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直流电机调速控制系统设计专业：测控技术与仪器姓名：学号：2指导老师：日期：2013/12/25目录1 前言 (3)1.1直流电机调速系统的研究意义 (3)1.2直流电机调速的发展趋势 (3)2 直流调速系统的硬件设计 (4)2.1设计方案综述 (4)2.1.1 H桥驱动电路设计方案 (6)2.1.2调速设计方案 (7)2.2硬件设计 (8)2.2.1电源电路 (8)2.2.2 H桥驱动电路 (9)2.2.3 基于霍尔传感器的测速模块 (9)2.3.4 LCD显示模块 (10)3 直流调速系统的软件设计 (11)3.1 PWM技术简介 (11)3.1.1 PWM介绍 (11)3.1.2 PWM控制的基本原理 (12)3.1.3 PWM调速原理 (13)3.2调节器设计 (14)3.2.1 电流调节器设计 (14)3.2.2 速度调节器的设计 (15)3.2 软件设计 (17)3.2.1 系统总控制流程图与说明 (17)3.2.2 PWM波软件设计 (18)3.2.2 测速软件设计 (19)5 结论 (20)参考文献 (20)1 前言1.1直流电机调速系统的研究意义在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。
所以直流电机的控制是一门很实用的技术。
直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、两相低电压交流电机。
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，最大转矩大，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。
与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。
随着大功率晶体管的问世以与矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。
XI`AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY课程名称直流电机测速调速实验专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：秦刚成绩：2016年7月11日计算机控制系统课程设计——直流电机测速调速系统一、选定题目：电机速度控制系统二、设计目的和要求：计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。
课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。
三、功能需求：1、基本功能：（1）该系统使用实验箱的直流电机、1602 液晶、 DA、键盘等模块完成设计；（2）直流电机通过DA模块使用PWM方式进行驱动及调速；（3）能够通过 1602 液晶显示当前转速及 PWM占空比；（4）通过按键控制电机的启动和停止。
2、扩展功能：（1）能够通过按键手动输入目标转速（转/秒），启动电机后控制电机稳定在目标转速；（2）使用 1602 液晶实时显示目标转速、当前转速及启停状态（on/off ）。
四、实验思路：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，控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的调速，并通过单片机控制速度的变化。
本设计的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。
而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。
用51 来产生 PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。
方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。
本次课程设计我们采用定时器产生PWM方波。
定时器产生PWM:这种方法利用了定时器溢出中断，在中断服务程序改变电平的高低，在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的pwm波形。
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、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)、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勺基准电压，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。
分类号：TM301 U D C：D10621-408-(2012) 2164-0 密级：公开编号：200807143成都信息工程学院学位论文小功率直流电机调速系统设计1小功率直流电机调速系统设计摘要本设计就是基于PWM信号对直流电机进行调速控制，以MC9S12XS128单片机为系统控制的核心，以驱动芯片BTS7960组成电机的驱动模块，并实时的测量电机的实际速度，并把该速度信息在LCD1602上显示，组成了一个小型的闭环的小功率直流电机调速的系统。
为了实现电机调速的稳定和快速，PWM控制方式配合BTS7960电机驱动芯片对小功率直流电机进行驱动和调速是较好的调速系统解决方案。
其中BTS7960内部集成两路H桥式驱动电路。
本系统中利用XS128单片机控制其产生的PWM信号占空比大小，和采用光电码盘采集的电机转速信号来进行调速。
在LCD1602液晶上显示当前转速和设置的转速，将当前转速作为反馈信号与设置转速比较，以确定MC9S12XS128单片机给加速信号还是减速信号，直到两者的速度相等后保持这个速度稳定运行。
在本设计中编写了XS128调速程序、键盘输入程序、测速程序；编写了C51的键盘输入程序、LCD1602显示程序。
经测试，系统调速效果良好，测速比较精确，能够快速的使电机的转速以设定的速度转动。
本设计用的元器件比较少，结构简单，维护方便，便于应用到实际工业生产中。
关键词：单片机；PWM；闭环调速系统；液晶显示The Design Of Low-Power DC Motor Speed Control SystemAbstractThis paper introduces the design of DC motor speed control, which based on the PWM signal. The core of the control system is MC9S12XS128 microcontroller which can drive module that is made of BTS7960 driver chips. The system measures the actual speed of the motor at any time and shows the speed information on the LCD1602. The system is a small, low-power DC motor speed control. In order to make the motor speed stable, the PWM control with the BTS7960 driver chips is a good solution to drive the motor and speed control. The BTS7960 includes the two H-bridge driver circuit. In this system the size of the PWM signal which is controlled by the XS128 microcontroller and the motor speed signal which is acquired from optical encoder controls the speed of motor. LCD1602 displays the current speed and set speed. The system counts the current speed as the feedback signal. The feedback signal is compared to the preset speed, which determines the signal of MC9S12XS128 microcontroller. The signal of XS128 microcontroller is not stop until that the actual speed and the preset speed are same. This system includes XS128 speed control program, the keyboard input program, velocity program; the C51 keyboard input program, the LCD1602 display program. After testing, the system controls the speed of motor well. The measuring speed is more accurate. The system is able to make the motor speed stably rotate in the preset speed. The components which used are not many. The design has a simple structure. The system maintains easily, which is easy to apply it to the actual industrial production.Keywords: Microcontroller; PWM; Closed-loop speed control; LCD目录论文总页数：48页1 引言 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2本课题研究方法和目标 (1)1.2.1 硬件部分 (1)1.2.2 软件部分 (1)1.3主要技术介绍 (2)2 方案研究与主要芯片选择 (2)2.1 总体方案原理及设计框图 (2)2.2 主控芯片的选择与论证 (3)2.3 显示设备的选择与论证 (4)2.4 驱动模块选择 (6)3 硬件电路设计 (7)3.1 单片机控制模块单元电路设计 (7)3.1.1XS128单片机 (7)3.1.2 C51单片机 (13)3.2 驱动控制电路设计 (13)3.3 测速电路设计 (14)3.4 液晶显示电路设计 (14)3.5 电源电路的设计 (16)3.6 按键输入电路的设计 (17)3.7电路总设计 (17)4软件设计 (19)4.1软件设计的总体流程图 (19)4.2各个模块的程序设计 (20)4.2.1 XS128工作的程序设计 (20)4.2.2 按键模块的程序设计 (23)4.2.3 显示模块的程序设计 (24)4.2.4 调速模块的程序设计 (25)5软硬件调试模块 (27)5.1 C51单片机模块程序的调试 (27)5.1.1单片机程序的调试 (27)5.1.2单片机程序的下载 (27)5.2 XS128单片机程序的调试和仿真 (28)5.2.1 XS128程序的调试 (28)5.2软硬件连调中遇到的问题及解决方法 (29)5.3 小功率电机调速系统的使用方法 (30)5.4 调速中的误差的分析 (31)5.5 方案改进 (32)结论 (33)参考文献 (34)致谢 (35)声明 (36)附录 (37)1 引言1.1课题背景及意义在现代的工业生产及应用中，电动机发挥着越来越重要的作用，由电动机和生产机械组成的系统称为电力拖动系统，电动机是其重要的组成器件，电动机的作用是将电能转换为机械能，为生产机械提供动力，是生产机械的原动力，是生产机械的原动机，为生产提供了动力[1]。
直流电机调速控制系统的设计首先，硬件设计是直流电机调速控制系统的基础。
设计者需要选择合适的电机驱动器，通常选择的是直流驱动器。
直流驱动器的选型要考虑到电机的额定功率、额定电流和额定电压等因素。
此外，还需要选择适合的控制电路，如电流反馈回路、速度反馈回路和位置反馈回路等。
其次，软件编程是直流电机调速控制系统的核心。
控制系统的编程部分需要涉及到控制算法的实现，通常采用PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，可以实现较好的调速性能。
在编程中，需要考虑到控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰性等因素。
同时，还需要编写界面程序，实现与上位机的通信和数据传输等功能。
第三，传感器的选择也是直流电机调速控制系统的关键。
常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。
传感器的种类和参数选择要根据具体的应用需求确定。
例如，如果需要测量电机的转速，可以选择光电编码器；如果需要测量电机的位置，可以选择磁编码器。
最后，控制算法是直流电机调速控制系统的核心。
常用的控制算法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过事先设定的输入信号来控制电机转速，不考虑反馈信息。
闭环控制则是通过传感器测量的反馈信号来实时调节输入信号，以实现需要的转速。
对于直流电机调速控制系统的设计，可以按照以下步骤进行：1.确定应用需求，包括所需转速范围、转速精度要求等。
2.根据应用需求选择适合的电机、驱动器和传感器。
3.进行硬件设计，包括电路布局、传感器连接和驱动器安装等。
4.进行软件编程，包括控制算法的设计和实现、数据通信和界面设计等。
5.进行系统联调，包括对系统的各个组件进行测试和调试，确保系统工作正常。
6.进行性能测试，包括对系统的转速响应、稳定性和抗干扰性进行测试。
7.最后，进行系统的优化和调试，以达到最好的调速控制效果。
综上所述，直流电机调速控制系统的设计涉及到硬件选型、软件编程、传感器选择和控制算法等多个方面。
设计者需要综合考虑各个因素，根据实际应用需求进行系统设计，以实现最佳的调速控制效果。
微机原理课设报告目录一、需求分析与解决方案 (4)1.1 需求分析 (4)1.1.1实验题目 (4)1.1.2 实验题目问题分析 (4)1.2 解决问题的思路 (4)1.2.1 总体思路 (4)1.2.2 硬件设计器件选择 (4)1.2.3 软件整体思路 (6)二、硬件设计详解 (6)2.1 片选模块 (6)2.2 中断定时模块 (8)2.3 PWM发生模块 (9)2.4 调速模块 (10)2.5 测速模块 (11)2.6 参数显示模块 (11)2.7 电机驱动模块 (12)2.8 参数调整模块 (12)2.9串口通信模块 (13)三、软件设计详解 (13)3.1 下位机程序流程图 (13)3.2 下位机程序清单 (14)3.2.1宏定义 (14)3.2.2全局变量声明 (14)3.2.3 系统初始化 (15)3.2.4 主函数 (15)3.2.5 中断服务子程序 (16)3.2.6 显示子程序 (16)3.3 PID简介 (16)3.4 labview上位机制作 (17)3.5 辅助软件选择 (18)四、实验条件 (18)五、模块调试 (18)5.1 片选模块调试 (18)5.2 中断定时模块调试 (18)5.3 PWM发生模块调试 (19)5.4 调速模块调试 (20)5.5 测速模块调试 (20)5.6 参数显示模块调试 (21)5.7 电机驱动模块调试 (21)5.8 参数调整模块调试 (21)5.9 串口通信模块调试 (22)5.10 labview上位机的调试 (22)六、实验结果讨论及改进措施 (23)6.1实验结果讨论 (23)6.2 改进措施 (23)七、实验心得体会 (24)八、参考文献 (24)九、附录一(硬件电路图) (25)十、附录二(软件源代码) (25)小型直流电机闭环调速系统PID控制设计一、需求分析与解决方案1.1 需求分析1.1.1实验题目（1）、设计基于80x86微机接口控制电路；（2）、分别用C语言或汇编语言或VC++编程完成硬件接口功能设计；（3）、程序功能要求：电机速度由按键分段给定或电位器连续给定，计算机屏幕和数码管同步跟踪显示当前给定速度和电机实际运行速度，实现PID参数在线显示和修改。
计算机控制系统课程设计直流电机测速调速系统(总26页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除XI`AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY课程名称直流电机测速调速实验专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：秦刚成绩：2016 年 7 月 11日计算机控制系统课程设计——直流电机测速调速系统一、选定题目：电机速度控制系统二、设计目的和要求：计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程，它不仅需要微型机控制理论、程序设计方面的基础知识，而且还需要具备一定的生产工艺知识。
课程设计包括确定控制任务、系统总体方案设计、硬件系统设计、控制软件的设计等，以便使学生掌握计算机控制系统设计的总体思路和方法。
三、功能需求：1、基本功能：（1）该系统使用实验箱的直流电机、1602液晶、DA、键盘等模块完成设计；（2）直流电机通过DA模块使用PWM方式进行驱动及调速；（3）能够通过1602液晶显示当前转速及PWM占空比；（4）通过按键控制电机的启动和停止。
2、扩展功能：（1）能够通过按键手动输入目标转速（转/秒），启动电机后控制电机稳定在目标转速；（2）使用1602液晶实时显示目标转速、当前转速及启停状态（on/off）。
四、实验思路：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，控制电动机的转速为依据，实现对直流电动机的调速，并通过单片机控制速度的变化。
本设计的直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。
而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。
用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。
方法大概可以分为软件延时和定时器产生两种方法。
直流电机调速控制系统设计1.引言直流电机调速控制系统是一种广泛应用于工业生产与生活中的电气控制系统。
通过对直流电机进行调速控制，可以实现对机械设备的精确控制，提高生产效率和能源利用率。
本文将介绍直流电机调速控制系统的设计原理、控制策略以及相关技术。
2.设计原理直流电机调速控制系统的基本原理是通过调整电压或电流来改变电机的转速。
在直流电机中，电压和电流与转速之间存在一定的关系。
通过改变电压或电流的大小，可以实现对电机转速的调节。
为了实现精确的调速控制，通常采用反馈控制的方式，通过测量电机转速，并与设定值进行比较，控制输出电压或电流，以达到期望的转速。
3.控制策略开环控制是指在没有反馈的情况下，直接控制输出电压或电流的大小，来实现对电机转速的调节。
开环控制的优点是简单、成本低，但缺点是无法考虑到外界的扰动和电机的非线性特性，使得控制精度较低。
闭环控制是指在有反馈的情况下，测量电机转速，并与设定值进行比较，控制输出电压或电流。
闭环控制的优点是能够考虑到外界的扰动和电机的非线性特性，提高控制精度。
常用的闭环控制策略有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
其中，PID控制是最为常用的一种控制策略，具有调节速度快、控制精度高的优点。
4.相关技术在直流电机调速控制系统的设计中，还需要用到一些相关的技术，如编码器、传感器和驱动器等。
编码器是一种测量旋转角度和速度的装置，可以用来测量电机的转速。
根据编码器的测量结果，可以对电机进行控制。
传感器可以用来检测电机的电流、电压和转速等参数，以获得电机的实时状态。
通过对这些参数的测量和分析，可以实现对电机转速的控制。
驱动器是将控制信号转换为电机运行的电路，可以根据输入的电压或电流信号控制电机的运行状态。
5.总结直流电机调速控制系统是一种重要的电气控制系统，可以实现对机械设备的精确控制。
在设计过程中，需要合理选择控制策略和相关技术，以实现期望的控制效果。
通过不断的研究和实践，可以进一步提高直流电机调速控制系统的性能和稳定性，满足不同领域的需求。
直流电机速控制系统设计直流电机速控制系统是指通过调整电机输入电压或者电流，以控制电机的转速。
直流电机速控制系统广泛应用于工业生产中，可以实现电机的精确控制和稳定运行。
本文将从系统需求分析、控制策略选择、系统设计以及系统优化等方面对直流电机速控制系统进行详细分析和设计。
一、系统需求分析1.系统功能要求：实现电机的速度控制，在给定运行速度的情况下，保持电机的稳定运行。
2.系统性能要求：实现速度控制的精度高、响应快、稳定性好。
3.系统安全性要求：确保系统工作时稳定可靠，避免出现电机过载或者损坏等问题。
二、控制策略选择在直流电机速度控制系统设计中，常见的控制策略有PID控制策略、模糊控制策略和神经网络控制策略。
1.PID控制策略：PID控制器通过对比目标速度和实际速度，计算出电机的控制输出，具有调节速度的精度高、响应快、稳定性好的特点。
2.模糊控制策略：模糊控制器通过模糊化输入输出变量，并且根据模糊规则进行推理和解模糊处理，从而实现对电机速度的控制。
3.神经网络控制策略：神经网络控制器通过学习和训练神经网络模型，根据输入的实时电机速度信息，输出控制信号，实现精确的电机速度控制。
三、系统设计在直流电机速度控制系统设计中，需要考虑到电源管理、传感器选择、控制器设计等方面的内容。
1.电源管理：选择合适的电源供应电路，根据电机的额定电压和电流，选择适当的电源类型和功率，确保电机的稳定工作。
2.传感器选择：选择合适的速度传感器，可以采用光电编码器、霍尔传感器等，用于实时测量电机的速度信息，并作为反馈信号输入给控制器。
3.控制器设计：设计合适的控制算法和电路结构，根据控制策略选择PID控制器、模糊控制器或者神经网络控制器，并且实现控制输出与电机输入电压或者电流的转换。
四、系统优化1.参数调整：根据实际情况，通过调整PID控制器的参数，可以达到更好的控制效果。
常用的调参方法有试错法、遗传算法等。
2.响应速度提升：通过提高控制器计算速度、减少控制器延时等方法，可以提高系统的响应速度。
数字式直流电机调速控制系统设计摘要在高度现代化的今天，现代电力电子技术，计算机技术，现代控制理论的发展，促进了直流调速技术的进步，使之成为目前活跃的调速技术。
长期以来，直流电动机因为其具有调节转速灵活、方法简单、控制性能好等特点，应用在越来越多的领域中。
本设计是以单片机STC12C5A60S2和L298控制的直流电机脉宽调制（PWM）调速系统。
主要介绍了用单片机软件实现PWM调整电机转速的基本方法，给出了程序流程图和Keil-C51程序。
硬件电路实现了对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及电机速度的实时显示。
以单片机为控制核心的直流电机调速系统，采用了数字化的速度给定与测速，扩大了调速范围，提高了速度控制精度。
由于许多功能都是由软件来完成的，所以使硬件得以简化，故障率比较小。
单片机以数字信号来工作，其控制手段方便灵活，抗干扰能力强。
关键词:单片机、脉宽调制、直流电机、LCD显示目录第一章概述 (1)1.1课题的背景 01.2数字式调速国内外研究状况 01.3课题的实际意义 (1)1.4课题内容 (1)第二掌系统方案设计 (4)2.1驱动电路的论证与选择 (3)2.2液晶显示模块的选择 (4)2.3按键电路的选择 (5)2.4处理器的选择 (5)2.4.1 单片机的特点 (5)2.4.2单片机的选择 (6)2.5测速方案的选择 (6)2.6系统总体设计方案 (7)第三章硬件设计 (8)3.1单片机最小系统 (9)3.1.1 STC12C5A60S2介绍 (9)3.3.2单片机最小系统 (10)3.2电源电路 (11)3.3显示电路 (12)3.4按键电路 (13)3.5过流保护电路 (14)3.6 速度检测电路 (15)3.7电机驱动电路 (16)第四章软件设计 (17)4.1系统总体程序框图 (17)4.2按键子程序结构 (18)4.3转速采集子程序 (20)第五章系统调试 (20)5.1 硬件调试 (22)5.1.1电源模块调试 (22)5.1.2单片机最小系统调试 (22)5.1.3继电器的测试 (22)5.2软件调试 (22)5.2.1单片机控制模块软件调试 (22)5.2.2 电机驱动模块调试 (23)5.3脱机运行调试 (23)5.3.1按键调试 (23)5.3.2电机调试 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第一章概述1.1课题的背景直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。
摘要工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。
本次设计所采用的主体芯片有8086CPU和可编程并行接口芯片8255A，其中，8086CPU曾是使用广泛的16位微处理器，具有40个管脚的双列直插式封装芯片，内外数据线都为16位，地址线为20位，直接寻址为1MB。
而8255A 是一种通用的可编程并行I/O接口芯片，广泛用于几乎所有系列的微机系统中，它的各端口内具有中断控制逻辑，在外设于CPU之间可以用中断方式进行信息交换，使用条件传输方式时可用“联络”线进行控制。
数字P ID控制系统是时间的离散系统,计算机对生产过程的控制是断续的过程. 即在每一个采样周期内,传感器将所测数据转换成统一的标准信号后输入给调节器,在调节器中与设定值进行比较得出偏差值,经PID运算得出本次的控制量,输出到执行器后才完成了本次的调节任务。
关键字：计算机控制8086CPU 8255A 数字PID目录摘要 (1)1 直流电机及主要芯片介绍 (3)1.1 直流电机的工作原理 (3)1.2 直流电机的调速方法 (3)1.3 8086CPU介绍 (4)1.4 8255A芯片 (6)1.5 74LS48芯片 (7)1.6 74LS373芯片 (8)1.7 L298芯片介绍 (8)2 系统硬件设计 (9)2.1 各部分电路详细原理图 (10)2.1.1 显示驱动电路 (10)2.1.2 电机驱动电路 (11)2.1.3 8086控制电路 (12)2.1.4 8255控制电路 (13)3 系统的软件设计 (14)3.1 总体设计思路 (14)3.2 按键检测子程序流程图 (16)4 运行结果与分析 (18)课程设计感想及体会 (21)参考文献 (22)附录：源程序 (23)直流电机微型计算机速度控制系统的设计1 直流电机及主要芯片介绍1.1 直流电机的工作原理直流励磁的磁路在电工设备中的应用，除了直流电磁铁（直流继电器、直流接触器等）外，最重要的就是应用在直流旋转电机中。
在发电厂里，同步发电机的励磁机、蓄电池的充电机等，都是直流发电机；锅炉给粉机的原动机是直流电动机。
此外，在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市内电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。
直流电动机的工作原理很直观，给两个电刷加上直流电源，有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出，根据电磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动；如果转子转到一定位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。
此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。
电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由线圈边ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷B流出的方向，这就保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一个方向，这样的结构，就可使电动机连续旋转。
1.2 直流电机的调速方法根据直流电机的基本原理，由感应电势、电磁转矩以及机械特性方程式可知，直流电动机的调速方法有三种：（1）调节电枢供电电压U。
改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。
变化遇到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。
（2）改变电动机主磁通。
改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。
变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。
（3）改变电枢回路电阻。
在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。
但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。
改变电阻调速缺点很多，目前很少采用，仅在有些起重机、卷扬机及电车等调速性能要求不高或低速运转时间不长的传动系统中采用。
弱磁调速范围不大，往往是和调压调速配合使用，在额定转速以上作小范围的升速。
因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主，必要时把调压调速和弱磁调速两种方法配合起来使用。
1.3 8086CPU介绍Intel8086是一个由Intel于1978年所设计的16位微处理器芯片，是x86架构的鼻祖。
不久，Intel 8088就推出了，拥有一个外部的8位数据总线，允许便宜的芯片用途。
它是以8080和8085(它与8080有组合语言上的原始码兼容性)的设计为基础，拥有类似的寄存器组，但是数据总线扩充为16位。
总线界面单元(Bus Interface Unit)透过6字节预存(prefecth) 的队列(queue)喂指令给执行单元(Execution Unit)，所以取指令和执行是同步的，8086 CPU有20条地址线，可直接寻址1MB的存储空间，每一个存储单元可以存放一个字节（8位）二进制信息。
为了便于对存储器进行存取操作，每一个存储单元都有一个惟一的地址与之对应，其地址范围用十进制表示为0～1048575，用十六进制表示为00000H～FFFFFH。
Intel8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。
资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。
它提供64K 8 位元的输出输入(或32K 16 位元)，以及固定的向量中断。
大部分的指令只能够存取一个内存位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。
运算结果会储存在操作数中的一个。
Intel 8086有四个内存区段(segment) 寄存器，可以从索引寄存器来设定。
区段寄存器可以让 CPU 利用特殊的方式存取1 MB内存。
8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址。
大部分的人都认为这是一个很不好的设计，因为这样的结果是会让各分段有重叠。
尽管这样对组合语言而言大部分被接受(也甚至有用)，可以完全地控制分段，，使在编程中使用指针 (如C 编程语言) 变得困难。
它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个地方的指针拥有不同的地址。
更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 1 MB 的困难。
而8086 的寻址方式改变让内存扩充较有效率。
在这个系统中，8086作为整个系统的主控芯片，用来控制协调整个系统的工作如图所示就是仿真中的8086芯片的模型，这里隐藏了8086的VCC和GND 两个引脚。
如图1-1图1-1 8086引脚图1.4 8255A芯片图1-2 8255A引脚图8255A在使用前要写入一个方式控制字，选择A、B、C三个端口各自的工作方式，共有三种;方式0 ：基本的输入输出方式，即无须联络就可以直接进行的I/O方式。
其中A、B、C口的高四位或低四位可分别设置成输入或输出。
方式1 ：选通I/O,此时接口和外围设备需联络信号进行协调，只有A口和B 口可以工作在方式1，此时C口的某些线被规定为A口或B口与外围设备的联络信号，余下的线只有基本的I/O功能，即只工作在方式0.方式2：双向I/O方式，只有A口可以工作在这种方式，该I/O线即可输入又可输出，此时C口有5条线被规定为A口和外围设备的双向联络线，C口剩下的三条线可作为B口方式1的联络线，也可以和B口一起方式0的I/O线。
8255A是一个并行输入、输出器件，具有24个可编程设置的I/O口，包括3组8位的I/O为PA口、PB口、PC口，又可分为2组12位的I/O口：A组包括A口及C口高4位，B组包括B口及C组的低4位。
A口可以设置为方式0、方式1、方式2，B口与C口只能设置为方式0或方式1.RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。
WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。
D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
当A1=0,A0=0时,PA口被选择;当A1=0,A0=1时,PB口被选择;当A1=1,A0=0时,PC口被选择;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择。
1.5 74LS48芯片74LS48是一个译码芯片，可以将BCD码转换成7段数码管的地址码，因此经常用来驱动4位或单独一位的7段数码管显示电路。
输出高电平有效。
举一个例子：假设需要输出数字“1”，2进制的编码为0001B，那么就将0001，4个电平分别送入74LS48的DCBA口，那么就输出了一个“0110000”的编码，如果不加入反相器就需要用共阴极的7段数码管，这样bc两段就点亮了，在数码管显示器上就显示一个“1”，如果用共阳极的7段数码管，还需要在74LS48的输出段加入反相器。
74LS48可以译码0~15编码。
这里的系统只需要输出数字，因此，完全可以满足要求，这里要注意的就是，74LS48只能完成一位7段数码管的驱动，因此，还需要产生位选信号，选择相应的位，然后再显示相应的数，位选信号这里用8255来产生，因为这里只需要4位就可以显示数字，那么8255剩下的4位就可以产生位选信号，这样可以控制4位7段数码管的循环滚动显示。
1.6 74LS373芯片74LS373为三态输出的八D 透明锁存器,共有54S373 和74LS373 两种线路。
74LS373 的输出端Q0~Q7 可直接与总线相连。
当三态允许控制端OE 为低电平时，Q0~Q7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
当OE 为高电平时，Q0~Q7 呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。
