微机原理及应用课程设计说明书设计题目：微型直流电机调速系统设计
目录
一、系统功能要求分析 (1)
二、方案设计及其说明 (2)
三、原理线路设计 (3)
1．原理线路
2．工作原理说明
3．操作时序分析
4．特点说明
四、程序设计 (4)
1．程序结构及流程
2．程序算法分析
3．关键程序段说明
4．源程序清单
五、系统调试及结论 (5)
1．调试方法
2．重点问题及解决方法
3．运行结果及结论
六、设计体会 (6)
参考文献 (7)
一、系统功能要求分析
此设计要求利用实验装置，设计一个直流电机控制系统的原理线路，编制应用程序，实现直流电机转速控制的功能，并且进一步可增加转速测量的功能。系统功能具体要求及分析如下：
（1）开始运行，电机停止：未按任何键之前，设定初值，使经DA0832转换后的电流为零，电机不转。
（2）按档调速功能：直流电机可有三个转速，分为一、二、三档，其中按下按键“一”电机在低速档运行；按下按键“二”电机在中速档运行；按下按键“三”电机在高速档运行。
（3）连续调速功能：按下“加速”键，编程控制DA0832输入数字量累加，直流电机可在原速基础上升速；按下“减速”键，编程控制DA0832输入数字量自减，直流电机可相对原速减速。
（4）停止功能：设有停止键，控制电机的停止运行。调节电位器改变DA0832的基准电压，使得初值00H对应的输出电流为0，从而电机停止运行。（5）改变转向功能：原理上，调节DAC0832的基准电压，使得某一中间值对应转速为零，则在输入数字量大于此值时为正电压，电机正转；再输入数字量小于此值时为负电压，电极反转。
（6）测速功能：在一定时间内对霍尔元件产生的脉冲数计数，从而求得电机转速，并在数码管显示。
二、方案设计及其说明
（一）硬件设计
在硬件上，所用到的芯片主要有：CPU8086、并行通信接口芯片8255A、可编程定时计数芯片8253、可编程中断控制器8259A、以及键盘扫描显示芯片8279。
（1）电机转速的控制：电机转速大小的控制可以通过改变加于电机两端的电压来实现，选用DAC0832芯片实现数字量到模拟量的转化，设置电机转速给定值，不同的数字量对应输出不同的电流，再通过一个高输入阻抗的线性运算放大器LM324得到相应的模拟电压信号，从而控制电机转速。
（2）按键状态的检测及显示：设K1、K2、K3为一、二、三档，K4为停止键，
K5、K6为加速和减速键。选用8255芯片PA口读取按键状态从而控制电机在不同档运行以及电机加速或减速，并且可以通过8255 的PB口输出控制相应按键指示灯的亮灭以及利用8279芯片得到数码管相应的显示，如：在一档，其灯亮，且显示“1”。
（3）转速的测量及显示：利用霍尔传感器产生转速脉冲，用8253芯片设计定时/计数电路通过脉冲计数测得转速。可用8253的CT0记脉冲数，CT1定时到利用8259产生中断，显示计数。经分析，实验时电机旋转一圈可产生4个脉冲，则可以定时0.25S产生中断，利用8279对计数进行显示，即为转速。
（二）软件设计
设计中用到的有8253、8255，8259的初始化程序，各开关状态检测及电机速度控制子程序，以及调用库函数DISPLAY8显示程序，中断服务程序，延时子程序等。
三、原理线路设计
3.1原理框图：
3.2工作原理说明
1、数模转换模块：利用DAC0832芯片，其工作原理如下:
DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式。其由倒T型R-2R 电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。运算放大器输出的模拟量与输入的数字量成正比，从而实现D\A转换。
DAC0832输出的是电流，本设计中需用输出电压控制电机转速，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。
DAC0832外部线路如图所示。
2、按键控制模块：利用并行接口通信8255芯片，其有三个8位的并行I/O 端口为PA、PB、PC ，一个控制端口，运用可编程功能对控制端口写入不同的控制字可定义PA、PB、PC的工作方式或者直接对C口进行操作。
8255有两个控制字如图：
图2.1 C口置位/复位控制字图2.2 工作方式控制字
在此设计中，用PA、和PB工作在基本输入输出方式，PA输入开关状态，PB作为输出口控制8个LED的亮灭。8255接线原理如图2.3
图2.3
3、测速模块：利用8253和8259芯片。
8253有3个完全独立的16位定时计数器：CT0、CT1、CT2，均为减法计数器，可预置计数初值，有6种可选择的工作方式，写入相应控制字，以实现计数、定时、分频等功能。
8253接线原理如图3.1.
图3.1
在此设计中，选用计数器0工作在方式二作为计数器，对霍尔元件产生的转速脉冲进行计数；用计数器1工作在方式二作为定时器，定时0.25S，可循环定时，每次定时到会产生负脉冲，利用其上升沿作为8259的中断信号，在中断服务中对所计数进行显示。
方式二为计数分频方式，工作方式如图3.2。
4、显示模块：利用可编程键盘/显示接口8279,8279可为64键的接触式按键阵列提供扫描接口，显示部分能为发光二极管、数码管、液晶显示器等提供扫描显示接口。由于它本身可提供扫描信号，因而可代替微处理器完成键盘和显示器的控制，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。
在此设计中，通过调用8279显示函数在晶体管上显示开关状态和电机运行速度。
3.3操作时序分析
（1）开始运行时，电机停止，未按键前，状态灯全灭，状态显示00，转速显示00。
（2）按下K1键LED1亮，状态显示01，表示为一档，电机以低速运行，晶体管高两位显示相应速度。
（3）按下K2键LED2亮，状态显示02，表示为二档，电机以中速运行，晶体管高两位显示相应速度。
（4）按下K3键LED3亮，状态显示03，表示为三档，电机以高速运行，晶体管高两位显示相应速度。
（5）按下K4键LED4亮，状态显示04，为停止档，电机停止运行，晶体管高两位显示00。
（6）按下K5键LED5亮，状态显示AA，为连续加速档，电机在原速上逐渐加速，直至最高速度后以最高速度运行，速度显示增加至显示最高速。
（7）按下K6键LED6亮，状态显示DD，为连续减速档，电机在原速上逐渐减速，直至停止，速度显示逐减至显示00。
3.4特点说明
（1）在调速方面既可以直接的选择低、中、高某一档位让电机运行，要想更精准的调速，可使用连续加减速按键加或减至自己想要的速度让电机以此速度运行。可见，此系统的调速是灵活的。
（2）本设计有速度显示功能，将此刻的电机转速成为可观量，切实的掌握电机转速，从而按主覌要求要求进行调速。
（3）在测速时，采用定时到产生中断进行计数显示的方法，时延比较小，较为精确。
四、程序设计
4.1程序结构及流程
中断服务程序流程：电机加速程序流程：
4.2 程序算法分析
在主程序中有8253、8255、8259的初始化以及开关状态检测程序，检测到某开关闭合转入相应的档位子程序或连续加减速子程序并进行速度的输出，控制电机的调速。为实现测速，加入了中断服务程序，0.25S产生一次中断，即0.25S 采一次值，进入中断服务程序，锁存计数值并计算得所记脉冲数进行显示，即为电机的转速。
4.3关键程序段说明
1、显示程序段
LedDisplay PROC NEAR ;输出显示速度，状态
CALL DELAY
MOV AL,COUNTER2
MOV AH,AL
AND AL,0FH ；取低四位
MOV Buffer,AL ；显示速度低位
AND AH,0F0H ；取高四位
ROR AH,4
MOV Buffer + 1,AH ; ；显示速度高位
MOV Buffer + 2,10H ;中间4位不需要显示
MOV Buffer + 3,10H
MOV Buffer + 4,10H
MOV Buffer + 5,10H
MOV AL,COUNTER1
MOV AH,AL
AND AL,0FH
MOV Buffer+6,AL ；显示状态低位
AND AH,0F0H
ROR AH,4
MOV Buffer + 7,AH ；显示状态高位
LEA SI,Buffer
CALL DELAY
CALL Display8 ；调用现实函数
RET
LedDisplay ENDP
2、中断服务程序段
INT_0 PROC NEAR
CLI ；关中断
PUSH DX ；寄存器入栈保护
PUSH AX
MOV DX,TCL ；写8253控制字
MOV AL,00000000B
OUT DX,AL
XOR BX,BX ；BX清零
MOV DX,T0 ；读T0的低字节，存放BL
IN AL,DX
MOV BL,AL
IN AL,DX ；读T0的高字节，存放BH
MOV BH,AL
MOV AX,Counter3 ；取T0上次中断时的CE
SUB AX,BX ；计算脉冲数存放AX
MOV Counter3,BX ；中断后的CE存放Counter3数组
MOV COUNTER1,AL ；脉冲数输出显示
MOV DX,IO8259_0 ；8259的IR0中断
MOV AL,20H
OUT DX,AL
POP AX ；寄存器出栈
POP DX
STI ；开中断
IRET ；中断返回
I NT_0 ENDP
4.4源程序清单(见附录)
五、系统调试及结论
5.1调试方法
先在星研软件下编好程序进行编译链接，若无语法错误，则与硬件连接，全速运行，看预期功能是否实现，若有逻辑错误，可进行：
（1）加跳转指令进行调试：若程序中出现逻辑错误，可在某一句的后边加跳转指令，跳过下一段指令，以检测前面的程序是否有问题。这样可以缩小查找问题的范围，以发现问题之所在。
（2）单步进入进行调试：星研软件中可进行单步调试，这样可以掌握指令的执行顺序及跳转的位置，并可观察每一步运行后寄存器内值的变化，从而发现一些问题。
5.2重点问题及解决方法
问题一：状态灯显示混乱，开关与LED没有对应显示。
解决：通过对实验箱上的LED进行电平测试，发现所采用的8个LED灯是在接低电平的情况下亮的，由此，应对8255的A口输入量取反后再由B口输出控制灯的亮灭，这样开关状态刚好与状态灯的亮灭对应，解决了此问题。问题二：测速时，速度显示为不变值或一直显示00。
解决：经请教老师，发现是设计思路有误。开始时，我们是用8255检测按键状态，通过对PC口的置位和复位控制计数器8253的门控信号，以此控制计数的停止来产生中断再显示计数。老师讲每个芯片的工作都是有时延的，这样连接下来，时延就比较大了，不能准确的测速，甚至不能正常的显示。分析后我们直接用定时计数器1的OUT1作为8259的中断信号，利用其计数定时到的上升沿产生中断，对计数进行显示。
问题三：测速时，电机以恒速运行，速度显示却不停变化。
解决：8253计数器为减1计数，则初值减现值得计数值。对程序进行调试分析，0.25S采一次数，发现在下一次计数时计数初值并没有重新装入，起初认为是8253计数器0工作方式的问题，但改变其工作方式并未解决问题，最后修改程序，用上次计完数的值减此次计数后的值得计数值进行显示，成为一个累减的过程。这样修改后显示正确，但是减为零时的计数值需避过，否则会有错误。
问题四：程序在单步运行时结果正确，全速运行时结果混乱。
解决：原理上单步运行和全速运行所得结果是一样的，其差别主要在于单步时指令执行间时差更大，经分析，DAC0832的D/A转换是需要一定时间的，所以输出时必须要加延时程序，给它足够的转换时间。
问题五：直流电机转速不受控制。
解决：查资料知DAC0832输出的是电流，要输出电压，必须经过一个运算放大器转换。
5.3运行结果及结论
运行结果：开始运行时，电机停止，状态灯全灭，速度显示为零，按下按键后，相应状态灯亮并显示相应的电机速度，按停止键后，电机停止运行。
结论：运行结果与预期要求相符，利用实验装置完成小直流电机调速系统的原理线路设计，编制应用程序，实现了直流电机的转速控制和速度显示等一系列功能，达到了设计要求并且进行了功能的扩展。
六、设计体会
通过本次微机原理课程设计，我深刻体会到了微机原理课程的实用性及重要性。让我知道学习并不是停留于课本和知识表面的，真正的学习是理论与时间的糅合，是将抽象化的知识变为切实可用的事物。在设计的过程中，也是对自身的一种考验，考验知识的娴熟度，动手的能力，创新的思维，细心和耐心等，当然这也是一个发现不足的过程，知不足而后进，其中收益是很大的。
在设计的过程中，我们遇到了各种各样的问题，有失落过，却也有解决后的欣喜。在摸索中，我进一步认识和掌握了各个芯片的功能及用法，练习了编程及调试，提高了独立思考的能力和解决问题的思维。总之，在这几天中，自己的探索，老师的指导及与同学的讨论让我获益匪浅。
由于本次设计时间比较短，我们完成的设计达到了预期要求，但并不是尽善尽美的，还有很多进步的空间。所以我会继续努力的，饱含信心和热情的去学习。
参考文献
[1] 微机接口实验系统使用手册
[2] 微机接口实验系统实验指导书
[3] 微机原理及应用课程设计指导书
[4] 微机原理及接口技术项目教程
[5] 微型计算机原理及应用
附录:源程序代码
.MODEL TINY
EXTRN Display8:NEAR
IO8259_0 EQU 0D000H
IO8259_1 EQU 0D001H
DAC0832 EQU 0F000H
PA EQU 0E000H
PB EQU 0E001H
PC EQU 0E002H
PTL EQU 0E003H
T0 EQU 0C000H
T1 EQU 0C001H
T2 EQU 0C002H
TCL EQU 0C003H
.STACK 100
.DATA
BUFFER DB 8 DUP(?)
Counter1 D B ? ;定义速度数组
Counter2 D B ? ;定义电机状态数组Counter3 D W ?
ReDisplayFlag DB 0 ;中断标志
.CODE
START: MOV AX,@DATA
MOV DS,AX
MOV ES,AX
NOP ;
CALL Init8259
CALL WriIntver
MOV DX,PTL ;8255初始化
MOV AL,10010000B
OUT DX,AL
MOV DX,DAC0832 ;初速度为0
MOV AL,00H
OUT DX,AL
MOV DX,TCL
MOV AL,00110010B;计数器T0，工作方式1，初值0FFFFH
OUT DX,AL
MOV AL,01110100B;定时器T1，工作方式2，实现0.25秒定时 OUT DX,AL
MOV DX,T1 ;定时器T1装初值
MOV AX,31250
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,T0 ;计数器T0装初值
MOV AX,200
OUT DX,AL
MOV AL,AH
OUT DX,AL
AGAIN:
STI ;开中断
NOP
MOV CX,0FFFFH
LOOP $
MOV DX,PA ;读开关状态
IN AL,DX
TEST AL,00000001B
JE NEXT1
CALL ONE
JMP AGAIN
NEXT1:
TEST AL,00000010B
JE NEXT2
CALL TWO
JMP AGAIN
NEXT2:
TEST AL,00000100B JE NEXT3
CALL THREE
JMP AGAIN
NEXT3:
TEST AL,00001000B JE AA
CALL TINGZHI JMP AGAIN
AA:
TEST AL,00010000B JE CC
CALL JIASU
JMP AGAIN
CC:
TEST AL,00100000B JE WU
CALL JIANSU
JMP AGAIN
WU:
NOT AL
MOV DX,PB
OUT DX,AL
MOV Counter2,00H ;CALL LedDisplay
CALL DELAY
NOP
NOP
CALL LedDisplay JMP AGAIN
SHUCHU0:CALL SHUCHU
JMP AGAIN
JIANSU PROC NEAR ;减速函数NOT AL
MOV DX,PB
OUT DX,AL
POP BX
POP CX
POP AX
CMP AL,00H
JBE SHUCHU0
SUB AL,05H
PUSH AX
PUSH CX
PUSH BX
MOV DX,DAC0832
OUT DX,AL
MOV Counter2,0AAH
CALL LedDisplay
RET
JIANSU ENDP
JIASU PROC NEAR ;加速函数NOT AL
MOV DX,PB
OUT DX,AL
POP BX
POP CX
POP AX
CMP AL,0FFH
JAE SHUCHU0
ADD AL,05H
PUSH AX
PUSH CX
PUSH BX
MOV DX,DAC0832
OUT DX,AL
MOV Counter2,0DDH
CALL LedDisplay
RET
JIASU ENDP
ONE PROC NEAR ;1档运行函数MOV DX,PB
NOT AL
OUT DX,AL
MOV AL,70H
CALL SHUCHU
MOV Counter2,01H
CALL LedDisplay
RET
ONE ENDP
TWO PROC NEAR ;2档运行函数MOV DX,PB
NOT AL
OUT DX,AL
MOV AL,0A0H
CALL SHUCHU
MOV Counter2,02H
CALL LedDisplay
RET
TWO ENDP
THREE PROC NEAR ;3档运行函数MOV DX,PB
NOT AL
OUT DX,AL
MOV AL,0F0H
CALL SHUCHU
MOV Counter2,03H
CALL LedDisplay
RET
THREE ENDP
TINGZHI PROC NEAR ;停止档位函数MOV DX,PB
NOT AL
OUT DX,AL
MOV AL,0H
CALL SHUCHU
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。
线组件A、B和C位于控制板上，每个组件是一个9路插入式接插。除接线组件A、B、C之外，还设有接线组件G、H。控制板上安装两个任选组件时，用这两个组件接线。 接线组件A A1 0V（信号）零伏基准 A2 模拟输入速度设定值 A3 模拟输入辅助速度设定值或电流 A4 模拟输入斜坡速度设定值 A5 模拟输入辅助电流限幅（负） A6 模拟输入主电机极限或电流限幅（正） A7 模拟输出速度反馈植 A8 模拟输出总速度设定值 A9 电流表输出 接线组件B B1 0V（信号） B2 模拟测速发电机 B3 ＋10V基准 B4 －10V基准 B5 数字输出（零速检测） B6 数字输出（控制器正常） B7 数字输出（驱动准备好） B8 程序停机 B9 惯性滑行停机 接线组件C C1 0V（信号） C2 热敏电阻/微测温器 C3 起动/运行输入端 C4 点动输入 C5 允许 C6 数字输入 C7 数字输入斜坡保持 C8 数字输入 C9 ＋24V电源 接线组件G G1 不使用 G2 外部＋24V电源 G3 ＋24V微测速仪电源 G4 微测速仪电源接地 F1 微测速仪输入光纤接受器输入插座 接线组件H H1 XMT－串行通信口P1发送端 H2 XMT＋ H3 隔离的0伏信号接地端 H4 隔离的0伏 H5 RCV－串行通信口P1接收端
二、电源板 D1 FE 励磁桥的外部交流输入 D2 FE D3 励磁输出＋电机励磁接线 D4 励磁输出－ D5 主接触器线圈（L）（线） D6 主接触器线圈（N）（中） D7 辅助电源（N） D8 辅助电源（L） 三、电源接线端 L1 L2 交流110~500V L3 A＋电枢正接线端 A－电枢负接线端 SSD590C直流调速器的一般调试步骤归纳如下： 1．先根据电机的名牌参数，参照SSD590系列使用手册中文说明书第51~52页的说明设置好电枢电流、电枢电压、励磁电流、交流或直流反馈，反馈电压的设定值。具体设置方法如下：翻开操作面板的下翻板，可看到有六只0~9的拨盘电位器，其中左面3只电位器供设置电枢电流用，其权从坐至右排列为：百位、十位、个位；右面3只电位器供设置励磁电流用，其权从坐至右排列为：十位、个位、小数点后一位；在六只拨盘电位器的右面有四只拨动小开关，其设置方法如下： 开关电??枢??电??压（伏） 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 3 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 4 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 例：有一电机的名牌参数为电枢电压440V；电枢电流329A；励磁电压180V；励磁电流；额定转速1500转/分；所带直流测速电机参数为2000转/110伏。那六只拨盘电位器的数值从左至右应分别设置为：3、2、9、1、2、5；四只拨动小开关从上至下应分别设置为：0、0、1、0或1、1、0、0；将安装在面板左下方测速板上的交、直流反馈选择开关打在直流DC反馈位置；直流反馈值约为110÷2000×1500=伏，于是要将反馈量的百位开关（0或100）打在0位置，将下面的十位拨动开关打在8位置（代表80），将上面的个位拨动开关打在3位置
单片机原理及应用课程设计报告设计题目： 学院： 专业： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 年月日 目录
设计题目：PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。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是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED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。 关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；波形；LED显示器；51单片机 1 设计要求及主要技术指标： 基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 （1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。 （2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。 （3）设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2：“正转/反转”。 K3：“加速”。 K4:“减速”。 （4）手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在
手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。 （5）*测量并在LED显示器上显示电动机转速（rpm）. （6）实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1）参考L298说明书，在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波，定时时间建议为250us。 (3）编写键盘控制程序，实现转向控制，并通过调整PWM波占空比，实现调速； (4）参考Protuse仿真效果图：图（1） 图（1） 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机，OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA，ENB接控制使能端，控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心，如下图（2），AT89C52是一个低电压，高性能 8位，片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（），器件采用的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图（2） 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性：闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差（额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比）要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范
590P直流调速器参数设定步骤 通电后按M键直到出现DIAGNOSTS(诊断)后按向上的键头，找到CONFIGURE DRIVE（配置调速器），按M键进入菜单，找到CONFIGURE ENABLE（组态有效）,按M键进入菜单，将DISABLE（不允许）改成ENABLE（允许）,此时面板灯闪烁，按E键退出；按向下的键头，找到NOM MOTOR VOLTS（电枢电压）,按M键进入菜单，输入额定电枢电压，按E键退出;按向下键头找到ARMATURE CURRENT(电枢电流)，按M键进入菜单，输入额定电枢电流，按E键退出；按向下键头找到FIELD CURRENT(励磁电流)，按M键进入菜单，输入额定励磁电流，按E键退出；找到FLD.CTRL MODE(励磁控制方式),按M键进入菜单，把VOLTAGE CONTROL(电压控制)改成CURRENT CONTROL（电流控制），按E键退出；（如果采用电压控制，请将FLD.VOLTS RATIO(励磁电压比率)菜单下面的百分比参数按如下方式设定：%=电机的额定励磁电压/调速器电源进线电压；例如：电机的额定励磁电压为180V，电源进线电压为380V,那么百分比=180V/380V=47%,那么请在励磁电压比率菜单中输入47%）；按向下键头找到SPEED FBK SELECT(速度反馈选择)，按M进入菜单，按向上或向下键选择ARM VOLTS（电枢电压反馈）、ANALOG TACH(测速反馈)或ENCODER(编码反馈)，选择反馈方式是根据所选的配件板及实际电机使用的反馈方式，然后按E退出；按向上键找到CONFIGURE ENABLE（组态有效）,按M键进入，把ENABLE （允许）改成DISABLE（不允许）,此时面板不再闪烁。按E一直退到底。
电力拖动课程设计 题目：直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统 姓名：强 学号：U201311856 班级：电气1303 指导老师：徐伟 课程评分：
日期：2016-07-10 目录 一、设计目标与技术参数 二、设计基本原理 （一）调速系统的总体设计 （二）桥式可逆PWM变换器的工作原理（三）双闭环调速系统的静特性分析（四）双闭环调速系统的稳态框图 （五）双闭环调速系统的硬件电路 （六）泵升电压限制 （七）主电路参数计算和元件选择 （八）调节器参数计算
三、仿真 （一）仿真原理（含建模及参数） （二）重要仿真结果（目的为验证设计参数的正确性） 四、结论 参考文献 附录1：调速系统总图 附录2：调速系统仿真图 一、设计目标与技术参数 直流电机的PWM电流速度双闭环调速系统的设计目标如下： 额定电压：U N=220V；额定电流：I N=136A；额定转速：n N：=1460r/min； 电枢回路总电阻：R=0.45Ω；电磁时间常数：T l=0.076s；机电时间常数：T m=0.161s； 电动势系数：C e=0.132V*min/r；转速过滤时间常数：T on=0.01s；转速反馈系数α=0.01 V*min/r； 允许电流过载倍数：λ=1.5；电流反馈系数：β=0.07V/A；
电流超调量：σi≤5%；转速超调量：σi≤10%；运算放大器：R0=4KΩ； 晶体管PWM功率放大器：工作频率：2KHz；工作方式：H型双极性。 PWM变换器的放大系数：K S=20。 二、设计基本原理 （一）调速系统的总体设计 在电力拖动控制系统的理论课学习中已经知道，采用PI调节的单个转速闭环直流调速系统可以保证系统稳定的前提下实现转速无静差。但是，如果对系统的动态性能要求较高，例如要求快速起制动，突加负载动态速降小等等，单闭环调速系统就难以满足需要。这主要是因为在单闭环调速系统中不能随心所欲的控制电流和转矩的动态过程。如图2-1所示。 图2-1 直流调速系统启动过程的电流和转速波形 用双闭环转速电流调节方法，虽然相对成本较高，但保证了系统的可靠性能，保证了对生产工艺的要求的满足，既保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。在启动过程的主要阶段，只有电流负反馈，没有转速负反馈，不让电流负反馈发挥主要作用，既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。 直流双闭环调速系统的结构图如图2-2所示，转速调节器与电流调节器串极联结，转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制PWM装置。其中脉宽调制变换器的作用是：用脉冲宽度调制的方法，把恒定的直流电源电压调制成频率一定、宽度可变的脉冲电压序列，从而可以改变平均输出电压的大小，以调节电机转速，达到设计要求。 直流PWM控制系统是直流脉宽调制式调速控制系统的简称，与晶闸管直流调速系统的区
直流电机驱动电路设计 一、直流电机驱动电路的设计目标 在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑一下几点： 1. 功能：电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电 器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。 如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。 2. 性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。 1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。 2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。 3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。 4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。 5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。 二、三极管-电阻作栅极驱动
1．输入与电平转换部分： 输入信号线由DATA引入，1脚是地线，其余是信号线。注意1脚对地连接了一个2K欧的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。 高速运放KF347（也可以用TL084）的作用是比较器，把输入逻辑信号同来自指示灯和一个二极管的2.7V基准电压比较，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。KF347的输入电压范围不能接近负电源电压，否则会出错。因此在运放输入端增加了防止电压范围溢出的二极管。输入端的两个电阻一个用来限流，一个用来在输入悬空时把输入端拉到低电平。 不能用LM339或其他任何开路输出的比较器代替运放，因为开路输出的高电平状态输出阻抗在1千欧以上，压降较大，后面一级的三极管将无法截止。 2．栅极驱动部分： 后面三极管和电阻，稳压管组成的电路进一步放大信号，驱动场效应管的栅极并利用场效应管本身的栅极电容（大约 1000pF）进行延时，防止H桥上下两臂的场效应管同时导通（“共态导通”）造成电源短路。 当运放输出端为低电平（约为1V至2V,不能完全达到零）时，下面的三极管截止，场效应管导通。上面的三极管导通，场效应管截止,输出为高电平。当运放输出端为高电平（约为VCC-(1V至2V),不能完全达到VCC）时，下面的三极管导通，场效
一、总体设计概述 本设计基于8051单片机为主控芯片，霍尔元件为测速元件， L298N为直流伺服电机的驱动芯片，利用 PWM调速方式控制直流电机转动的速度，同时可通过矩 阵键盘控制电机的启动、加速、减速、反转、制动等操作，并由LCD显示速度的变化值。 二、直流电机调速原理 根据直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和它励两种类型，其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速，总满足下式： 式中U——电压； Ra——励磁绕组本身的内阻； ——每极磁通（wb ）; Ce——电势常数； Ct——转矩常数。 由上式可知，直流电机的速度控制既可以采用电枢控制法也可以采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但是低速时受到磁场和磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差，所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制法在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串连一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低，平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，而且转速越慢，能耗越大。随着电力电子的发展，出现了许多新的电枢电压控制法。如：由交流电源供电，使用晶闸管整流器进行相控调压；脉宽调制（PWM）调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗低、精度高等优点，在工业生产中广泛使用，其中PWM应用更广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上的电压的“占空比”来改变平均电． 压的大小，从而控制电动机的转速，因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如 果电机始终接通电源是，电机转速最大为Vmax，占空比为D=t1/t，则电机的平均转速：Vd=Vmax*D，可见只要改变占空比D，就可以调整电机的速度。平均转 速Vd与占空比的函数曲线近似为直线。 三、系统硬件设计
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设计任务书 一．题目： 4kw 以下直流电动机不可逆调速系统设计 二．基本参数： 三．设计性能要求： 调速范围D=10静差率s < 10%制动迅速平稳 四．设计任务： 五．参考资料： 1. 设计合适的控制方案。 2. 画出电路原理图，最好用计算机画图（号图纸） 3. 计算各主要元件的参数，并正确选择元器件。 4. 写出设计说明书，要求字迹工整，原理叙述正确。 5. 列出元件明细表附在说明书的后面。 直流电动机：额定功率 Pn=1.1kW 额定电压 Un=110V 额定电流 In=13A 转速 Nn=1500r/min 电枢电阻 Ra=1Q 极数 2p=2 励磁电压 Uex=110V 电流 Iex=0.8A
电动机作为一种有利工具，在日常生活中得到了广泛的应用。而直流电动机具有很好的启动，制动性能，所以在一些可控电力拖动场所大部分都米用直流电动机。 而在直流电动机中，带电压截止负反馈直流调速系统应用也最为广泛, 其广泛应用于轧钢机、冶金、印刷、金属切割机床等很多领域的自动控制。 他通常采用三相全桥整流电路对电机进行供电，从而控制电动机的转速, 传统的控制系统采用模拟元件，比如：晶闸管、各种线性运算电路的等。 虽在一定程度上满足了生产要求，但是元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂，通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，从而致使系统的运行特征也随着变化，所以系统的可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。直流调速系统是由功率晶闸管、移相控制电路、转速电路、双闭环调速系统电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路。通常指人为的或自动的改变电动机的转速，以满足工作机械的要求。机械特性上通过改变电动机的参数或外加电压等方法来改变电动机的机械特性，从而改变电动机的机械特性和工作特性的机械特性的交点，使电动机的稳定运转速度发生变化 由于本人和能力有限，错误或不当之处再所难免，期望批评和指正
欧陆590直流调速器参数快速设置说明 590P的参数快速设置： 通电后按M键直到出现DIAGNOSTS（诊断）后按向上的键，找到CONFIGURE DRIVE（配置调速器），按M键进入菜单，找到CONFIGURE ENABLE（组态有效），按M键进入菜单，将DISBALE （不允许）改成ENABLE（允许），此时面板灯闪烁，按E键退出；按向下的键，找到NOM MOTOR VOLTS（电枢电压），按M键进入菜单，输入额定电枢电压，按E键退出；按向下的键找到ARMATURE CURRENT（电枢电流），按M键进入菜单，输入额定电枢电流，按E键退出；按向下的键找到FIELD CURRENT（励磁电流），按M键进入菜单，输入额定励磁电流，按E键退出；找到 MODE（励磁控制方式），按M键进入菜单，把VOLTAGE CONTROL（电压控制）改成CURRENT CONTROL（电流控制），按E键退出；按向下的键找到SPEED FBK SELECT（速度反馈选择），按M进入菜单，按向上或向下键选择ARM VOLTS（电枢电压反馈）、ANALOG TACH （测速反馈）或ENCODER（编码反馈），选择反馈方式是根据所选的配件板及实际电机使用的反馈方式，然后按E退出；按向上键找到CONFIGURE ENABLE（组态有效），按M键进入，把ENABLE（允许）改成DISABLE（不允许），此时面板不再闪烁。按E一直退到底。 参数保存：按M键直到出现DIAGNOSTS（诊断）后，按向上的键找到PARAMETER SAVE，按M 进入，然后按向上的键，参数自动保存。按E键一直退到底。 *自动调节步骤（此过程一定不能少）：手动去掉电机的励磁，为电机做一次自动调节，夹紧电机的轴，然后在CURRENT LOOP（电流环）中，找到AUTOTUNE菜单，将OFF改为ON，然后在10秒内启动调速器，调速器的RUN灯将闪烁，在这个过程中请不要给停止，完成自动调节后调速器会自动释放接触器线圈，然后保存参数。接好电机的励磁，启动调速器。 调试注意事项：调试过程中要注意电源不能有短路或缺相，调速器的控制端子为直流低压，一定要注意不能让高压进入，设好参数启动后，测量励磁电压是否正确，然后再升降速。在升速的过程中注册观测电机的励磁电压和电枢电压是否正常。 调速器参数复位：按住面板上面的上下键，然后送上控制电源，参数会自动复位。 590C直流调速器参数快速设置说明 开机后按M键出现DIAGNOSTIS后按向下键找到SET UP PARAMETERS（设定参数），按M键进入菜单，按向下键找到FIELD CONTROL（励磁控制），按M键进入，找到 MODE（励磁控制方式），按M键进入菜单，把VOLTAGE CONTROL（电压控制）改成CURRENT CONTROL（电流控制），按两次E键退出；按向下键找到SPEED LOOP（速度环），按M键进入，按向下键找到SPEED FBK SELECT（速度反馈选择），按M键进入菜单，按向上或向下键选择ARM VOLTS（电枢电压反馈）、ANALOG TACH（测速反馈）或ENCODER（编码反馈），选择反馈方式是根据所选的配件板及实际电机使用的反馈方式；按E键退出。 参数保存：按M键直到出现DIAGNOSTS（诊断）后，按向上的键找到PARAMETER SAVE，按M 进入，然后按向上的键，参数自动保存。按E键一直退到底。 *自动调节步骤（此过程一定不能少）：手动去掉电机的励磁，为电机做一次自动调节，夹紧电机的轴，然后在CURRENT LOOP（电流环）中，找到AUTOTUNE菜单，将OFF改为ON，然后在10秒内启动调速器，调速器的RUN灯将闪烁，在这个过程中请不要给停止，完成自动调节后调速器会自动释放接触器线圈，然后保存参数。接好电机的励磁，启动调速器。 调试注意事项：调试过程中要注意电源不能有短路或缺相，调速器的控制端子为直流低压，一定要注意不能让高压进入，设好参数启动后，测量励磁电压是否正确，然后再升降速。在升速过程中注意观测电机的励磁电压和电枢电压是否正常。 590C面板电枢电流，励磁电流，电枢电压设定 在面板上有六个小电位器，从左到右依次为：第一个为电枢电流百位，第二个为电枢电流十
目录 1 1引言 (1) 2设计任务及要求 (2) 2.1设计目的 (2) 2.2设计要求 (2) 3 本课程设计的意义 (2) 4使用软件介绍 (3) 4.1Proteus仿软真件的介绍 (3) 4.2 Keil软件 (3) 5电路使用元件的介绍 (4) 5.1关于AT89C51单片机的简介 (4) 5.2关于DS18B20温度传感器的简介 (4) 5.3关于L298电机驱动芯片的简介 (4) 5.4关于LM016液晶模块的简介 (5) 6部分硬件的工作原理 (5) 6.1直流电动机的工作原理 (5) 6.2转速的测量原理 (6) 6.3直流电动机的转速控制系统的工作原理 (6) 7直流电动机的转速控制系统软件设计 (7) 7.1编程思路 (7) 7.2系统流程图 (7) 8仿真程序（C语言） (10) 9结束语 (16) 1 1引言 在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。据资料统计，现在有的90%以上的动力源自于电动机，电动机和人们的生活
息息相关，密不可分。随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。 近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响，且单片机具有功能强、体积小、可靠性好和价格便宜等优点，现已逐渐成为工厂自动化和各控制领域的支柱之一。其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。所以微机数字控制系统在各个方而的性能都远远优于模拟控制系统且使用越来越广泛。 现在市场上通用的电机控制器大多采用单片机和DSP。但是以前单片机的处理能力有限，对采用复杂的反馈控制的系统，由于需要处理的数据量大，实时性和精度要求高，往往不能满足设计要求。近年来出现了各种单片机，其性能得到了很大提高，价格却比DSP低很多。其相关的软件和开发工具越来越多，功能也越来越强，但价格却在不断降低。现在，越来越多的厂家开始采用单片机来提高产品性价比。 2设计任务及要求 2.1设计目的 设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD上显示当前的温度值。 2.2设计要求 一、设计一个基于温度的电动机转速控制电路，在相应的软件控制下可以完成要求的功能，即外部温度大于45C时，直流电动机在L298驱动下加速正转，温度大于75C全速正转，当外部温度小于10C时电动机加速反转，温度小于0C 时电动机全速反转。温度回到10C-45C时电动机停止转动。在液晶显示屏1602LCD 上显示当前的温度值。 二、画出基于温度的电动机转速控制电路的电路图； 三、所设计的电路需要在仿真软件Protues v7.5上能够运行，课程设计报告的最后必须附有在仿真软件Protues v7.5下设计的电路图和控制程序清单。 3 本课程设计的意义 直流电动机作为一种高效率速度控制电动机引人注目、但市场的知名度还小
JD1、JD2系列控制器是机械工业部全国联合设计的最新产品，已通过部级鉴定，用作JZT，YCT系列电磁调速电机的控制设备，操作控制器面板上的旋钮，可实现电机宽范围无级调速，当负载为风机和泵类时，节电效果显著，可达20~30%，是我国目前推广的节能产品之一。 一、品种和主要技术数据 手操普通型（JD1A为指针式，JD2A为数显式）： 二、使用环境 最高环境温度不超过40℃，海拨不超过1000米，相对湿度不超过90%，适用于少灰尘、无腐蚀性、爆炸性气体的场合。 三、工作原理 JD1、JD2系列电磁调速电动机控制器是由速度调节器、移相触发器、可控硅整流电路及负反馈等环节所组成。 JD1A与JD2A原理相同，速度指令信号电压和速度负反馈信号电压比较后，其差值信号被送入速度调节器进行放大。放大后的信号电压与锯齿波叠加，控制了晶体管GB1的导通时刻，随着差值信号电压改变移动脉冲，从而控制了可控硅的开放角，使滑差离合器的激磁电流随着变化，即滑差离合器的转速随着激磁电流的改变而改变。 四、结构与按装接线
JD1A、JD2A系列电磁调速电动机控制器的结构为塑壳密封结构，具有IP5X的防尘等级，可用于面板嵌入式或墙挂式安装，底部进线。其外型尺寸、安装方式和和联并接线如图 五、调整与试运行 1、JD1A、JD2A按（图1）接线，输出端（3）、（4）接入离合器线圈或接入100W 的照明灯泡做摸拟负载，并在输出端接入100V以上的直流电压表。 2、接通电源，指示灯亮，当转动速度指令电位器W1时，输出端应有0~90V的突跳电压（因测速负反馈未加入时的开环放大倍数很大，则认为开环时工作基本正常）。 3、起动交流异步电动机，使系统闭环工作。 a、转速表的校正（适用于JD1A，JD2A跳过此项操作）：由于每台测速发电机的电压都不同，故转速表上的指示值必须要根据实际转速进行校正。当离合器运转在某一转速时，用轴测式转速表或数字转速表测量其实际转速，当出现转速表的指示值与测得的实际转速不一致时，调节“转速表校准”电位器，使之一致。 b、最高转速整定；此整定方法就是对速度反馈量的调节，将速度指令电位器顺时针方向调节至最大，并调节“反馈量调节”电位器，使之转速达到滑差电机的最高额定转速（小容量为1250转/分，大容量为1320转/分）。 4、运行中，当加入负载后发现转速有周期性的摆动，可将输出端（3）、（4）交换连接。 电气参数: ?调速范围125-1320转/分 ?控制电机功率0.55-40KW ?转速变化率≤3% ?稳速精度≤1% ?电源电压AC220V
直流电机P W M调速电 路 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
《电子技术》课程设计报告 课题：直流电机PWM调速电路 班级电气工程1101学号1101205304 学生姓名xxx 专业电气信息类 系别电子与电气工程学院 指导老师电子技术课程设计指导小组 xxxxx 电子与电气工程学院 2012年5月 一、设计目的 a)培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 b)学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 c)进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 d)培养学生的创新能力。 二、设计任务与要求 1．设计电机驱动主回路，实现直流电机的正反向驱动； 2．设计PWM驱动信号发生电路； 3．设计电机转速显示电路； 4.设计电机转速调节电路；可以按键或电位器调节电机转速； 5.安装调试； 6.撰写设计报告。 三、设计思想及设计原理
1．信号可以采用数字方法给定，也可以采用电位器给定。建议采用数字方法。 2．PWM信号可以采用三角波发生器和比较器产生，也可采用数字电路及可编程器件产生。建议采用数字方法。 3．正反转主回路可以采用双极型器件实现，也可以用MOS器件实现； 4．转速测量电路可以采用增量型光电编码器，也可采用自行制作的光电编码电路、霍尔传感器以及其它近似测速方法。建议采用光电编码器。 5．显用数字方法显示电机转速。采用光电编码等方法的脉冲测速方法时，可采用计数法测量电机转速；电机转速信号为模拟信号时，可采用数字表头显示转速。建议采用数字方法。 6．(提高部分)可以采用反馈控制技术对系统进一步完善。 四、单元电路设计 4.1LM324组成的PWM直流电机产生电路 4.1.1它主要由U1（LM324）和Q1组成 图4.1中，由U1a、U1d组成振荡器电路，提供频率约为400Hz的方波/三角形波。U1c产生6V的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能工作而不需要用正负双电源。U1b这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1，用来提供比较器的参考电压。这个电压与U1d的输出端(14脚)的三角形波电压进行比较。当该波形电压高于U1b的6脚电压．U1b的7脚输出为高电平；反之，当该波形电压低于U1b的6脚电压，U1b的7脚输出为低电平。由此我们可知，改变U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比较。就可增加或减小输出方波的宽度，实现脉宽调制(PWM)。电阻R6、R7用于控制VR1的结束点，保证在调节VR1时可以实现输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭)，其实际的阻值可能会根据实际电路不同有所改变。 图4.1中，Q1为N沟道场效应管，这里用作功率开关管(电流放大)，来驱动负载部分。前面电路提供的不同宽度的方波信号通过栅极(G)来控制Q1的通断。LED1的亮度变化可以用来指示电路输出的脉冲宽度。C3可以改善电路输出波形和减轻电路的射频干扰(RFI)。D1是用来防止电机的反电动势损坏Q1。 当使用24v的电源电压时，图1电路通过U2将24V转换成12V供控制电路使用。而Q1可以直接在21v电源上，对于Q1来讲这与接在12v电源上没有什么区别。参考图1，改变J1、J2的接法可使电路工作在不同电源电压(12V或24V)下。当通过Q1的电流不超过1A时，Q1可不用散热器。但如果Q1工作时电流超过1A时，需加装散热器。如果需要更大的电流（大于3A），可采用IRFZ34N等替换Q1。 图4.1LM324组成的PWM直流电机产生原理图 4.1.2工作原理 脉冲宽度调制（PWM）是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
直流电动机调速课程 设计
电机与拖动课程设计报告 （2014—2015学年第二学期） 题目直流电动机调速系统设计 系别信息与控制系 专业电气工程及其自动化 班级 1103 学号 311101423 姓名周军 指导教师顾波 完成时间 评定成绩
目录 第一章直流电动机....................................................... - 0 - 第二章直流电动机的结构与工作原理....................................... - 1 - 2.1 直流电动机的结构................................................ - 1 - 2.2 直流电动机的工作原理............................................ - 2 - 第三章他励直流电动机的调速............................................. - 3 - 3.1电机调速指标.................................................... - 4 - 3.2 电枢串电阻调速.................................................. - 6 - 3.3改变电枢电源电压调速............................................ - 7 - 3.4弱磁调速........................................................ - 8 - 第四章课程设计内容.................................................... - 10 - 4.1 采用电枢串电阻调速............................................. - 10 - 4.2 采用电枢电压调速............................................... - 11 - 4.3 采用改变励磁电流调速........................................... - 11 - 结论................................................................... - 12 - 设计体会............................................................... - 13 - 参考文献............................................................... - 15 -
JD1A-40电磁调速电机控制器 产 品 使 用 说 明 书 江苏省泰州市耐特调速电机有限公司
JDIA-40型电磁调速电动机控制器是原机械工业部全国联合统一设计产品，用于电磁调速电动机(滑差电机)的调速控制。实现恒转矩无级调速，当负载为风机和泵类时，节电效果显著，可达10%~30%，是我国目前推广的节能产品之一。 1、型号含义： 2、使用条件： 2.1、海拔不超过1000m 。 2.2、周围环境温度；-5℃-+40℃。 2.3、相对湿度不超过90％(20℃以下时)。 2.4、振动频率10-15OHz 时，其最大振动加速度应不超过0.5g 。 2.5、电网电压幅位波动±10％额定值时、保证额定使用。 2.6、周围介质没有导电尘埃和能腐蚀金属和破坏绝缘的气体。 3、主要技术数据： 3.1调速范围： 电源为50Hz 时：1250~125转/分60Hz 时：1500~150转/分 3.2转速变化率（机械特性硬度）≤2.5％ 100%100%%10X 额定最高速度负载下是转速—负载下的转速转速变化率= 3.3稳速精度：≤1% 3.4最大输出：直流90V 3.5控制电机功率：0.55~40KW 3.6测速发动机三相2V ≤3.5V/100r .p.m 。 4.基本工作原理：
JD1A—40电磁调速电动机控制装置是由速度调节器、移相触发器、可控硅整流电路及速度负反馈等环节所组成。 图1为装置原理方框图。图2为装置的电气原理图。图3为装置的移相触发各点波形图。从图1-图4可知，二种线路的工作原理都是相同的。速度指令信号电压和调速负反馈信号电压比较后，其差值信号被送入速度调节器（或前置放大器）进行放大，放大后的信号电压与锯齿波叠加，控制了晶体管的导通时刻，产生了随着差值信号电压改变而移动的脉冲，从而控制了可控硅的开放角，使滑差离合器的激磁电流得到了控制，即滑差离合器的转速随着激磁电流的改变而改变。由于速度负反馈的作用，使电磁调速电动机实现恒转矩无极调速。 从图2-图3可知，JD1A—40型的速度指令信号电压是由装在控制箱面板上的速度操作电位器产生的。 5.结构、安装接线说明与注意事项： 5,1控制器的结构为塑料密封结构。具有IP5X的防尘等级，可用于面板嵌入式或墙挂式安装，底部进线，接线如图5，其外形尺寸安装方法如图4图6所示。 5.2安装使用前，须用500伏兆欧表检查控制器绝缘电阻，其阻值不应低于1兆欧，如达不到要求须进行干燥，干燥温度不应超过45℃，以免损坏元件。 5.3在拖动电机未起动情况下，不要单独操作控制器，以免控制器或烧毁调速电动机激磁线圈。 6.调整与试运行： 6.1检查熔断丝规格及转速表指针是否在零位。接线是否正确。 6.2接通电动机电源、检查旋转方向是否与被托动机械一致 6.3试车时。先起动异步电动机，再接通控制器电源，指示灯亮，旋动调速旋钮，此时转速表上读数逐渐上升，根据需要可将转速调至某一数值稳定下来。6.4转速表指示值校正，按顺时针方向转动给定电位器W1与任意位置，用机械转速表或其他仪表检查调速电机的实际转速与转速表指示值，不一样时调校表电位器W3。 6.5按顺时针方向转动给定电位器W2至最大时，调节反馈电位器W2使转速表符合表1的规定。