单片机控制直流电动机课程设计

【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机（BLDC），作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机，被广泛应用于各种领域。

而采用单片机进行控制，实现对BLDC的精准控制，则成为现代工业中的热门技术。

本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨，深入剖析其原理和实现过程。

2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机，其工作原理与传统的直流电机有所不同。

它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向，而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用，实现转子的旋转运动。

3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色，它通过内置的PWM模块生成PWM波形，用于控制电机驱动器中的功率器件，同时监测电机的运行状态，并根据需要进行调整和反馈控制，实现对电机的精准控制。

4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计（1）硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时，需要考虑到电机的功率和控制要求，选择合适的单片机和电机驱动器，设计电机驱动电路以及检测装置，确保系统能够稳定可靠地工作。

（2）软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形，采用适当的控制算法（如PID控制算法），编写控制程序，实现对无刷直流电机的精准控制。

考虑到系统的实时性和稳定性，需要进行充分的软件优化和调试。

5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中，充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点，合理选择硬件和编写软件，是至关重要的。

只有系统全面、深刻地理解，才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。

6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨，从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用，到具体的硬件设计和软件设计，全面、深入地阐述了相关内容。

希望通过本文的阐述，读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。

摘要直流电动机使用直流电源，具有良好的启动和调速性能；电动机的数字控制是电动机控制的发展趋势，用单片机对电动机进行控制是实现电动机数字控制最常用的手段。

电动机的调速控制过去多用模拟法，随着计算机的产生和发展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制也发生了深刻的变化。

模拟控制已逐渐被使用以单片机为主的混合控制和全数字控制所取代。

这次课程设计要求为：直流电动机的控制，即通过单片机实现对直流电动机的正反转与加速控制，由霍尔速度传感器进行速度测量，有数码管显示按键值与直流电动机的速度。

实现D/A转换功能的芯片有很多，此次课程设计采用DAC0832来实现D/A转换。

目录摘要 (1)第一章设计要求及电路框图设计 (3)1.1设计要求 (3)1.2系统总体组成原理框图 (3)1.3总体电路图 (4)第二章各部分原理及设计 (5)2.1单片机 (5)2.2DAC0832芯片介绍 (6)2.3直流电机原理 (8)2.4键盘控制设计 (9)2.5霍尔元件原理 (11)2.6霍尔元件计算电机转速 (12)2.7LED显示的设置 (12)第三章程序部分 (13)第四章心得体会 (18)参考文献 (19)第一章设计要求及电路框图设计1.1 设计要求1、利用D/A电路，输出-8V到+8V的电压，控制直流电机。

2、电机速度可调，具有启动键、方向控制键及提示灯、加速键、减速键及停止键3、利用霍尔元件感应电机转速，读出感应脉冲，从而计算出电机转速，用数码管显示出来。

1.2系统总体组成原理框图1.3总体电路图DA_CS------CS1 脉冲输出------ P3.4 -8到+8------直流电压P1.0------K0启动 P1.1------K1停止 P1.2------K2反方向运动P1.3------K3正方向减速 P1.4------K4正方向增速P1.7------方向灯亮P1.5------K5反方向减速 P1.6------K6反方向加速 CS0地址译码------KEY/LED-CS在电压允许范围内，直流电机的转速随着电压的升高而加快，若加上的电压为负电压，则电机会反向旋转。

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。

目录一、设计目的二、设计任务和要求三、设计原理分析四、硬件资源及原理五、硬件图六、程序框图七、程序八、调试运行九、仿真截图十、设计心得体会一、设计目的1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中，提高我们的动脑和动手的能力。

2、通过对单片机控制直流电动机控制系统的设计，掌握A/D转换、D/A转换的有关原理，加深对PWM波的理解和使用，同时对单片机的使用更加熟练，通过对简单程序的编写提高我们的逻辑抽象能力。

二、设计任务和要求任务：采用单片机设计一个控制直流电动机并测量转速的装置。

要求: 1、通过改变A/D输入端的可变电阻来改变A/D输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。

2、手动控制。

在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电机减速键。

在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。

3、键盘列扫描(4*6)。

三、设计原理分析1. 设计思路本文设计的直流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。

设计以AT89C51单片机为核心，以键盘作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。

本文介绍了直流电机的工作原理和数学模型、脉宽调制控制原理和H桥电路基本原理设计了驱动电路的总体结构，根据模型，利用PROTEUS软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。

2、基本原理主体电路：即直流电机PWM控制模块。

沈阳工程学院课程设计设计题目: 直流电机控制器程序设计系别 __________ 班级—学生姓名 _______ 学号—指导教师 ____ 职称 _______ 起止日期：2010年12月27日起——至2011年1月7日止沈阳工程禽院课程设计任务书课程设计题目：直流电机控制器程序设计系别 _______ 班级—学生姓名 _______ 学号_指导教师 _____ 职称 _______课程设计进行地点： ______________________任务下达时间：10年12月27日起止日期：10年12月27日起——至11年1月7日止教研室主任年月日批准1.设计主要内容及要求;编写直流电机控制器程序。

要求：1）具有PWM调速功能。

2）可以固定值调速，也可以连续调速。

3）能够进行速度级别显示。

2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求；（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000 字。

（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。

（4）.课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。

3.时间进度安排;沈阳工程学院单片机课程设计成绩评定表系（部）：—班级：__________ 学生姓名：_中文摘要直流电动机以其良好的线性调速特性、简单的控制性能、较高的效率、优异的动态特性，一直占据着调速控制的统治地位。

但是模拟控制电路有以下缺陷:模拟电路容易随时间漂移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敬感等。

在用了PWM技术后，避免了以上的缺陷，实现了数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。

PWM输出脉冲占空比的变化，利用占空比的变化调整加在电机电枢绕组上的电压，改变电压随即改变电机电流，转速依据电流的大小来改变。

基于单片机控制的直流电机调速系统设计一、引言直流电机在工业自动化领域中广泛应用，其调速系统的设计是实现自动控制的关键。

本文将介绍一种基于单片机控制的直流电机调速系统设计方案，主要包括电机原理、硬件设计、软件设计以及实验结果与分析等内容。

二、电机原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的装置，其原理基于电磁感应和安培定律。

电机由定子和转子两部分组成，定子上绕有恒定电流，产生磁场，而转子上带有电流，与定子的磁场互相作用，产生力矩使电机旋转。

三、硬件设计1.单片机选择在本设计中，选择了一款功能强大、性能稳定的单片机作为控制核心，例如使用ST C89C51单片机。

该单片机具有丰富的GP IO口和定时器/计数器等外设，适合进行电机控制。

2.电机驱动电路设计电机驱动电路主要包括功率电源、运放电路和驱动电路。

其中，功率电源为电机提供稳定的直流电源，运放电路用于信号放大和滤波，驱动电路则根据控制信号控制电机的转速。

3.速度测量电路设计为了实时监测电机的转速，需要设计速度测量电路。

常见的速度测量电路包括光电编码器、霍尔传感器等，通过测量转子上感应物体的变化来获得电机的转速信息。

四、软件设计1.程序框架软件设计的目标是实现对电机转速的控制和监测。

基于单片机的软件设计主要包括主程序的编写、中断服务程序的编写以及定时器的配置等。

2.控制算法常见的直流电机调速算法包括电压调速法、P WM调速法等。

根据实际需求选择合适的算法，并根据测量到的转速信号进行反馈控制，实现对电机转速的精确控制。

五、实验结果与分析设计完成后，进行实验验证。

通过设置不同的转速需求，观察电机的实际转速与设定转速的误差，并分析误差原因。

同时还可以测试电机在不同负载下的转速性能，以评估系统的稳定性和鲁棒性。

六、总结基于单片机控制的直流电机调速系统设计是实现自动控制的重要应用。

本文介绍了该系统的硬件设计和软件设计方案，并展示了实验结果。

通过系统实现电机转速的精确控制，可以广泛应用于工业自动化领域。

单片机原理及应用—— P W M直流电机调速控制系统概括直流电动机具有良好的启动性能和调速特性。

具有起动转矩大、调速平稳、经济大范围、调速容易、调速后效率高等特点。

本文设计的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、霍尔测速电路和独立按键组成的电子产品组成。

电源采用78系列芯片，采用PWM波方式实现电机+5V、+15V调速，PWM为脉宽调制，通过51单片机改变占空比实现。

通过独立的按键实现电机的启停、调速和转向的手动控制，LED实现测量数据（速度）的显示。

电机转速采用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机统计1秒内方波脉冲个数，计算电机转速，实现直流电机的反馈控制。

关键词：直流电机调速； H桥驱动电路； LED显示屏; 51单片机目录摘要2摘要错误!未定义书签。

目录3第 1 章引言41.1 概述41.2 国外发展现状41.3 要求51.4 设计目的及6第 2 章项目论证与选择72.1 电机调速模块72.2 PWM调速工作模式72.3 PWM脉宽调制方式错误!未定义书签。

2.4 PWM 软件实现错误!未定义书签。

第三章系统硬件电路设计83.1 信号输入电路83.2 电机PWM驱动模块电路9第 4 章系统的软件设计104.1 单片机选型104.2 系统软件设计分析10第 5 章 MCU 系统集成调试135.1 PROTEUS 设计与仿真平台错误!未定义书签。

18传统开发流程对比错误!未定义书签。

第一章简介1.1 概述现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，因此必须与各种控制元件组成的自动控制系统相联动，而电驱动可视为自动电驱动系统的简称。

在这个系统中，生产机械可以自动控制。

随着现代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动电驱动正朝着计算机控制的生产过程自动化方向发展。

以实现高速、高质量、高效率的生产。

在大多数集成自动化系统中，自动化电力牵引系统仍然是不可或缺的组成部分。

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 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)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；PWM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。

1.1 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。

摘要本次课程设计基于AT89C51单片机为核心，利用天皇教仪三合一实验箱。

应用PWM技术对直流电机的速度进行精确调节，并测量出电动机的转速，通过模数转换系统，使用LCD液晶显示器精确的显示电动机的转速。

本次课程设计的目的是更加熟练掌握单片机的工作原理及实际应用，特别是单片机的编程语言，数模转换系统，PWM调节脉冲及LCD液晶显示器的工作原理。

关键字：51单片机；转速控制；模数转换；LCD液晶显示；目录1前言 (1)2 硬件部分的设计 (2)2.1硬件设计总体思路 (2)2.2单片机控制直流电机部分的硬件设计 (4)3 各硬件部分的连接与接口 (15)3.1 单片机与直流电机接口部分 (15)3.2单片机与LCD显示模块通信接口部分 (17)3.2各部分硬件结合原理及构造 (18)4 软件程序设计 (19)4.1系统软件设计的总体概述 (19)4.2系统各部分软件设计的思路 (22)5 系统的调试与现象分析 (24)6课设总结 (25)参考文献 (26)附录Ⅰ (27)附录Ⅱ (32)1前言近年来,随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入。

在仪器仪表、家用电器和专用装备的智能化以及过程控制等方面,单片机都扮演着越来越重要的角色。

将单片机的应用引入实际科技实践必将对微电子控制技术的研究与实践注入强大活力。

本次设计研究的直流电机转速控制及转速的LCD显示实验装置即以单片机作为核心部件,它可完成对直流电机转速、方向的闭环控制，并应用LCD液晶显示装置显示出转速，本文重点论述该实验装置的硬件组成,软件设计以及控制方案的实施。

在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

具有划时代的意义。

在电机控制方面也是靠人的感觉，没有侧速和侧距的概念，以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单；加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。

直流电机速度控制1设计内容及要求1.1设计目的设计制作和调试一个由MCS51单片机组成的直流测控系统。

通过这个过程学习熟悉键盘控制和七段数码管的使用，掌握直流电机的速度控制和测试方法。

1．2预习和参考MCS51单片机汇编程序语言、计算机控制技术、自动控制原理、1.3 设计（设计）要求设计指标1．在显示器上显示任意四位十进制数2．将8个键定义键值为0~7，按任意键在显示器上显示对应键值3．实现功能：（1）定义键盘按键：5个为数字键0～4；3个功能键：设置SET、清零 CLR、开始START；（2）显示器上的四位可显示每分钟的速度；（3）通过键盘的按键，设置直流电机每分钟的速度值；（4）按START键启动电机开始转动，按SET键停止；按CLR键清零。

2控制芯片选择根据实验要求选择80C31芯片。

选择该芯片可以根据控制开关按钮的开关状态，控制数码管的数字显示以及变频直流电动机的转速。

80C31单片机，是8位高性能单片机，具有40根引脚。

属于标准的MCS-51的HCMOS产品。

它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。

80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。

40根引脚按其功能可分为四类：1. 电源线2根VCC：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。

VSS：地电平。

2. 晶振：2根XTAL1：振荡器的反相放大器输入。

使用外部震荡器是必须接地。

XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。

当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。

3. I/O口有p0、p1、p2、p3共四个8位口，32根I/O线，其功能如下：P0.0～P0.7 （AD0～AD7）是I/O端口O的引脚，端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。

单片机控制小功率直流电机一. 设计要求：用单片机控制直流电机加速、减速、正反转和停止。

二. 设计方案分析1、方案设计：直流电机只要能提供一定的直流就可以转动，改变电压极性可以改变转动方向，可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它，脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度，因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。

直流电机的驱动电路要有过流保护作用，可用二极管来实现，另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。

程序的关键就是如何实现占空比的调整，这个可以通过对51单片机定时器重装初值进行改变，从而改变时间。

设计中用到的元件：STC89C52、晶振（12MHz）、小按键、三极管、二极管、电容、电阻等。

2、背景知识介绍：直流电机调速原理本设计的主要思想为利用PWM控制占空比从而达到改变电机速度。

下面为PWM控制原理；图1为PWM降压斩波器的原理电路及输出电压波形。

在图1a中，假定晶体管V1先导通T1，秒(忽略V1的管压降，这期间电源电压Ud全部加到电枢上)，然后关断T2秒(这期间电枢端电压为零)。

如此反复，则电枢端电压波形如图1b中所示。

电动机电枢端电压Ua为其平均值。

图1 PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形a) 原理图 b)输出电压波形 1112a d d d T T U U U U T T Tα===+ (3) 式(3)中1112T T T T Tα==+ （4）α为一个周期T 中，晶体管V1导通时间的比率，称为负载率或占空比。

使用下面三种方法中的任何一种，都可以改变α的值，从而达到调压的目的：(1)定宽调频法：T1保持一定，使T2在0～∞范围内变化；(2)调宽调频法：T2保持一定，使T1在0～∞范围内变化(3)定频调宽法：T1+T2=T 保持一定，使T ，在0～T 范围内变化。

不管哪种方法，α的变化范围均为0≤α≤l ，因而电枢电压平均值Ua 的调节范围为0～Ud ，均为正值，即电动机只能在某一方向调速，称为不可逆调速。

xxxxxx大学课程设计报告课程设计名称：单片机系统综合课程设计课程设计题目：基于51单片机的直流电机控制院（系）：专业：班级：学号：姓名：指导教师：完成日期：xxxxxx大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (1)1.1课程设计的内容和要求 (1)1.2课程设计原理 (1)1.3课程设计思路 (1)1.3.1 提出方案 (1)1.3.2 方案阐述 (2)1.4实验环境 (2)第2章详细设计方案 (3)2.1实现方法 (3)2.2模块设计 (3)2.2.1 主函数模块 (3)2.2.2 外中断模块 (4)2.2.3 数码管显示函数模块 (6)2.3实验箱连线图 (6)第3章结果测试及分析 (8)3.1调试步骤及方法 (8)3.2结果分析 (8)参考文献 (9)附录1（源程序） (10)附录2（电路图） (13)附录3（器件清单） (14)第1章总体设计方案1.1 课程设计的内容和要求(1) 课程设计内容利用MCS-51单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制，具体内容如下：①能够控制直流电机的正反转；②能够控制电机的加速和减速；③能够控制电机的启动和停止；④直流电机的运行状态,速度等级显示在数码管上。

(2) 设计要求：①立完成课程设计任务；②过老师现场验收；③出完整的课程设计报告。

1.2 课程设计原理根据题目要求通过控制占空比的改变，从而改变直流电机的转速，再将速度的等级显示在数码管上。

用户通过控制查询自定义位变量的改变而控制直流电机启动和停止，又通过两个外中断函数和一个延时函数改变占空比的值，来实现对直流电机的加速和减速。

再选取一个数码管来显示转速的等级。

1.3 课程设计思路1.3.1 提出方案由于是控制PWM信号实现对直流电机的控制，PWM是脉冲宽度调制，产生的方波高电平时间跟周期的比例叫占空比，所以就要用占空比的改变实现电机的加速和减速。

通过调用外中断函数改变方波高电平的时间,再控制周期不变就会使电机的转速改变。

专业课程设计题目三直流电动机测速系统设计院系：专业班级：小组成员：指导教师：日期：前言1.题目要求设计题目：直流电动机测速系统设计描述：利用单片机设计直流电机测速系统具体要求： 8051 单片机作为主控制器、利用红外光传感器设计转速测量、检测直流电机速度，并显示。

元件： STC89C52、晶振(12MHz)、小按键、 ST151、数码管以及电阻电容等2.组内分工(1)负责软件及仿真调试：主要由完成(2)负责电路焊接：主要由完成(3)撰写报告：主要由完成3.总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示 :数码管显示按键控制单片机 PWM 电机驱动一、转速测量方法转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,其大小及变化往往意味着机器设备运转的正常与否,因此,转速测量一直是工业领域的一个重要问题。

按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法 (如离心式转速表) 、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪) 以及计数测速法。

计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。

本文介绍的采用单片机和光电传感器组成的高精度转速测量系统,其转速测量方法采用的就是电子式定时计数法。

对转速的测量实际上是对转子旋转引起的周期脉冲信号的频率进行测量。

在频率的工程测量中,电子式定时计数测量频率的方法一般有三种：①测频率法:在一定时间间隔t 内,计数被测信号的重复变化次数N ,则被测信号的频率fx 可表示为f x =Nt(1)②测周期法:在被测信号的一个周期内,计数时钟脉冲数m0 ,则被测信号频率fx = fc/ m0 ,其中, fc 为时钟脉冲信号频率。

③多周期测频法:在被测信号m1 个周期内, 计数时钟脉冲数m2 ,从而得到被测信号频率fx ,则fx 可以表示为fx =m1 fcm2, m1 由测量准确度确定。

电子式定时计数法测量频率时, 其测量准确度主要由两项误差来决定: 一项是时基误差 ; 另一项是量化± 1 误差。

基于51单片机控制直流电机的设计设计目标：1.实现电机的正反转控制。

2.实现电机的速度控制。

3.实现电机的位置控制。

硬件设计：1.51单片机控制器：选择一款性能较好的51单片机，如STC89C522.直流电机：选择合适的直流电机，根据设计需求确定功率和转速。

3.驱动电路：为直流电机提供合适的驱动电路，可以选择H桥驱动芯片，如L298N。

4.传感器：根据设计需求，选用合适的传感器，如编码器、讯号灯等。

软件设计：1.系统初始化：对51单片机进行初始化设置，包括端口方向、定时器等配置。

2.速度控制：设计PID算法，实现对直流电机的速度控制。

通过读取传感器反馈的速度信息，与设定值进行比较，输出控制信号控制电机速度。

3.正反转控制：设计控制程序，读取输入信号控制直流电机的正反转。

可以通过输入按键、外部信号或者串口通信来实现控制。

4.位置控制：通过编码器等传感器读取直流电机的位置信息，与设定值进行比较，输出控制信号控制电机运动到目标位置。

5.通信功能：如果需要与其他设备进行通信，可以使用串口、蓝牙等通信模块实现数据传输。

设计步骤：1.确定设计需求：根据具体应用场景，确定控制电机的功能需求，包括速度控制、正反转控制和位置控制等。

2.硬件搭建：按照设计需求，选取合适的电机、驱动电路和传感器，并进行搭建和连接。

3.软件开发：根据设计目标，编写相应的程序代码，实现功能要求。

5.优化改进：根据实际使用情况，对系统进行优化改进，提高系统的性能和稳定性。

总结：基于51单片机控制直流电机的设计是一种常见的嵌入式系统开发方案。

通过合理选择硬件和设计软件，可以实现控制电机的速度、方向和位置等功能。

在实际应用中，还可以根据具体需求进行优化改进，使系统更加稳定和可靠。

单片机控制直流电动机设计一、直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于通电导体在磁场中受到力的作用。

当直流电流通过电动机的电枢绕组时，会在电枢绕组周围产生磁场。

同时，电动机内部的永磁体或励磁绕组产生的磁场与电枢绕组产生的磁场相互作用，从而产生电磁转矩，使电枢转动。

直流电动机的转速与电枢电压、电枢电流以及磁场强度有关。

通过改变电枢电压、电枢电流或磁场强度，可以实现对直流电动机转速的调节。

二、单片机的选择在选择用于控制直流电动机的单片机时，需要考虑以下几个因素：1、处理能力：单片机需要具备足够的处理能力来完成控制算法和处理输入输出信号。

2、引脚数量：根据所需的输入输出端口数量选择合适的单片机。

3、定时器资源：用于产生精确的脉冲宽度调制（PWM）信号。

4、价格和可用性：选择性价比高且易于购买的单片机。

常见的适合控制直流电动机的单片机有 STM32 系列、Arduino 系列等。

三、硬件电路设计1、电源电路为单片机和直流电动机提供稳定的电源。

单片机通常需要 33V 或5V 的电源，而直流电动机则需要根据其额定电压提供相应的电源。

2、驱动电路由于单片机的输出电流和电压有限，无法直接驱动直流电动机，因此需要使用驱动电路来放大单片机的输出信号。

常用的驱动芯片有L298N、BTN7971 等。

3、测速电路为了实现对直流电动机转速的精确控制，需要对电动机的转速进行测量。

可以使用光电编码器或霍尔传感器来测量电动机的转速，并将其转换为电信号输入到单片机中。

4、单片机最小系统包括单片机芯片、晶振电路、复位电路等，确保单片机能够正常工作。

四、控制算法1、速度控制常用的速度控制方法是脉宽调制（PWM）技术。

通过改变单片机输出的 PWM 信号的占空比，可以改变施加在直流电动机上的平均电压，从而实现对电动机转速的调节。

2、方向控制通过控制驱动电路中电机的正反转引脚的电平状态，可以实现直流电动机的正反转控制。

3、闭环控制为了提高控制精度和稳定性，可以采用闭环控制策略。