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1、摘要 直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、电机驱动电路、LCD液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。主要是以直流电机（所选电机的额定转速为2000转/分钟）为被控对象，以MCU为控制器设计一个转速反馈单闭环PID控制系统，使系统稳态误差为零，最大超调量小于10%，电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽
2、度调制，通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LCD实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。关键字：直流电机调速；PID控制器；电机的驱动电路；LCD显示器；51单片机AbstractDCmotorhasagoodstartupperformanceandspeedcharacteristics,itischaracterizedbystartingtorque,max
3、imumtorque,inawiderangeofsmooth,economicalspeed,speed,easycontrol,speedcontrolafterthehighefficiency.ThisdesignofDCmotorspeedcontrolsystem,mainlybythemicrocontroller51,powersupply,H-bridgedrivercircuits,LCDliquidcrystaldisplay,theHallvelocityandindepe
4、ndentkeycomponentcircuitsofelectronicproducts.Powersupplywith78serieschip+5V,+15VformotorspeedcontrolusingPWMwavemode,PWMisapulsewidthmodulation,dutycyclebychangingtheMCU51.Achievedthroughindependentbuttonsstartandstopthemotor,speedcontrol,turningthem
5、anualcontrol,LCDrealizethemeasurementdata(speed)ofthedisplay.MotorspeedusingHallsensoroutputsquarewave,by51secondsto1microcontrollersquarewavepulsesarecountedtocalculatethespeedofthemotortoachieveaDCmotorfeedbackcontrol.Keywords:DCmotorspeedcontrol；Hb
6、ridgedrivercircuit；LCDdisplay目 录1绪论11.1直流电机调速系统的研究意义31.2直流电机调速的发展趋势51.3本文研究的内容62直流调速系统的硬件设计102.1设计方案综述102.1.1H桥驱动电路设计方案122.1.2调速设计方案132.2硬件设计142.2.1电源电路142.2.2H桥驱动电路162.2.3基于霍尔传感器的测速模块162.3.4LCD显示模块173直流调速系统的软件设计193.1PWM技术简介193.1.1PWM介绍193.1.2PWM控制的基本
7、原理193.1.3PWM调速原理213.2调节器设计223.2.1电流调节器设计223.2.2速度调节器的设计233.2软件设计253.2.1系统总控制流程图及说明253.2.2PWM波软件设计263.2.2测速软件设计294基于matlab的仿真分析304.1仿真步骤304.2仿真分析345结论38致谢39参考文献40附录。1绪论1.1直流电机调速系统的研究意义三十多年来，直流经历了重大的变革。首先，实现了整流器件的更新换代，以晶闸管整流装置取代了使用己久的直流发电机一电动机机组及水银整流装置，
8、使直流电机拖动完成了一次大的飞跃。同时，控制电路己实现高集成化，小型化，高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅度提高，应用范围不断扩大。由于直流调速系统的调速精度高，调速范围广，所以，在对调速性能要求较高的场合，一般都采用直流电机拖动。直流调速技术迅速发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆、宽调速、高精度的电机拖动领域中一直居于垄断地位。早期，直流传动的控制系统采用模拟分立器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系
