毕业设计（论文）-基于80c196mc单片机直流伺服电机调速系统

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1、山东凯文科技职业学院（论文）题目伺服电机控制器专业电子信息工程技术学生姓名班级学号指导教师指导单位电子学院日期：2012年3月至2012年6月目录目录第1章绪论1.1直流伺服电动机发展及现状第2章直流伺服电动机的工作过程-2.1直流伺服电动机基本组成-22.2直流伺服电动机的工作原理-3-第3章基于单片机的调速系统硬件设计3.1供电电源设计-5-3.2检测电路设计-6-3.2.1位置检测3.2.2整形电路3.2.3正反转控制3.2.4电流检测电路3.3主功率和驱动电路-11-3.3.1主功率电路3.3.2功率驱动电路3.4过流过压保护电路-16-3.4.2过压、欠压保护电路3.5键盘与显

2、示电路-18-3.5.1键盘电路-3.5.2显示电路第4章基于单片机的调速系统软件设计4.1程序设计思想-21-4.2主程序-24-4.2.1初始化程序4.2.2键处理程序设计4.2.3LED动态显示子程序4.3捕捉中断服务程序-27-4.4采样中断服务程序-29-4.4.1转速计算子程序4.4.2A/D转换子程序-4.4.3波形发生控制程序山东凯文科技职业学院山东凯文科技职业学院山东凯文科技职业学院-37-山东凯文科技职业学院基于80C196MC单片机直流伺服电机调速系统摘要本文主要论述三相直流伺服电机调速系统的设计方法。主控单元为伺服电机专用控制芯片80C196MC，辅以键盘、显示器

3、、检测电路、功率电路、驱动电路、保护电路等。直流伺服电机内置3个霍尔传感器，用于检测转子的位置，决定电机的换相，系统根据该信号计算电机的转速，用于实现速度反馈控制。系统给定转速由键盘输入，并能实时显示转速；功率芯片选用性能价格比较高的快速MOSFET；功率驱动选用带保护电路和过流输出的集成芯片IR2130，可实现电机的高频快速起动；系统还设置了电流采样电路，与速度反馈电路组成双闭环系统，可以实现电机的快速起动并获得良好的带负载性能，达到了设计任务书的要求。软件方面根据直流伺服电动机的组成、脉宽调制和工作原理，结合80C196MC的硬件部分和软件编程的特点，设计了无刷直流调速系统的软件。系

4、统软件分为主程序和中断程序两大主块，主程序完成系统的初始化，LED显示器扫描和键盘功能处理程序等部分。关键字：直流伺服电动机；16位单片机；位置传感器；闭环系统；MOSFET；功率驱动-37-山东凯文科技职业学院-37-山东凯文科技职业学院第1章绪论1.1直流伺服电动机发展及现状传统直流电机采用机械机构（电刷）进行换向，因而存在机械摩擦，并由此带来电磁噪声、换向火花、以及寿命短等缺点，再加上制造成本高、维修困难，从而极大的限制了它的发展和应用范围。针对传统直流电动机的弊病，早在20世纪30年代就有人开始研制以电子换向代替机械换向的直流无刷电动机。经过几十年的努力，终于在60年代实现了这一

5、愿望。在此之后，又相继出现了新型永磁材料钐钴、钐铝、钦铁硼，它们具有高剩磁密度，高矫顽力以及高磁能积等优异磁性能，使永磁电机有了较大发展。但是钐和钴的价格昂贵，限制了永磁无刷电机的前进步伐。直到八十年代初期，价格较低的钦铁硼永磁材料研制成功，开创了稀土永磁电机的新纪元，并为其在民品工业中的应用开辟了广阔前景，现已在医疗器械、仪器仪表、化工、纺织及家用电器等领域日益普及[1][2]。进入90年代以来，随着电力电子工业的飞速发展，许多高性能半导体功率器件，如GTR、MOSFET、IGBT、MCT等相继问世，以及微处理器、大规模集成电路技术的发展，逆变装置也发生了根本性的变化。这些开关器件本身

6、向着高频化、大容量、智能化方向发展，并出现集半导体开关、信号处理、自我保护等功能为一体的智能功率模块（正M）和大功率集成电路，使直流伺服电动机的关键部件之一―逆变器的成本降低，且向高频化、小型化发展。同时，永磁材料的性能不断提高和完善，特别是钕、铁、硼永磁材体的热稳定性和耐腐蚀性的改善，加上永磁电机研究和开发经验的逐步成熟，稀土永磁直流伺服电动机的应用和开发进入一个新阶段，目前正朝着超高速、高转矩，高功能化、微型化方向发展[3]。-37-山东凯文科技职业学院第2章直流伺服电动机的工作过程直流伺服电动机是近几十年来随着电力电子技术的迅速发展而发展起来的一种新型电动机，其基本工作原理是借助反

7、映转子位置的位置信号，通过驱动电路驱动逆变电路的功率开关元件，使电枢绕组依一定顺序导通，从而在电机气隙中产生旋转磁场，拖动永磁转子旋转。随着转子的转动，转子位置信号依一定规律变化，从而改变电枢绕组的通电状态，实现直流伺服电动机的机电能量转换。2.1直流伺服电动机基本组成直流伺服电动机的结构原理图如图2.1所示。它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。图2.1直流伺服电动机结构原理图-37-山东凯文科技职业学院2.2直