基于单片机的直流电机控制系统设计的文献综述
随着科技的不断发展，单片机技术在电机控制系统中的应用越来越普遍。本文综述了基于单片机的直流电机控制系统的设计与实现，包括硬件设计、软件设计、电机控制策略等方面。结果表明，基于单片机的直流电机控制系统具有控制精度高、响应速度快、可靠性强等优点，是一种高效、实用的电机控制方法。
关键词：单片机；直流电机；控制系统；硬件设计；软件设计；控制策略
一、引言
直流电机广泛应用于工业生产、家电、交通运输等领域，其控制系统的设计和实现对于提高电机的性能和效率具有重要意义。随着单片机技术的不断发展，基于单片机的电机控制系统成为了研究热点。本文综述了基于单片机的直流电机控制系统的研究进展和应用现状，以期为相关研究提供参考和借鉴。
二、硬件设计
基于单片机的直流电机控制系统的硬件设计包括电机驱动模块、传感器模块、单片机模块和电源模块等部分。其中，电机驱动模块是整个系统的核心部分，其设计直接影响了系统的性能和稳定性。
电机驱动模块的设计需要考虑电机的电压、电流、转速等参数，以及驱动电路的稳定性和可靠性。常用的电机驱动器包括PWM调速器、H桥驱动器、单向驱动器等。另外，传感器模块用于检测电机的位置、速度、转向等信息，常用的传感器包括霍尔传感器、编码器、光电传
感器等。
三、软件设计
基于单片机的直流电机控制系统的软件设计包括控制算法、驱动程序和用户界面等部分。其中，控制算法是整个系统的核心部分，其设计直接影响了系统的控制精度和响应速度。
常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。驱动程序用于实现电机控制算法，包括PWM输出、速度控制、位置控制等功能。用户界面用于显示电机的运行状态和控制参数，包括LCD显示屏、LED指示灯等。
四、电机控制策略
基于单片机的直流电机控制系统的电机控制策略包括速度控制、位置控制、转向控制等方面。其中，速度控制是电机控制的基本功能，其目的是保持电机在指定的转速范围内运转。
常用的速度控制方法包括开环控制和闭环控制。开环控制是指根据电机的负载特性和转速曲线，通过调整电机的电压和电流来控制电机的转速。闭环控制是指根据电机的实际转速和目标转速之间的误差，通过调整PWM输出来控制电机的转速。
位置控制是指控制电机在指定位置上停止或转动，其目的是实现精确的定位控制。常用的位置控制方法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
转向控制是指控制电机正转或反转，其目的是实现电机的正反转控制。常用的转向控制方法包括H桥驱动器、单向驱动器等。
五、总结与展望
基于单片机的直流电机控制系统具有控制精度高、响应速度快、可靠性强等优点，是一种高效、实用的电机控制方法。未来，随着单片机技术的不断发展和应用，基于单片机的电机控制系统将更加普及和成熟，为电机控制和应用带来更多的机遇和挑战。
2015届毕业生 毕业论文 题目: 基于STM32的电动摩托车无刷直流电机控制器的设计 2015 年5月20日
摘要 电动摩托车具有零排放、低噪声等许多优点,是现代绿色环保交通工具,由于比较方便、快捷,所以许多人选择它作为自己的出行工具，成为大中城市公共交通的补充。电动摩托车上一般用的都是无刷直流电机，所以电动摩托车控制器的质量非常重要。 本文首先介绍了无刷直流电机结构和换向原理，紧接着介绍了波脉宽调速原理直和流无刷电机的工作原理。然后做相关的电路图设计，主控芯片的选择、电流检测电路、霍尔位置传感器信号检测电路、电源转换与电压采样电路、电机驱动电路设计、刹车和调速电路设计、STM32 芯片无刷电机控制接口电路，这些电路图设计是控制器的关键部分。接着叙述了软件部分的设计，主要包括：主程序的设计、过流保护、欠压保护、电制动程序等。通过输入程序可以改变PWM波的占空比，所以电枢电压的大小也可以调节，进而调节转速。 最后采用STM32单片机为控制核心,设计了电流检测保护电路、位置信号检测电路、电源转换电路、欠压保护电路等,由于单片机成本低、功能强大、运算能力强等优点,提高了控制系统的可靠性的同时,也降低了控制成本。我们不仅完成电机控制器的设计，同时也加深了相关知识的理解和联系。 关键词：无刷直流电机、stm32、电路设计、
目录 1、绪论 (3) 1.1电动车的现状 (3) 1.2研究电动车的意义 (4) 1.3本论文的主要工作 (4) 2无刷直流电机控制系统的设计 (5) 2.1. 直流无刷电机的结构 (5) 2.2 直流无刷电机的工作原理和控制方法 (6) 2.3 单片机选型 (8) 2.4 无刷直流电机选型 (11) 3系统硬件电路的设计 (13) 3.1硬件系统总体结构设计 (13) 3.2电源电路设计 (13) 3.3无刷直流电机霍尔位置传感器接口电路设计 (14) 3.4 刹车和调速电路设计 (15) 3.5过流保护电路 (16) 3.6三相全桥驱动电路 (17) 3.7 过压、欠压保护电路 (18) 4系统软件设计 (19) 4.1 系统整体软件设计 (20) 4.2直流无刷电机控制的软件设计 (22) 4.3系统各部分功能在软件中的实现 (24) 4.4 STM32检测霍尔信号和输出PWM软件设计 (25) 5.总结和展望 (27) 致谢 (29) 参考文献 (30) 附录 (31)
文献综述 数字式直流电机控速系统设计 学生： 学号： 专业：电子信息工程 班级： 指导教师： 二O一三年三月
1 前言 当今社会，电子信息技术无疑已经成为了人类当前文明的不可或缺的支柱。无处不能见到其活跃的身影。大到航空航天，小到一个人的日常生活。而在现实实践中，电机又是一种不可或缺的元件，对电机进行控速在很多场合又是必要的，例如在发动机、电动机、机床等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和控制其转速。控制转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用控速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式往往采用一些光电感应元件为检测元件，得到的信号是脉冲信号。在当前，随着微机的广泛应用，单片机技术的得到了前所未有的发展，特别是一些高性能单片机的出现，采用基于单片机的数字式检测方法是比较普遍的一种方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件来完成，使系统能达到更高的性能。 在对发动机动力性能做定量分析时，需要测量和控制发动机转速；在判断旋转动力的异常情况时，也通常采用测量和控制转速的方法。电机转速的测量和控制方案可分成两类：用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大、精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A／D转换后读入计算机[2]。随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。 2 研究历史与现状 随着计算机辅助设计技术、微机电系统技术、光纤技术、信息理论以及数据分析算法不断迈上新的台阶，传感器系统正朝着微型化、智能化和多功能化的方向发展。转速控制是机械产品的研究开发、测试分析、质量检验、安全或优化控制等工作中所必不可少的内容。转速是旋转机械动力输出的重要指标，是检验产品是否合格的标志之一，是计算机械功率和效率的必需参数。转速传感器从最初的光学机械变形类发展到电磁感应类、相位差类，到现在应用最广泛的应变测量类【4】。随着低功耗微电子技术的发展，各类转速传感器被赋予了新的生命，
文献综述 电子信息工程 直流电机控制系统的设计 随着人们对控制系统的要求越来越高,电机调速成了人们研究的课题,现在对于普通直流电机的调速已经有了一些比较成熟的方法。直流电动机转速的控制方法可分为两类励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通,其控制功率虽然小,但低速时受到磁饱和的限制,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,所以使用较少。电枢电压控制法总体上可以分为两种,一种是调节电压,一种是调节电流.传统的调速系统是用模拟电子电路来实现的,这种电路虽然响应快,但是灵活性较差,维修复杂。单片机作为一种可编程控制器技术上已经比较成熟。通过单片机对普通直流电机进行调速的系统已经存在。单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点[1]。 一、研究背景及动态 起先的电机电枢电压调节法采用串联电阻调速法,这种方法耗能大、且调速不太平稳,逐渐被其他调速装置代替[2]。以后又出现了晶闸管、MOSFET,IGBT等为主控元件的调速装置。电子技术的高速发展,促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变,特别是单片机技术的应用,使直流电机调速技术进入一个新的阶段。传统的晶闸管直流调速系统控制回路的硬件设备极其复杂,安装调试困难,相对故障率较高,维修比较困难。而采用单片机控制的电机调速系统,其控制方案是依靠软件实现的,控制器由可编程功能模块组成,配置和参数调整简单方便,工作稳定[3]。 直流电动机转速的控制方法可分为两类：励磁控制法和电枢电压控制法。常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法，调节电阻R即可改变端电压，达到调速目的，但这种传统的调压调速方法效率低。随着电力电子技术的发展，创新了许多新的电枢电压控制方法。其中PWM（脉宽调制）是常用的一种调速方法。 脉宽调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法,它不仅容易由软件来实现,而且从处理器到被控制信号都是数字形式无需数模转化,加上PWM对噪声的抵抗能力强。使得PWM成为目前电机调速的主要方法[4]。 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法[5]。 二、方案分析 1.基于FPGA直流电机PWM控制系统
基于AT89S52单片机直流电机PWM控制系统 1 绪论 1.1直流电机的发展 直流电动机在冶金、矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的支持，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。 在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点。 直流电机由于具有速度控制容易，启动制动性能良好，且能在宽范围内平滑调速等特点而在电力、冶金、机械制造等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类：励磁控制阀与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小但低俗时受到磁场饱和的限制，高速时受到换向火花和转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。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。 传统的改变端电压的方法是通过调节电阻来实现的，但这种调压方法效率低。随着电力电子技术的发展，创造了许多新的电枢电压控制方法。其中脉宽调制（Pulse Width Modulation,PWM）是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢电压的接通和断开的时间比（即占空比）来控制马达的速度，在脉宽调速系统中当电机通电时，其速度增加，电机断电时其速度降低。只要按照一定的规律改变通断电的时间，就可使电机的速度保持在一稳定值上。 1.2单片机以及微处理器控制系统的发展 单片微型计算机的诞生是计算机发展史上的一个新的里程碑。近年来，随着技术的发展和进步，以及市场对产品功能和性能的要求不断提高，直流电动机的应用更加广泛，尤其是在智能机器人中的应用。直流电动机的起动和调速性能、过载能力强等特点显得十分重要，为了能够适应发展的要求，单闭环直流电动机的调速控制系统得到了很大的发展。而作为单片嵌入式系统的核心—单片机，正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能等方向发展。随着计算机档次的不断提高，功能的不断完善，单片机已越来越广泛地应用在各种领域的控制、自动化、智能化等方面，特别是在直流电动机的调速控制系统中。这是因为单片机具有很多优点：体积小，功能全，抗干扰能力强，可靠性高，结构合理，指令丰富，控制功能强，造价低等。所以选用单片机作为控制系统的核心以提高整个系统的可靠性和可行性。 早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。 微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。此外，由于电力电子技术的发展，制作工艺的提升，
基于单片机的直流电机控制系统设计的文献综述 随着科技的不断发展，单片机技术在电机控制系统中的应用越来越普遍。本文综述了基于单片机的直流电机控制系统的设计与实现，包括硬件设计、软件设计、电机控制策略等方面。结果表明，基于单片机的直流电机控制系统具有控制精度高、响应速度快、可靠性强等优点，是一种高效、实用的电机控制方法。 关键词：单片机；直流电机；控制系统；硬件设计；软件设计；控制策略 一、引言 直流电机广泛应用于工业生产、家电、交通运输等领域，其控制系统的设计和实现对于提高电机的性能和效率具有重要意义。随着单片机技术的不断发展，基于单片机的电机控制系统成为了研究热点。本文综述了基于单片机的直流电机控制系统的研究进展和应用现状，以期为相关研究提供参考和借鉴。 二、硬件设计 基于单片机的直流电机控制系统的硬件设计包括电机驱动模块、传感器模块、单片机模块和电源模块等部分。其中，电机驱动模块是整个系统的核心部分，其设计直接影响了系统的性能和稳定性。 电机驱动模块的设计需要考虑电机的电压、电流、转速等参数，以及驱动电路的稳定性和可靠性。常用的电机驱动器包括PWM调速器、H桥驱动器、单向驱动器等。另外，传感器模块用于检测电机的位置、速度、转向等信息，常用的传感器包括霍尔传感器、编码器、光电传
感器等。 三、软件设计 基于单片机的直流电机控制系统的软件设计包括控制算法、驱动程序和用户界面等部分。其中，控制算法是整个系统的核心部分，其设计直接影响了系统的控制精度和响应速度。 常用的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等。驱动程序用于实现电机控制算法，包括PWM输出、速度控制、位置控制等功能。用户界面用于显示电机的运行状态和控制参数，包括LCD显示屏、LED指示灯等。 四、电机控制策略 基于单片机的直流电机控制系统的电机控制策略包括速度控制、位置控制、转向控制等方面。其中，速度控制是电机控制的基本功能，其目的是保持电机在指定的转速范围内运转。 常用的速度控制方法包括开环控制和闭环控制。开环控制是指根据电机的负载特性和转速曲线，通过调整电机的电压和电流来控制电机的转速。闭环控制是指根据电机的实际转速和目标转速之间的误差，通过调整PWM输出来控制电机的转速。 位置控制是指控制电机在指定位置上停止或转动，其目的是实现精确的定位控制。常用的位置控制方法包括PID控制算法、模糊控制算法等。 转向控制是指控制电机正转或反转，其目的是实现电机的正反转控制。常用的转向控制方法包括H桥驱动器、单向驱动器等。
基于STM32单片机的直流电机调速系统设计 直流电机调速系统是电子控制技术在实际生产中的应用之一，利用数字信号处理器（DSP）和单片机（MCU）等嵌入式系统，通过变换输出电压、调整周期和频率等方式实现对电机运行状态的控制。本文将介绍一种基于STM32单片机的直流电 机调速系统设计方案。 1. 系统设计方案 系统设计主要分为硬件方案和软件方案两部分。 1.1 硬件方案设计： 硬件主要包括STM32单片机模块、电机模块、电源模块、继 电器模块。 STM32单片机模块采用STM32F103C8T6芯片，拥有高性能、低功耗、低成本和丰富的外设资源，为系统开发提供了最佳解决方案。电机模块采用直流电机，电源模块采用可调电源模块，可以输出0-36V的电压。继电器模块用于控制电机正反转。 1.2 软件方案设计： 软件设计主要涉及编程语言和控制算法的选择。控制算法采用PID控制算法，以实现对电流、转速、转矩等参数的调节。 2. 系统实现过程
2.1 电机驱动设计： 电机驱动采用PWM调制技术，控制电机转速。具体过程为：由程序控制产生一个PWM波，通过适当调整占空比，使电机输出电压和电机转速成正比关系。 2.2 PID控制算法设计： PID控制器通过测量实际变量值及其与期望值之间的误差，并将其输入到控制系统中进行计算，以调节输出信号。在本系统中，设置了三个参数Kp、Ki、Kd分别对应比例、积分和微分系数。根据实际情况，分别调整这三个参数，可以让电机达到稳定的运行状态。 2.3 系统运行流程： 启动系统后，首先进行硬件模块的初始化，然后进入主函数，通过读取控制输入参数，比如速度、电流等参数，交由PID 控制器计算得出PWM输出信号，送给电机驱动模块，以产生不同的控制效果。同时，还可以通过设置按钮来切换电机正反转方向，以便实现更精确的控制效果。 3. 总结 本系统设计基于STM32单片机，采用PWM驱动技术和PID 控制算法，实现了对直流电机转速、转矩、电流等运行状态参
毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计毕业论文--基于单片机控制直流电机调速系统毕业设 计 摘要 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面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛 本文介绍的是用一台26KW的直流电动机8051单片机构成的数字化直流调速系统特点是用单片机取代模拟触发器电流调节器速度调节器及逻辑切换等硬件设备最后进行软件编程调试以及计算机仿真实时控制结果表明本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节并具有结构简单控制精度高成本低易推广等特点而且各项性能指标优于模拟直流调速系统从而能够实际的应用到生产生活中满足现代化生产的需要 关键词单片机双闭环直流调速系统数字方式 目录 第1章绪论1 第二章方案论证3 第三章直流调速控制系统5 31单片机部分的组成5 com路7 com路8 com8 com断源9
com计数器11 32 单片机的扩展12 com储器的扩展13 com储器的扩展14 com9可编程键盘显示器16 com与数字量的转换24 com保持28 第四章PID的控制算法32 41PID控制规律及其基本作用32 42控制算法的实现33 第五章直流调速系统的主电路设计36 51直流电动机的调速方法36 52整流电路37 53触发电路38 第六章软件设计42 72 系统仿真结果的输出及结果分析 49 第七章系统的抗干扰技术46 第八章直流调速系统的保护49 总结51 辞谢53 参考文献 第2章系统方案选择和总体结构设计 21调速方案的选择 com制对象的确定 本次设计选用的电动机型号Z2-32型额定功率11KW额定电压230V额定电流658A额定转速1000rmin 励磁电压220V运转方式连续 com供电方案的选择 变压器调速是直流调速系统用的主要方法调节电枢供电电压所需的可控制电源通常有3种旋转电流机组静止可控整流器直流斩波器和脉宽调制变换器旋转变流机组简称G-M系统适用于调速要求不高要求可逆运行的系统但其设备多体积大费用高效率低维护不便静止可控整流器又称V-M系统通过调节触发装置GT的控制电压来
当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流驱动控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用。长期以来，直流电机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围平滑调速，控制性能好等特点，一直在传动领域占有统治地位。它广泛应用于数控机床、工业机器人等工厂化设备中。随着现代化生产规模的不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的现实意义。 本设计通过PWM方式控制直流电机调速，采用了C语言来控制单片机产生PWM 信号，将信号输入L298N芯片驱动电机，通过改变输入电压的占空比，从而实现直流电机速度的控制。 论文针对所设计的控制方案对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以AT89S51单片机为核心的硬件构成，对调速电路、检测电路、显示电路等作了详细阐述；软件部分采用模块化设计思想，论述了软件的设计思想和方法；实现了对直流电机的快速启动和停止，电机转速的设置、调控和显示功能。利用AT89S51芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 关键词：单片机；PWM；直流电机；转速控制 1 / 44
Nowadays, automatic control system has been widely used and greatly developed in all walks of life. As the dominant part of electric drive, direct current (DC) control plays an important role in modern production. For a long time, DC motors hold a dominant position in transmission field with the characteristics of more flexible and simple speed adjustment, smoothly timing in a large scale, and good control performance. DC motors are widely used in factory equipment of numerical control machine, industrial robot, etc. With the constant expansion of modern production, the demand for DC motors is increased and a higher request is put forward. Thus, it is of great practical significance to research and make a high performance and reliability DC motor control system. The design controls DC motors speed regulation through the method of PWM, uses C language to control the microcontroller and then generates PWM signals. It is to input the signals into L298N drive chip, by using the control method of changing the duty ratio of the input voltage, and then make the DC motor speed control come true. The paper makes a detailed discussion on software and hardware of controlling system on the basis of the designed control system. After a dissertation on the whole design of, hardware structure with AT89S51 microcontroller as the core is introduced, and then speed control circuit, detection circuit and display circuit are expounded. In the part of software, module idea is adopted, the design idea and method is discussed and setting, start, stop, controlling and display functions of the DC electrical motor rotation parameters are achieved. The design of using AT89S51 chip to do low cost DC electrical motor control system can simplify system structure, reduce system cost, enhance system performance and meet more application needs. Key words：microcontroller; PWM; DC electrical motor; speed control 1 / 44
摘要 本设计首先介绍了AT89S52单片机，L298驱动电路及直流电机的基本原理与功能；其次,设计直流电机实现转向、速度的控制方案；再次，在这些器件功能与特点的基础上，拟出设计思路，构建系统的总体框架，并利用LED数码管对测试结果进行显示；最后利用Proteus软件绘出电路图，同时写出设计系统的运行流程和相关程序。整个系统通过写入单片机中的程序分配好控制字的存储单元以及相应的内存地址赋值；启动系统后，从单片机的I/O口输出控制脉冲，经过L298驱动电路对脉冲进行处理，输出能直接控制直流电机的脉冲信号。本系统采用了低成本的AT89S52单片机芯片作为控制芯片，以按键做为输入达到对直流电机的启停、速度和方向的精确控制。直流电机的驱动采用的是达林顿集成管L298，并且采用LED的进行显示。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。总之，本次设计出了操作简单、显示直观的直流电机控制系统。 关键字： AT89S52单片机；L298驱动芯片；直流电机。
Abstract The design first introduced the AT89S52 single-chip microcomputer, L298 drive circuit and dc motor of the basic principle and function; Second, the design of dc motor to realize, the speed control scheme; and Again, in these devices based on the characteristics of the function and, draw up the design idea, construction of the whole system framework, and use of LED digital tube the results shows; Finally, using the Proteus software draw circuit diagram, at the same time, write design the operation of the system process and procedures. The whole system by writing to the single chip microcomputer program allocation good control of the word and the corresponding storage unit of the memory address assignment; Reboot your system, from single chip I/O mouth output control pulse, after L298 driving circuit pulse processing, the output can directly control dc motor of the pulse signal. This system USES a low cost AT89S52 single-chip microcomputer chip as control chip, with button as input to the keyboard to dc motor of the rev. Stop, speed and direction of the accurate control. Dc motor driver uses is the integration of L298 tube, and using the LED displayed. In the design, adopted PWM technology of motor control, through to the occupies emptiescompared to achieve the purpose of accurate calculation speed. All in all, this design out the operation is simple, direct display of dc motor control system. Key word:AT89S52 single-chip microcomputer; L298 driving chip; DC motor.
用单片机控制直流电机-毕业设计论文
用单片机控制直流电机 摘要 本设计以AT89C51单片机为核心，以4*4矩阵键盘做为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。
一、设计方案比较与分析： 1、电机调速控制模块： 方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。 兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。 2、PWM调速工作方式： 方案一：双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。 方案二：单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。 由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。 3、PWM调脉宽方式： 调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。 4、PWM软件实现方式： 方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。 方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。 二、系统分析与设计：
第一篇：单片机步进电机控制系统设计论文 1单片机的步进电机控制系统硬件设计 1.1LED和键盘设计 为了能够实现人与机器的对话，单片机的步进电机控制系统设计了3*4键盘以及4*8LED数码管，人们可以直接对其进行控制。该系统通电后，通过键盘输入控制步进机的运转、启动以及转动方向等，由LED 管动态清晰显示步进机的转向以及转速。器件8279能够控制系统键盘的输入以及LED的输出，进而减少单片机工作的承载，8279在控制系统工作的过程中，将键盘输入的信息进行扫描，利用其抖功能，避免事故的发生。（下图为LED和键盘模块） 1.2放大和驱动设计 逻辑转换器是步进机控制过程中的脉冲分配器，其是CMOS集成电路，其输出的源电流为20毫安，能够应用于三相以及四相步进机，其工作可以选择以下6种激进方式进行控制；其中，对于三相步进电机有1、2、1-2相；对于四相步进电机有1、2、1-2相，其输入的方式有单、双时钟选择方式，其具有正向控制、方向控制、监视原点、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激励方式判断、控制以及时钟设置等部分组成，所有的输入端都设置有秘制的电路，进而提高抗外界干扰的能力。PMM8713输出能够接受功率驱动电路，其通过驱图1LED和键盘模块动器，输出最大的工作电流，以满足电机工作的需求。单片机通过调节相关端口的脉冲信号，控制步进机的运行状态、运转方向以及运转速度等。 2单片机的步进电机控制系统软件设计 2.1单片机程序设计 通过中断脉冲信号，计算步进电机的运转步数以及圈数，并对其进行记录；实现对步进电机运转速速的控制；采用端口的中断程序关闭其相关程序，将电机控制在停机状态；通过中断电机的开启部位，将其转换到运行状态，实现电机的运行；PMM8713的U和D端口通过输出高电平，达到控制步进电机运转方向的目的；8279将其接口与自身的8个数据连接口进行连接，当单片机运行到键盘部位时，采用相关端口中断其工作状态，进而达到控制步进机的启动、停止、速度以及方向等，并将其反馈给8279，利用LED将其显示，明确其运转的速度以及方向。 2.2PC上位机设计 设计PC上位机的主要目的就是控制步进电机，利用单片机中相关部位，实现人与机的对话，其利用单片机发出执行命令，实现对步进电机的有效控制。其中，单片机接受的执行命令会存储在相关软件中，其与储存在片内的Flash的相关地址进行比较，不冲突的信息就储存在其中，如与其中储存的信息发生冲突，就会自动中断，有效的保护电机的正常运行。同时，此软件在运行的过程中，应该对晶振中的USART模块进行设置，其相关的控制软件由VB6.0对其进行编写，采用MSComm软件实现实时通讯。 3结语 电机控制系统利用单片机实现控制整个机器的工作，其使用的可靠性较高。在其工作的状态下，为其
本科生毕业设计（文献综述） 题目：步进电机旳设计与仿真 姓名： 学号： 系别：电气工程 专业：电气工程及其自动化 年级： 指导教师：
步进电机控制器旳设计与仿真 ——文献综述 一选题旳背景与意义 步进电机作为一种将电脉冲信号转化为机械角位移或者线位移旳机电元件,它可以在不波及伺服系统复杂反馈环路旳状况下实现良好旳定位精度,并且具有性价比高、易于控制及无合计误差等长处,在民用、工用旳经济型数控开环定位系统中获得了广泛旳应用,且具有较高旳实用价值。步进电动机与一般电动机不一样。它旳角位移量或者直线位移量正比于电脉冲数,而其线速度或者转速则正比于脉冲频率。并且,在负载能力变化范围内,不会因电源电压、负载、环境条件旳波动而变化[5]。此外,步进电动机还可以在较宽旳范围内,通过变化脉冲频率来调速;可以迅速起动、制动和正反转;并且步进电动机尚有一定旳自锁功能。 由于步进电动机具有上述特点,因此由它和驱动控制器构成旳开环数控系统,既具有较高旳控制精度,良好旳控制性能,又能稳定可靠旳工作。这些长处使得步进电动机在庞大旳电机家族中占有不可替代旳位置。而混合式步进电动机旳设计措施使得它就像是反应式和永磁式步进电动机旳结合,可以像反应式同样旳小步距,也具有永磁式控制功率小、绕组电感较小旳特点。 目前广为使用旳是两相混合式步进电动机,它旳经典构造是定子8个极,转子齿数为50个,步距角为1.8度，它是上世纪60年代旳美国专利,70年代初因应用于计算机外设,且专利保护旳取消而迅速发展，不过它存在着两个明显旳固有缺陷,一种是步距角较大,使得低速转动时有较严重旳振动和噪声,另一种是当频率突变过大时轻易堵转、丢步或者过冲,这两个缺陷对定位系统旳精度会产生
本科毕业论文(设计)文献综述 题目:直流电机调速的研究现状及发展趋势 姓名:杨林 学院（部）:信息与工程学院 专业:生物医学工程 班级:生物医学工程 1 班 学号: 0903030027 指导教师:张鑫职称: 2012年10月25日
直流电机调速的研究现状及发展趋势 摘要：本文阐述了直流电机调速控制系统的发展情况，首先包括各种直流电机的调速方式介绍，再到从单一的调速加入单片机的控制、转速的采集和显示器显示转速等方式来实现实时调控，以及国内外各个高校及专业人员就自己擅长的方面进行探索并取得一定的研究成果。其次具体讲述了各种调速调速系统中的一些关键模块，如：单片机控制、PWM脉冲如何产生、如何改变PWM脉冲占空比调速、如何改变电阻调速、如何采集转速和显示等等，最后浅谈一下各模块中的优异和可以采取的改进方法，以及当下比较适宜的处理办法。 关键词：单片机；调速；直流电机 Dc motor speed regulating research situation and development trend Abstract: this paper describes the situation of the DC motor speed regulation control system development , Firstly , it includes all kinds of the DC motor speed control mode is introduced,and then from a single speed to join MCU control, the speed of the acquisition .The display shows speed, and other ways to realize real-time control, and domestic and foreign various colleges and universities and professional personnel is good at aspects of exploration and obtained a certain research results. Secondly, the paper specificly say about all kinds of speed governing system of some key modules, such as: MCU control, how to PWM pulse produce, and how to change the PWM pulse duty ratio control, how to change the resistance of motor speed, how to gather the speed and display, and so on,.Finally talk about how each module of the excellent and can take improvement methods, as well as the suitable processing method.
基于单片机控制直流电机调速系统设计正文
目录
第二章总体设计方案 2.1设计思路与原理 本文主要研究了利用AT89S52单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。而中间利用了大家都比较熟悉的数字PID算法，以前大家用的比较多的是模拟PID算法，但是由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。数字PID不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。 本实验还利用了Labview设计上位机来对直流电机的转速进行测量，并在Labview的前面板显示出转速，再通过Labview的串口通信反馈给单片机，然后利用数字PID算法调节转速，通过Labview实时检测转速大小。 单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。PWM 是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“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”。本系统以AT89S52单片机为核心，通过单片机控制，C语言编程实现对直流电机的平滑调速。本实验主要运用的是脉冲触发（也就是上升沿触发中断）系统控制方案的分析：本直流电机调速系统以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电机电枢上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为依据，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。 转速监测与反馈系统的分析：以往我们会使用测速发电机来进行转速的测量与分析，把输入的机械转速变换为电压信号输出，并要求输出的电压信号与转速成正比，分为直流与交流两种。而运用Labview（G语言）设计转速测量系统是种大胆的尝试，用Labview
指导教师评定成绩： 审定成绩： 重庆邮电大学移通学院 课程设计报告 设计题目：单片机控制直流电动机调速和正反转 学校：重庆邮电大学移通学院 学生姓名： 专业：电气工程与自动化 班级： 学号： 指导教师：
设计时间：2013 年12 月 重庆邮电大学移通学院 目录 综述 (3) 一、直流电动机的工作原理 (4) 二、直流电动机的结构 (5) 三、直流电动机的分类 (6) 四、电动机的机械特性 (7) 五、他励直流电动机起动与调速 (8)
六、直流电机H桥驱动电路 (14) 七、PWM的控制技术 (19) 八、直流电动机调速系统的设计 (21) 九、设计结论································································ 十、心得体会································································参考文献········································································
综述 直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。直流电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的起动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和起动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。在工业领域直流电动机仍占有一席之地。因此有必要了解直流电动的运行特性。在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。