基于51单片机的直流双闭环调速系统的课程设计

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1、基于单片机的双闭环直流调速系统直流调速控制系统课程设计题目：基于51单片机的双闭环直流调速系统院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导老师：32基于单片机的双闭环直流调速系统摘要3第一章总体结构设计4第一节系统方案选择与总体结构设计41.1.1方案选择41.1.2系统控制对象的确定71.1.3双闭环直流调速系统电路原理71.1.4双闭环直流调速系统动、静态模型91.1.5数字控制双闭环直流调速系统方框图121.1.6数字式双闭环直流调速系统硬件结构图13第二节8051单片机简介141.2.18051单片机的基本组

2、成151.2.2CPU及8个部件的作用功能介绍如下151.2.3电动机供电方案选择171.2.4晶体管PWM功率放大器方案选择17第二章主电路的设计及参数计算182.1.1设计参数182.1.2稳态参数的计算182.1.3调节器的设计18电流调节器：18转速调节器：20第三章系统软件程序设计24第一节主程序设计24第二节PI控制子程序设计26第四章数学模型的建立294.1.1直流电动机的数学模型294.1.2转速电流双闭环调速系统的数学模型294.1.3仿真模型30结论30总结31参考文献3232基于单片机的双闭

3、环直流调速系统摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义。长期以来，直流电机被广泛的应用于调速系统中，而且一直在调速领域中占主导地位。本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以51单片机为核心，以直流电机为控制对象。调节PWM的占空比控制电机两端电压，从而达到调速的目的。系统的硬件设计部分包括案件模块、电动机驱动模块、STC89C51单片机系统、保护电路、供电电源和直流电机。系统的软件部分包括按键控制程序设计

4、、显示程序设计、主控程序设计。关键词：STC89C51单片机；直流电机；PWM；占空比；32基于单片机的双闭环直流调速系统第一章总体结构设计第一节系统方案选择与总体结构设计1.1.1方案选择本系统利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本

5、相同，是指环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段略有差异。例如图1-0.1中a、b、c所示的三个窄脉冲形状不同，其中图1-0.1的a为矩形脉冲，图1-0.1的b为三角脉冲，图1-0.1的c为正弦半波脉冲，但它们的面积（即冲量）都等于1，那么，当它们分别加在具有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。当窄脉冲变为如下图的d所示的单位脉冲函数时，环节的响应即为该环节的脉冲过渡函数。1-0.1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲图1-0.2a的电路是一个具体的例子。图中为

6、窄脉冲，其形状和面积分别如图1-0.1的a、b、c、d所示，为电路的输入。该输入加在可以看成惯性环节的R-L电路上，设其电流为电路的输出。图1-0.2b给出了不同窄波时32基于单片机的双闭环直流调速系统的响应波形。从波形可以看出，在的上升段，脉冲形状不同时的形状也略有不同，但其下降段几乎完全相同。脉冲越窄，各波形的差异也越小。如果周期性的施加上述脉冲，则响应也是周期性的。用傅立叶级数分解后将可看出，各在低频段的特性非常接近，仅在高频段有所不同。图1-0.2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形PWM控制技术以其控制简单、

7、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。本系统就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。利用编码器测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给A/D转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行PI运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控

8、制。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转；能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。直流电动机的转速调节主要有三种方法：调节电枢供电的电压、减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法，都有各自的特点，也存在