小功率直流电机测速系统的设计课程设计

小直流电机调速实验课程设计说明书单片机原理与接口技术专业电气工程及其自动化学生姓名王岩班级B电气072学号0710601229指导教师陆广平完成日期2010年12 月27 日目录一理论部分 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。

1课题要求与内容 (3)2 系统方案设计 (3)3 系统硬件的设计 (2)4 系统软件设计 (4)二实践部分 (7)1 系统硬件原理简介 (7)2 系统硬件调试中出现的问题及解决措施 (7)3 系统软件 (7)3.1 软件设计 (7)3.2软件调试中出现的问题及解决措施 (7)三附录 (8)一理论部分理论设计课题名称：小直流电机调速实验。

1课题要求与内容掌握单片机数控直流电机的速度,利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节对基于小直流电机调速系统进行设计。

所设计的系统功能为：以MCS-51系列单片机作为控制核心，利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节，掌握单片机数控直流电机的速度。

键盘输入采用阵列式输入，用4*4的键盘形式，这样可以有效的减少对单片机I/O口的占用。

2 系统方案设计根据设计内容要求：图1系统总体框图通过4*4的键盘向DAC0832的DI0~DI7 (8位数字信号输入端)输入信号，使得DAC0832的Iout1和Iout2（电流输出线）后，经反相放大器和三极管输出电压信号，从而实现直流电机调速。

图2 系统原理图I C 013 系统硬件的设计直流电机调速系统原理图2所示系统由控制模块，输入模块，电源模块。

3.1控制模块如图3STC12C5A16S2单片机我选用的是，其优点是：高速，低功耗，超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容以前的8051，但速度快了10倍。

电子技术综合训练设计报告题目：小功率直流电机控制器设计与制作姓名：学号：班级：同组成员：指导老师：日期：直流电机以其优良的性能应用于当代社会的各行各业中，而直流电机控制器的优劣直接影响了直流电机的使用。

对于小功率直流电机控制器，应能实现对电机的正反转控制和无级调速控制。

用H桥可实现电机的正、反转控制。

通过对多谐振荡器的占空比调节产生PWM波形，用PWM方式实现对电机的无级调速控制。

为方便使用，在控制器中增加了测速系统。

利用光电转换装置将电机转速转换为脉冲电信号，用计数器对采集到的脉冲电信号进行计量，最后用寄存器对输出信号锁存并加译码器和数码管进行译码显示。

整个设计利用Multisim软件进行仿真测试，最后进行电路板的焊接与调试。

关键词：直流电机控制器 H桥 PWM控制转速检测1 设计任务和要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)2 系统设计 (4)2.1 系统要求 (4)2.2 方案设计 (4)2.3 系统工作原理 (4)3 单元设计 (5)3.1 电源模块 (5)3.1.1电路结构与工作原理 (5)3.1.2电路仿真 (6)3.1.3元器件的选择与参数确定 (6)3.2 PWM调速模块 (6)3.2.1电路结构与工作原理 (6)3.2.2电路仿真 (8)3.2.3元器件的选择与参数确定 (9)3.3 H桥模块 (10)3.3.1电路结构与工作原理 (10)3.3.2电路仿真 (11)3.3.3元器件的选择与参数确定 (12)3.4 光电转换模块 (12)3.4.1电路结构与工作原理 (12)3.3.2元器件的选择与参数确定 (13)3.5 测速模块 (13)3.5.1 总体电路结构与工作原理 (13)3.5.2 部分电路设计与仿真 (14)4 系统仿真 (21)4.1 控制器系统总图与仿真 (21)4.2 测速系统总图与仿真 (22)5 电路安装、调试与测试 (25)5.1 电路安装 (25)5.2 电路调试 (25)5.3 系统功能与性能测试 (25)5.3.1测试方法设计 (25)5.3.2测试结果与分析 (25)6 结论 (27)7总结、体会和建议 (28)8参考文献 (29)附录1 元件清单 (30)附录2 部分芯片引脚图 (31)一、设计任务和要求1.1 设计任务设计并制作一个小功率直流电机控制器，能够实现对小功率直流电机的控制，并能够对电机的转速进行测量和显示。

本科毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册（理工类）论文题目小功率直流电动机调速系统设计学生姓名学号所在学院控制工程学院专业电气工程及其自动化班级电气2008级班指导教师伍瑾斐（讲师）二零一一年六月成都信息工程学院教务处制使用说明一、此册中各项内容为学校对本科毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人按指定格式认真填写；二、指导教师、评阅教师、答辩小组记分均为百分制（无小数点，四舍五入），学院答辩委员会成绩为五级制（优(>=90)、良(>=80、<90)、中(>=70、<80)、合格(>=60、〈70)、不合格(<60)）；三、参加二辩的学生，根据学生具体情况，由各教学单位选择所需表格填写（表格包括指导教师、评阅教师、答辩小组评阅表）并附于最后；四、本科毕业论文（设计）工作完成后，由各学院办公室组织将论文（设计）和此册等资料装入专用档案袋中，放入学院资料室保存。

本科毕业论文（设计）任务书题目小功率直流电动机调速系统设计题目来源□科研项目□生产实践□自选题目■其他题目类型□理论研究□科学实验■设计开发□其他选题背景及目的直流电机调速系统最常用的方式是调节电枢电压达到调速目的，其核心技术是脉宽调制技术（Pulse Width Modulation），因其工作方式是控制驱动器件工作在开关模式，使输出平均电压与占空比成正比，可以达到近似线性输出，所以相比传统的电枢回路串电阻调速方式具有无极调速和节能高效的优点。

在现代化的各种电气传动设备中，小功率直流电机应用相当广泛，对其节能和高精度要求则更为严格，需要有性能优良的调速系统与其配合工作。

采用PWM控制技术构成的无级调速系统，起停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定等特点。

因此，对基于PWM的小功率直流电机调速系统进行设计具有较好的实用性。

工作任务及要求主要工作内容包括：1、PWM调速系统方案简述；2、主电路元器件选型，绘制相应电路图；3、驱动电路和控制电路设计，绘制出总电路原理图；4、编写软件，实现电机的速度控制；5、设计PCB电路板，制作出本设计实物；6、测试调速效果并对结果进行分析；7、提出设计方案改进意见。

课程设计--直流电机调速控制系统设计指导教师评定成绩：审定成绩：**********课程设计报告设计题目：直流电机调速控制系统设计学校：********************学生姓名：**********专业：********************班级：***********学号：**************指导教师：*****************8设计时间：2013 年12 月目录引言 (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 (10)六、他励直流电动机的调速方法 (11)七、PWM调制电路 (14)八、H桥驱动电路 (14)九、直流电动机调速控制系统设计 (15)十、心得体会 (22)附录参考文献 (23)课程设计任务书 (23)引言现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，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又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。

直流电机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。

改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。

PWM控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪80年代以前一直未能实现。

直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM控制技术才真正得到应用。

随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。

西安邮电学院单片机课程设计报告书题目：电机测速系统院系名称：自动化学院学生姓名：专业名称：自动化班级：自动XXXX班时间：20XX年X月X日至 X月XX日电机测速系统一、设计目的随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。

在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。

为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。

因此设计一种较为理想的电机测速控制系统是非常有价值的。

二、设计要求1.用按键控制电机起停；2.电机有两种速度，通过按键来改变速度；3.通过数码管显示每分钟或每秒的转速。

四、设计方案及分析（包含设计电路图）1． STC89C52单片机介绍STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

（1）单片机最小系统单片机最小系统电路如图所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。

单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。

图单片机最小系统（2）晶振电路（3）复位电路复位是单片机的初始化操作。

其主要功能是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。

除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。

2. ST151光电转速传感器是根据光敏二极管工作原理制造的一种感应接收光强度变化的电子器件，当它发出的光被目标反射或阻断时，则接收器感应出相应的电信号。

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。

小功率直流电机的测速和控制[摘要] 本设计采用两片MCU（AT89S52），完成了小型直流电机转速的采集、计算、显示、键盘设定，并将非均匀采样情况下的增量式积分分离PID控制算法应用于直流电机的PWM调速，实现了对电机转速的测量和控制，解决了通常低采样周期时系统的超调以及PID算法的积分饱和问题。

[关键词]转速PID控制mcu AT89S52 PWM目前见到的许多关于直流电机的测速与控制类文献中，虽然能实现直流电机的无级调速，但还存在一些问题，如无法与计算机直接接口，许多较为复杂的控制算法无法在不增加硬件成本的情况下实现，控制器的人机界面不理想。

总的来讲，控制器的智能化程度不高，可移植性差。

虽然采用PWM芯片来实现电机无级调速的方案成本较低，但当控制器针对不同的应用场合增加多种附加功能时，其灵活性不够，而且反而增加硬件的成本[5]。

还有一些使用PLC控制器或高档处理器芯片（如DSP器件）的文献，它们虽然具有较高的控制性能，但由于这些高档处理器价格过高，需要更多的外围器件，因此也不具备在通常情况下大规模使用的条件。

从发展趋势上看，总体的研究方向是提出质量更高的算法和调速方案，以及在考虑成本要求的前提下选择适合这种算法的核心控制器。

1设计方案论证根据设计任务，要求调速采用PID控制器，因此需要设计一个闭环直流电机控制系统。

该系统采用脉宽调速，使电机速度等于设定值，并且实时显示电极的转速值。

通过对设计功能分解，设计方案论证可以分为：系统结构方案论证，速度测量方案论证，电机驱动方案论证，键盘显示方案论证，PWM软件实现方案论证。

1.1系统结构方案论证方案一：采用一片单片机（AT89S52）完成系统所有测量、控制运算，并输出PWM控制信号。

方案二：采用两片单片机（AT89S52）,其中一片做成PID控制器，专门进行PID运算和PWM 控制信号输出；另一片则系统主芯片，完成电机速度的键盘设定、测量、显示，并向PID控制器提供设定值和测量值，设定PID控制器的控制速度等。

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]。

电气工程及其自动化专业综合设计(论文)小功率直流调速系统设计DESIGN OF SMALL POWER DC SPEED CONTROL SYSTEM学生姓名严昊学生学号20120501145学院名称信电工程学院专业名称电气工程及其自动化指导教师曹言敬、张旭隆2015年12月25日摘要本文对小功率直流调速系统进行了研究与设计。

首先对单闭环直流调速系统进行了实验建模与实验测试，构建了调速系统的系统框图；然后采用频率法为系统设计超前校正装置, 并使用Matlab计算机仿真软件对系统进行了仿真；最后对校正装置进行了电路设计与制作，对系统进行校正，使系统满足了性能指标要求。

其建模、仿真以及校正网络设计方法简单易行,对研究其他种类的控制系统校正网络具有一定的借鉴作用。

关键词：单闭环调速系统；建模；超前校正；MATLAB仿真目录1 绪论 (1)1.1 设计背景 (1)1.1.1 直流调速系统概述 (1)1.2 自动控制原发展历程 (1)1.3 自动控制校正系统 (1)1.3.1 校正的概念 (1)1.3.2 校正的方式 (2)2 设计任务 (3)2.1 设计的详细任务 (3)2.2 设计要求 (3)3 调速系统设计 (4)3.1 单闭环调速系统原理 (4)3.1.1 调速系统原理 (4)3.1.2 控制结构图 (4)3.2 各部件相关参数选择 (4)3.2.1 V-M系统介绍 (4)3.2.2 比例放大器 (5)3.2.3 整流电路：采用三相桥式全控整流 (6)4 调速系统的调速指标 (7)4.1 参数计算 (7)4.1.1 转速控制闭环调速系统的调速指标 (7)4.1.2 闭环调速系统的静特性 (8)4.2比例放大器 (8)4.3 额定励磁下直流电动机参数 (9)4.4 误差分析 (10)5系统部件特性测试 (13)5.1主要设备仪器 (13)5.2功率放大器特性测定 (13)5.3电动机的传递函数 (13)5.4 电动机死区电压Ui测定 (14)5.5 电动机时间常数Tm测定 (14)5.6 电动机传递系数Km测定 (14)6 matlab软件仿真 (15)6.1原系统的闭环阶跃响应 (15)6.2 系统校正设计 (15)6.3 校正后的系统框图 (16)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)1 绪论1.1 设计背景1.1.1 直流调速系统概述从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统、张力控制系统等多种类型，而各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的拖动控制系统。

科信学院课程设计说明（2012/2013学年第二学期）课程名称：单片机应用课程设计简易小直流电机测速专业班级：10级自动化三班学生姓名：师鑫源学号: 100412309指导教师：苗敬利高敬格王巍杨怡君设计周数：两周设计成绩：2013年6月27日摘要.....................1、课程设计目的..........2、课程设计要求........3、课程设计器材..........4、课程设计正文...........4.1 系统分析与实施.....4.2 硬件部分...........4.2.1 STC90C52AD4.2.2 时钟电路设计4.2.3 按键电路设计4.2.4 显示电路设计4.2.5 复位电路设计4.2.6 检测电机转速的电路设计..4.3 系统硬件调试......................4.3.1. 调试方案..................4.3.2. 仿真调试结果...............4.3.3 硬件调试结果................4.4 软件设计.........................4.4.1 软件系统分析................4.4.2 系统软件设计................4.4.3 系统软件实施与调试..........5、课程设计总结.........................6、课程设计经验.........................7、参考文献.............................附录一、protel 软件绘制的工作原理图附录二、P ROTUE软件绘制的仿真图…功能参数介绍摘要10 12 12 12 12 14 14 17 232324 24 .11 13直流电机转速作为直流电机的一项重要技术指标，在各个应用场合都有重要的研究价值，是其他大部分技术参数的计算来源，因此，准确测量直流电动机的转速具有重要的研究意义和理论价值。

直流电机测速摘要设计一种直流电机调速系统，以STC89C52 为控制核心，通过ULN2003 驱动电机，使用ST151 测量转速，实现了按键输入、电机驱动、转速控制、转速显示等功能。

关键词：直流电机, 80C51, ULN2003, 转速控制第一章题目描述直流小电机调速系统：采用单片机、ul n2003 为主要器件，设计直流电机调速系统，实现电机速度开环可调。

要求：1、电机速度分30r /m、60r /m、100r /m共3 档；2、通过按选择速度；3、检测并显示各档速度。

所需器件：实验板（中号）、直流电机、STC89C52、电容（30pFⅹ2、10uF ⅹ2）、数码管（共阳、四位一体）、晶振（12M H z ）、小按键（4 个）、ST151、电阻、发光二极管等。

第二章方案论述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的 PW M波，最终在 U LN2003 的驱动下电机转速发生改变。

通过 ST151 传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。

在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0 作为计数器，计数ST151 产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。

第三章硬件部分设计系统硬件部分包含输入模块、显示模块、控制模块、测速模块等。

在硬件搭建前，先通过Pr ot eus Pr o 7. 5 进行硬件仿真实现。

1. 时钟电路系统采用12M 晶振与两个30pF 电容组成震荡电路，接STC89C52 的 XTAL1 与 XTAL2 引脚，为微控制器提供时钟源2. 按键电路四个按键分别控制电机的不同转速，即控制 PW M波高电平的占空比，以实现电机的速度控制，采用开环控制方法，不是十分精确，但控制简单，易实现，代码编写简单3. 显示部分系统采用4 位共阴极数码管实现转速显示。

数码管的位选端1~4 分别接STC89C52 的P2. 0~P2. 3 管脚，端选段A~G与 D P分别接 STC89C52 的 P0. 0~P0. 7 管脚。

直流电机调速系统课程设计指导书一、实验目的1、通过对KZ－D系统开环机械特性和闭环机械特性的实测及研究，加深对负反应控制的根本原理的理解。

2、掌握操作实际系统的方法和必要参数的测定方法。

3、研究系统各参数间的根本关系及各参数变化对系统的影响。

4、加深比照例积分调节器动态传输特性的认识，了解其在无静差自动控制系统中的作用。

5、通过实践掌握工程实践中常见的双闭环无静差调速系统参数设计计算和ST调试方法。

5 DD03-2电机导轨﹑测速发电机及转速表6 DJ13 直流复励发电机7 DJ15 直流并励电动机8 D42 滑线变阻器串联形式：0.41A，1.8kΩ并联形式：0.82A，900Ω9 数字存储示波器自备10 万用表自备三、实验线路及原理晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。

在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。

实验系统的组成原理图如图5-1所示。

图1-1 实验系统原理图四、实验容(1) 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R,电感值L,s K , 测定直流电动机电势常数C e 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M (2) 转速调节器的调试,电流调节器的调试(3) 设计调速系统。

调速指标为D =10，S <10%；测定系统开环机械特性和∆n nom ，判断能否满足调速指标；如果不能满足，可采用转速负反应；计算及整定比例调节器参数、反应系数；测定闭环系统的机械特性。

(4) 设计及调试双闭环无静差KZ －D 调速系统要求额定转速时S ≤2%，电流超调量σi %<5%，转速起动到额定转速时，超调量σn ed n %<10%，负载扰动恢复时间小于05.s ，电动机过载倍数λ=12.，电流反应系数A V 615.4=β。

摘要本次课程设计基于PWM技术实现了对小功率直流电机的转速调节。

以51系列单片机为控制核心，组成了包括转速调节、转速设置、转速测量和显示等功能的闭环调速系统。

为了实现对转速的灵活控制和高效节能，PWM控制方式配合L298N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。

并在数码管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，以确定加速还是减速，直到两者相等后保持这个速度稳定运行。

随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。

在本设计中编写了调速运算、测速、显示、键盘输入等子程序，充分发挥了直流电机的优良的调速性能。

各部分功能完整，构成了多功能自动化的闭环调速系统。

实测调速效果良好，测速精确，能迅速地调节转速到设定转速稳定运行。

该设计具有元件较少，结构简洁，维护方便，经济实用，和很好的适应性等特点。

关键词单片机；直流斩波；PWMAbstractThe curse design is about low-power DC motor speed regulation based on PWM technology. The MCS-51 series single-chip microcontroller, as the core component, is designated to take charge of the speed adjustment, setting, measurement and display which is necessary for a closed loop system. An excellent solution has been worked out by using PWM technology combined with L298N motor driver IC as a low-power DC motor driver, in order to achieve the flexible speed control and improve energy efficiency. Therein, DC chopper consist of the L298N which contains two H-bridge circuits, PWM signals and DC motors. The PWM signal’s Duty cycle is adjusted by the single-chip Micro-controller. The motor’s speed is measured by an infrared tube and an infrared receiver, and then the result of measurement is compared with the setting value. In this case, the speed can be increased or reduced according to the comparison until the two speeds above come to the same value. In this project, programming is very important to achieve these functions such as the speed regulation, measurement, display, and keyboard input. Bugs and logic faults are corrected when the development of system is finished. Based on the studying above, this system has been proved to be convenient to maintain and easy to operate with a few components and excellent adaptability.Key words MCU PWM Closed Loop Speed Control System DC Chopper目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2本课题研究方法和目标 (1)2调速系统原理 (2)2.2 直流调速主要技术介绍 (2)2.2.1 直流斩波器介绍 (2)2.2.2 PWM调速系统的优点 (3)3方案研究与主要芯片选择 (4)3.1总体方案原理及设计框图 (4)3.2 PWM产生方式 (4)3.3 电机驱动方式 (6)3.4 其他芯片选择 (6)4硬件电路设计 (7)4.1 主要芯片介绍 (7)4.2 电机驱动电路设计 (11)4.3 PWM信号产生电路设计 (12)4.4 电机转速测量电路设计 (13)4.5 显示电路设计 (13)4.6 电源电路设计 (14)4.7 总电路及设计 (15)5软件设计 (16)5.1 部分程序流程图 (16)5.2主要芯片编程操作方式 (16)5.3 部分主要程序功能说明 (17)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论1.1课题背景及意义直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。

一、概述该课程设计是关于直流电动机转速的测量。

转速是电动机极为重要的一个状态参数，一般是指电机转子的每分钟转数，通常用r/min表示。

本次课程设计选用光电测速法，测量电路由光电转换电路，整形电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，时序控制电路和计数、译码、驱动、显示电路构成，电机转速的测量范围为600r/min~30000r/min，测量的相对误差＜1%并用5位LED数码管显示出相应的电机转速。

本次课设需满足以下设计要求：1根据技术指标，设计各部分电路并确定元器件参数；2. 用5位LED数码管显示出相应的电机转速；3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图要规范化）。

二、方案论证本课程设计是设计电机转速测量系统，采用光电测速方案，将转速信号转化为脉冲信号，然后用数字系统内部的时钟来对脉冲信号的频率进行测量，方案中包括光电转换电路，整形电路，闸门电路，晶体振荡电路，分频电路，倍频电路，控制电路和计数、译码、驱动、显示电路。

原理方框图如图1所示：图1电机转速测量系统原理框图在电动机转轴上安装一个圆盘，在圆盘上打6个均匀小孔。

当电动机旋转时光源通过小孔投射到光敏三极管上，就产生了一序列的脉冲信号，光敏三极管产生的脉冲信号频率与电机转速成正比。

脉冲信号经过整形电路转变成方波，再用二倍频电路使整形后的信号频率变为原来的二倍。

再由晶体振荡电路输出的信号经过215分频电路,产生1Hz的基准信号，再经过10分频，便可产生一个0.1Hz的基准信号，该基准信号用来控制闸门电路，把经过倍频的光电转换后的信号计数并显示出来三、电路设计1.光电转换电路在该部分可以用发光元件作为光的发射部分，可以选择发光二极管作发光元件，接收部分则要选择光敏三级管作为接受部件。

其原理是用光敏三极管接收发光二极管通过小孔发射过来的光信号。

在电机的转轴上安装上已打好6个均匀小孔的圆盘，让发光二极管与光敏三极管通过小孔相对，这样电机每转动一周，光线就会相应通过小孔6次，因为光电转换器受光一次就会产生一个脉冲，所以说电机在每转一周后就会相应的产生了6个脉冲。

直流电机调速控制和测速系统设计摘要：直流型的电机得性能在电机结构中有着较好的优势，由于时代的持续进步，与直流电机相关的使用频率也变得更高。

然而，以往的直流电机工作性质与所面临得运转问题息息相关，怎样对转速进行合理管控就变成了直流电机发展和应用期间存在的困难。

而直流电机控制系统的产生，可以较好的处理该方面的情况，不仅能够增强直流电机的平稳程度和精准程度，还可以合理管控直流电机的运行速度，从而达到我国对相关设备的应用标准。

基于此，本文重点分析了直流电机调速控制的方式，进一步对测速系统进行设计，以供相关人员参考。

关键词：直流电机；调速控制；测速系统目前，直流发电机的应用非常广泛，在自动化装备领域中，其内蓄电池内部都配置有相应的直流发电机，保证在断电的情况下起到一定的发电机组的润滑作用。

而直流电动机在启动时，其所用的电流量会增大很多，造成一定的冲击力，这种冲击力会造成一定的影响，比如充电器出现损坏、短路等，这些故障的产生都会使得发电设备无法正常运转。

因此，为了解决我国在有关这方面的控制技术上存在的问题，需要对调速与测速系统进行控制与设计，以此来确保整个电机设备的稳定性与安全性。

1电机调速原理及其实现电机调速原理主要是指对电机两端所存在的电压进行数据上的更改，以此来完成对电机转速的调节工作，对于电机而言，当自身的电压方向出现改变，那么电机的旋转变化发生改变。

而PWM在调速原理方面则是以脉冲信号为主，利用脉冲信号的输出特性来进行传输，并改变原本存在于电机内部空间的脉冲信号，通过间接或速度按钮来完成有关电机电压的更改工作，从而来确保电机的转速能够因此发生改变。

在这一过程中，电机内部的脉冲占比越大，转速也就越慢。

整个电路主要是以H桥为主，为了确保整个驱动电机能够得到有效控制，将三极管进行单片机的引脚安装，将基极部分分别安装，从而来确保当电机处于运行状态时，能够利用垫片机来对其自身的转速内容进行控制。

当脉冲信号输送工作时，另一端会通过开展低电平的模式来进行应用，这时的直流电机会呈现为正转状态，反之亦然。

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: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。

当时基误差小于量化±1 误差一个或两个数量级时,这时测量准确度主要由量化±1 误差来确定。

课程设计说明书单片机原理与接口技术目录第一章理论部分...................................... 错误！未定义书签。

1.1 课题要求与内容................................... 错误！未定义书签。

1.2 系统方案设计..................................... 错误！未定义书签。

1.3 系统硬件的设计 (3)1.4 系统软件设计 (8)第二章实践部分 (9)2.1系统硬件仿真调试 (9)2.2设计总结 (10)第三章附录 (11)第一章 理论部分1.1 课题名称及要求设计课题名称：小直流电机调速实验设计目的：掌握单片机数控直流电机的速度设计要求：利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节1.2 系统方案设计（1）总体方案设计直流电机调速原理：根据KVL 方程：电机转速n=(Ua-IaRa)/Ca ￠,其中，对于极对数p ，匝数为N ，电枢支路数为a 的电机来说：电机常数Ca=pN/60a,意味着电机确定后，该值是不变的。

而在Ua-IaRa 中，由于Ra 仅为绕组电阻，导致IaRa 非常小，所以Ua-IaRa 约等于Ua 。

由此可见我们改变电枢电压时，转速n 即可随之改变。

图3-1所示电枢电压为a,电枢电流为a I ，电枢电阻为a R ,电机常数Ca ，励磁磁通量是￠。

所以直流电动机的转速与施加于电动机两端的电压大小有关。

本系统用DAC0832控制输出到直流电动机的电压的方法来控制电动机的转速。

（2）直流电机调速方案下面作为控制直流电机的转速的方案做比较：方案一：通过控制直流电机的电枢电压调速（即本实验所采用的方案），对于小容量的电机，当要求转速不太精确的情况下，采用控制直流电机的电枢输入电压或电流是一种十分方便而竞经济的方法，输入电压（电流）容易控制而又容易得到，所以采用本方案。