机内部进行PID运算，实现闭环控制，达到电机的平滑调速,并用LCD1602液晶显示器显示数值。关键词：单片机;PWM脉冲;PID控制;LCD显示ABSTRACTDCmotori

2、sanexecutionunitusedincontrolsystem，Themotorspeedisanimportantparameterofthecontrolobject.ThemicrocontrollerproducesPWMpulsebytimertocontrolthespeedofDCmotor.ThedesignisbasedonAT89S52microcontrollerphotoelectricswitchspeedmeasurementsystem.Thesystemusestheopposit

3、etypephotoelectricswitchandgearcorrespondingtothepulsesignal,andfeedbacktothemicrocontrollertocalculatetheunitoftimepulsenumberandtocalculatethespeedofDCmotor.Thenwecanachieveclosed-loopcontrolandachievethesteplessspeedregulationmotorbythedesignofthePIDoperation,

4、anddisplayvaluebytheLCD1602liquidcrystaldisplay.Keywords:microcontroller;PWMpulse;PIDcontroller;LCDdisply目录1绪论11.1直流电动机的发展情况11.2直流电机调速21.3本设计的意义22总体方案论述32.1方案的选择32.1.1液晶显示模块电路方案设计32.1.2键盘模块电路方案设计32.1.3测速模块电路方案设计42.2脉冲宽度调制（PWM）技术42.3PID控制52.3.1模拟PID62.3.2数字PID82.3

5、.3PID参数整定92.4系统组成103硬件系统设计113.1主控系统113.1.1AT89S52基本组成113.1.2定时/计数器的结构123.1.3时钟电路133.1.4复位电路143.1.5按键电路143.1.6显示电路143.2驱动系统163.2.1L298N电机驱动芯片163.2.2光电耦合器TLP521-2电路163.3测速系统173.3.1光电开关的工作原理173.3.2光电开关特点：183.3.3槽式光电开关的特点183.3.4LM358运算放大器183.3.5测速齿盘193.3.6电机速度采集算法194

6、软件设计214.1主程序的设计214.2子程序的设计224.2.1PWM的实现程序224.2.2PID算法程序234.2.3按键扫描程序244.2.4液晶显示程序254.2.5测速程序265系统调试275.1系统仿真275.2硬件调试285.3软件调试28结论31致谢32参考文献33附录34附录I系统仿真图34附录II系统原理图34附录III系统PCB图35附录IV系统实物图35附录IV系统清单36附录V源程序371绪论1.1直流电动机的发展情况电动机是利用电磁感应原理制作而成的机械。随着生产的发展而发展，而电动机的发展

7、又让社会生产力有了飞跃的进步。从19世纪末期起，电动机逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的主要原动机。纵观电力拖动的发展过程，交，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等有着很高的要求。由于交

8、流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，因此交流电力拖动则主要用于恒转速系统，而直流电力拖动得到了充分的发展与运用。直流电动机具有极好的运动性能和控制特性，尽管它不如交流电动机那样结构简单、制造方便、维护容易、价格便宜，但是长期以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，直流电动机一直占据垄断地位。在我国