基于单片机的PWM直流电机调速系统设计论文(附电路图、程序清单)

课程设计(论文)题目名称直流电机PWM调速器设计课程名称单片机原理及应用学生姓名学号03系、专业信息工程系、信息类指导教师2020年4 月30 日目录摘要 (Ⅰ)1任务及要求 (1)设计任务 (1)设计要求 (1)2设计思想 (6)硬件设计思想 (6)软件设计思想 (6)3电路原理与电路图 (12)4流程图与算法描述 (26)流程图 (27)算法描述 (29)5部份模块电路设计 (30)部份模块电路仿真 (30)6测试分析 (30)7课程设计总结 (33)参考文献 (38)附录（源程序清单） (33)摘要本课题是对直流电机PWM调速器设计的研究，要紧实现对电动机的操纵。

因此在设计中，对直流调速的原理，直流调速操纵方式及调速特性，PWM大体原理及实现方式进行了全面论述。

为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个操纵系统的操纵电路的核心部份，配以各类显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。

采纳带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序操纵下，不断给光电隔离电路发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正反转操纵.在设计中，采纳PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。

设计的整个操纵系统，在硬件结构上采纳了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳固性和靠得住性，使整个系统的性能取得提高。

关键词：AT89C51单片机； PWM调速；正反转操纵1任务及要求设计任务采纳AT89C51单片机，LED数码管显示部件，人机交互接口采纳独立式键盘，L298电机驱动电路。

该直流电机PWM调速器能实现电机正转，反转，停止，并能实时显示转动的圈数。

设计要求1.设计出硬件电路；2.设计出软件编程方式，并写出源代码；3.用PROTEUS进行仿真；4.论文格式要符合学院的统一规定，结构要合符逻辑，表达要得体。

论文题目：基于单片机的直流电机调速系统设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。

文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。

此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。

另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到AD转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。

在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。

关键词：PWM信号，测速发电机，PI运算The Design of Direct Current Motor speedRegulation System Based On SCMChenliSchool of Information and EngineeringAbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and目录1. 引言 (1)1.1开发背景 (1)1.2选题的目的和意义 (1)1.3研究方法 (2)2. 总体设计概述 (2)2.1总体硬件电路设计 (2)2.1.1系统总体设计框图 (2)2.1.2 8051单片机简介 (3)2.1.3单片机系统中所用其他芯片选型 (4)2.2PWM信号发生电路设计 (7)2.2.1 PWM的基本原理 (7)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (8)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (9)2.3功率放大驱动电路设计 (10)2.3.1芯片IR2110性能及特点 (10)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (11)2.4主电路设计 (11)2.4.1 延时保护电路 (11)2.4.2 主电路 (11)2.4.3 输出电压波形 (13)2.4.4系统总体电路图 (14)2.5测速发电机 (15)2.6滤波电路 (15)2.7AD转换 (15)2.7.1芯片选型 (15)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (16)3.系统软件部分的设计 (16)3.1PI 转速调节器原理图及参数计算 (16)3.2系统中的部分程序设计 (17)3.2.1主程序设计 (17)3.2.2 PI控制算法子程序设计 (18)4. 系统调试 (19)4.1软件调试 (19)4.2系统仿真 (20)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)附录 (23)1. 引言1.1开发背景现代工业生产中，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。

基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计第一章:前言1.1前言：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。

近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。

采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。

而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。

并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。

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。

1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：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。

示数码管显PWM单片机按键控制电机驱动基于单片机的直流电机PWM调速控制系统的设计键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。

目录1系统的方案设计 (1)1.1方案的分析 (1)1.2方案的制定 (2)2硬件的设计 (3)2.1单片机主电路的设计 (3)2.2数码管显示部分 (3)2.3L298N调制电动机电路 (5)2.4单片机驱动L298N模块 (6)3 软件设计 (7)3.1操作键盘设计 (7)3.2转速显示设计 (8)3.3PMW调制 (9)4 仿真截图 (10)4.1电机的正转工作状态 (10)4.2电机的反转工作状态 (11)5设计的体会 (12)参考文献资料 (13)附录 (14)仿真图 (14)原程序代码 (15)1系统的方案设计1.1方案的分析本课题以单片机为控制核心，用PMW控制技术实现对直流电机的速度及转向进行控制。

从而实现在数码管上显示当前转速，分别用按键进行加、减速及正反转控制。

单片机的选取：按单片机机器字长可分为：4位（很少用），8位，16位，32位。

按单片机内核可分为：MCS51、A VR、PIC、MSP、HT、ARM等等。

按单片机厂家分就更多了，MCS51内核的厂家就有多种：如SST、Atmel、STC、winbond等。

由于8位单片机的广泛应用场合及其不错的性性，一直受到小型电路解决方案的首选芯片，本方案采用ATMEL公司的AT89C51芯片做为驱动电机的核心电路模块，其性能足以扩展控制一个电机，而且该单片机支持在线编程并提供上千次的擦写功能。

并以低廉的价格普及于当今市场中。

数码管的选取，数码管分为单个数码管和多个数码管集成在一起。

由于考虑到电机转速能够达到很高，采用多个数码管集成在一起的比较省线，通过扫描动态显示数码管能够节省I./O接口，采用这种方式比较适合。

关于PMW波，PWM（Pulse Width Modulation）——脉冲宽度调制，简称脉宽调制，是一种最初用语无线电通信的信号调制技术，后来在控制领域中（比如电机调速）也得到了很好的应用，于是形成了独特的PWM控制技术。

PWM控制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，广泛应用在功率控制与变换的许多领域中。

基于C51单片机的直流电机PWM调速控制--SQ这是最近一阶段自己学习所获，现分享与大家。

这里采用A T89C52单片机做主控制芯片，实现两路直流电机的PWM调速控制，另外还可以实现转向、显示运行时间、显示档位等注：考虑小直流电机自身因素，调速范围仅设有四级电路原理图：C语言程序源代码：/******************** 硬件资源分配*********************/数码管：显示电机状态（启停、正反、速度）、运行时间、是否转弯按键：K4 启动/暂停K3 正反转/转弯允许K2 加速/左转/运行时间清零K1 减速/右转/停止定时器：T0 数码管动态显示，输出PWMT1 运行时间记录********************************************************//*******主程序文件PWM.c******/#include <reg52.h>#include "Afx.h"#include "Config.c"#define CIRCLE 5 //脉冲周期//按键定义uchar key,key_tmp=0, _key_tmp=0;//显示定义uchar LedState=0xF0; //LED显示标志，0xF0不显示，Ox00显示uchar code LED_code_d[4]={0xe0,0xd0,0xb0,0x70}; //分别选通1、2、3、4位uchar dispbuf[4]={0,0,0,0}; //待显示数组uchar dispbitcnt=0; //选通、显示的位uchar mstcnt=0;uchar Centi_s=0,Sec=0,Min=0; //分、秒、1%秒//程序运行状态标志bit MotState=0; //电机启停标志bit DirState=0; //方向标志0前，1后uchar State1=-1;uchar State2=-1;uchar State3=0;uchar State4=-1;uchar LSpeed=0;uchar RSpeed=0;//其他uint RunTime=0;uint RTime_cnt=0;uint LWidth;uint RWidth; //脉宽uint Widcnt=1;uint Dispcnt;//函数声明void key_scan(void);void DisBuf(void);void K4(void);void K3(void);void K2(void);void K1(void);void disp( uchar H, uchar n );void main(void){P1|=0xF0;EA=1;ET0=1;ET1=1;TMOD=0x11;TH0=0xFC;TL0=0x66; //T0,1ms定时初值TH1=0xDB;TL1=0xFF; //T1,10ms定时初值TR0=1;Widcnt=1;while(1){key_scan();switch(key){case 0x80: K1(); break;case 0x40: K2(); break;case 0x20: K3(); break;case 0x10: K4(); break;default:break;}key=0;DisBuf();LWidth=LSpeed;RWidth=RSpeed;}}//按键扫描**模拟触发器防抖void key_scan(void){key_tmp=(~P3)&0xf0;if(key_tmp&&!_key_tmp) //有键按下{key=(~P3)&0xf0;}_key_tmp=key_tmp ;}//按键功能处理/逻辑控制void K4(void){if(State4==-1){State4=1;TR1=1;dispbuf[3]=1;LedState=0x00; //打开LEDMotState=1; //打开电机LSpeed=1;RSpeed=1; //初速设为1}else if(State4==1){State4=0;TR1=0;MotState=0; //关闭电机}else if(State4==0){MotState=1;if(State3==0){State4=1;TR1=1;}else if(State3==1){LSpeed=2;RSpeed=2;}}}void K3(void){if(State4==1)DirState=!DirState;if(State4==0){if(State3==0){State3=1; //可以转向标志1可以，0不可以TR1=1;dispbuf[3]=9;MotState=1;LSpeed=2;RSpeed=2;}else if(State3==1){State3=0;TR1=0;dispbuf[3]=0;MotState=0;}}}void K2(void){if(State4==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){LSpeed++;RSpeed++;}else if(State4==0){if(State3==0){//State4=-1;//LedState=0xF0;MotState=0;Sec=0;Min=0;}else if(State3==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){//TurnState=0;LSpeed=2;RSpeed++;}}}void K1(void){if(State4==1&&LSpeed>1&&RSpeed>1){LSpeed--;RSpeed--;}else if(State4==0){if(State3==0){State4=-1;LedState=0xF0;MotState=0;}else if(State3==1&&LSpeed<4&&RSpeed<4){//TurnState=1;LSpeed++;RSpeed=2;}}}//显示预处理void DisBuf(void){if(RTime_cnt==100){Sec++;RTime_cnt=0;}if(Sec==60){Min++;Sec=0;}if(State4==1){dispbuf[0]=Sec%10;dispbuf[1]=Sec/10;dispbuf[2]=Min;if(!DirState) //正转dispbuf[3]=LSpeed;if(DirState) //反转dispbuf[3]=LSpeed+4;}if(State4==0){if(State3==0){dispbuf[0]=Sec%10;dispbuf[1]=Sec/10;dispbuf[2]=Min;dispbuf[3]=0;}if(State3==1){dispbuf[0]=RSpeed;dispbuf[1]=LSpeed;dispbuf[2]=Min;dispbuf[3]=9;}}}//LED驱动void disp( uchar H, uchar n ){P1=n;P1|=LedState ;P1|=LED_code_d[H];}//T0中断**显示/方波输出void Time_0() interrupt 1{TH0=0xFC;TL0=0x66;Widcnt++;Dispcnt++;//电机驱动/方波输出if(Widcnt>CIRCLE){Widcnt=1;}if(Widcnt<=LWidth)LMot_P=!DirState&&MotState;elseLMot_P=DirState&&MotState;LMot_M=DirState&&MotState;if(Widcnt<=RWidth)RMot_P=!DirState&&MotState;elseRMot_P=DirState&&MotState;RMot_M=DirState&&MotState;//显示if(Dispcnt==5){disp(dispbitcnt,dispbuf[dispbitcnt]);dispbitcnt++;if(dispbitcnt==4){dispbitcnt=0;}Dispcnt=0;}}//T1中断**运行时间void Time_1() interrupt 3{TH1=0xDB;TL1=0xFF;RTime_cnt++;}/******配置文件Afx.h******/#ifndef _AFX_#define _AFX_typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;typedef unsigned long ulong;#endif/******IO配置文件Config.c******/#ifndef _Config_#define _Config_#include "Afx.h"#include <reg52.h>//显示定义sbit led=P3^2;//电机引脚定义sbit LMot_P=P2^2; sbit LMot_M=P2^3; sbit RMot_P=P2^0; sbit RMot_M=P2^1;#endif。

第一章:前言1.1前言：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。

近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。

采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。

而用PWM技术后，避免上述的缺点，实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。

并且PWM调速系统开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好；同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济好等特点。

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。

1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1)直流电机的正转；2)直流电机的反转；3)直流电机的加速；4)直流电机的减速；5)直流电机的转速在数码管上显示；6)直流电机的启动；7)直流电机的停止；第二章：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。

键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电路，实现电动机转向与转速的控制。

基于单片机的PWM直流调速系统设计摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义.长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位。

基于单片机的直流电机调速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。

系统的稳定性好，可靠性高。

直流电动机具有优良的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速。

在轧钢机、矿井卷机、挖掘机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等领域中得到广泛应用。

本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以AT89C52单片机为核心，以2A、1000r/min小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现速度、电流反馈双闭环。

采用PID控制算法，调节PWM占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。

用4*3键盘输入有关控制信号及参数，可以实现电机的启制动、正反转、速度调节。

并在4位LED上实时显示输入参数及动态转速。

关键词：单片机、直流电机、PWM、PIDBased on SCM PWM dc speed control system designAbstractWith the progress of The Times and the development of science and technology, motor speed system in agricultural production, transportation and daily life plays a more and more important role in motor speed, therefore, the research has positive significance. For a long time, have been widely applied in dc motor control system, and has been inhabited areas in speed dominant. Based on SCM dc motor speed control system of high degree of standardization of hardware circuit, low cost, and the temperature drift. Device, The control software to logic and complex operation. The system has good stability and reliability. Dc motor with excellent, braking performance, and in a wide range smooth speed. In the mill, mine machine, excavator, metal cutting machine, paper machine, high-level elevator is widely used in the fields.The design is based on single chip microcomputer control system of dc motor control PWM, by AT89C52 singlechip system, and 1000r/min small double-a dc motor to control, L298N H bridge to drive chip realize speed, double loop current feedback. PID control algorithm, regulate and control PWM occupies emptiescompared to achieve both voltage motor speed. Use 4 * 3 keyboard input signal and the relevant control parameters, can realize the rev brake motor speed regulation, and positive &negative. And in four LED on real-time display input parameters and dynamic speed.Keywords：monolithic integrated circuits, a direct motor，PWM，PID目录基于单片机的PWM直流调速系统设计 (I)摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题功能 (1)第二章系统硬件电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1 系统总体设计框图 (2)2.1.2单片机的选择及其简介 (2)2.1.3 其他芯片简介 (6)2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.1 PWM的基本原理 (18)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (20)2.2.3 H桥芯片的工作原理 (21)2.3 主电路设计 (24)2.4 转速和电流的测量 (24)2.5 AD转换 (26)2.6显示与键盘电路 (26)第三章系统软件程序的设计 (27)3.1 PID控制算法原理及流程图 (27)3.2 系统部分程序的设计 (29)3.2.1 单片机资源分配 (29)3.2.2 程序流程图 (30)结论 (32)参考文献 (34)附录................................................................................................ 错误!未定义书签。

基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统一、概述随着现代工业技术的不断发展，直流电机因其良好的调速性能和控制精度，在工业自动化、机器人、航空航天等领域得到了广泛的应用。

PWM（脉宽调制）技术作为一种高效的电机调速方法，能够有效地控制直流电机的速度和方向。

本文旨在介绍一种基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统，通过单片机实现对直流电机的精确控制。

该系统以MC51单片机为核心控制器，利用其强大的运算能力和丰富的外设接口，实现对直流电机的PWM调速控制。

系统通过采集电机的实时转速信息，结合用户设定的目标转速，利用PWM信号调整电机的输入电压，从而实现对电机转速的精确控制。

系统还具备过流、过压等保护功能，确保电机在安全可靠的环境下运行。

基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点，适用于各种需要精确控制直流电机转速的场合。

通过本系统的研究与应用，可以进一步提高工业自动化水平，推动相关产业的发展。

1. 直流电机PWM调速系统的研究背景与意义直流电动机作为最早出现的电动机类型，长期以来在调速控制领域占据着统治地位。

其良好的线性调速特性、简单的控制性能、高效的能量转换效率以及优异的动态特性，使得直流电动机在各种应用场景中得到了广泛的应用。

特别是在对调速性能要求较高的场合，如电力牵引、轧钢机、起重设备等，直流电动机更是发挥了不可替代的作用。

随着科学技术的不断进步和工业应用需求的日益复杂，传统的直流电机调速方式已经难以满足现代工业生产的需求。

传统的调速方法往往存在调速精度不高、调速范围有限、能耗较大等问题，严重制约了直流电动机在更多领域的应用。

为了解决这些问题，PWM（脉冲宽度调制）调速技术应运而生。

PWM技术利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，具有控制简单、灵活和动态响应好的优点。

通过将PWM技术应用于直流电机调速系统，可以实现对电机转速的精确控制，提高调速精度和调速范围，同时降低能耗，提高系统的稳定性和可靠性。

毕业设计（论文）-单片机控制的PWM直流电机调速系统设计毕业设计(论文)单片机控制的PWM直流电机调速系统设计摘要直流电机是人类最早发明和应用的一种电机。

随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域。

并且在各类机电系统中，由于直流电机具有良好的启动、制动和调速性能，直流电机调速系统已广泛应用于工业、航天领域的各个方面，最常用的直流技术是脉宽调制(PWM)直流调速技术，具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点。

而利用计算机数字控制也成了直流调速的一种手段，数字控制系统硬件电路的标准化程度高，控制软件能够进行复杂运算，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。

本设计主要介绍了使用微控制器AT89S51的直流电机调速系统。

论文主要介绍了直流电机调速系统的意义、基于单片机控制的PWM直流电机调速方法和PWM基本工作原理以及实现方法，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。

主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机，将数据传输给单片机并产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298对小型直流电机进行控制。

本设计还附加了由霍尔开关CS3020、AT89S51单片机、74LS47七段数码管译码芯片和四位LED构成转速检测显示电路。

通过按键的调试可以实现控制直流电机启动、停止、方向和速度。

设计的整个系统，采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的可靠性和稳定性。

最后在软件方面，介绍了主程序、键盘扫描子程序、PWM信号发生程序、测速子程序和显示子程序的编写思路以及具体的程序实现。

关键词单片机AT89S51;直流电机;脉宽调制;转速检测I毕业设计(论文)The Design of PWM Controlled DC Motor SpeedControl System Based On Single ChipAbstractThe DC motor is a kind of motors which was the first invented and applied by human. Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has been already made widely available to our life, work, research, each realm. In all kinds of mechanical of speed, due to the DC motor has a good start, brake and the performance of speed, DC motor control system has been widely used in industry, space flight, most commonly used DC speed control technology is a pulse width modulation (PWM) DC speed control technology, which has a high precision, fast response time, high speed range and width of the low loss. The use of computer digital control has become a kind of method of DC speed control system, the hardware circuit of a high degree of standardization, control software to carry out complex operation can be realized,different from the general linear optimization and adjustment of the adaptive, nonlinear, intelligent control low.A speed governing system of DC motor by using AT89S51microcontroller is mainly introduced in my design. This paper introducesthe significance of a speed governing system of DC motor, a kind of method of DC motor speed modification, based on PWM theory by the SCM, the basic theory and the way to implement. Through the computation achieves the precise velocity modulation again to the duty factor the goal. The main circuit is adopted four keypads to control AT89S51 mainly, convey data to AT89S51 produce the signal of Pulse Width Modulation and then, control the DC motor through the electrical machinery L298. This design still is added the circuit of rotational speed measuring and showing formed by CS3020 Hall’sswitch, AT89S51, 74LS47, and four LED. Through the adjustment of the button can control effectively the DC motor of the start and stop, direction and speed. The designII毕业设计(论文)of the whole system has been used the massive integrated circuit module, which can be used to simplify the hardware electric circuit greatly, improve the system reliability, stability.Finally in the software, the main routine, keyboard scan subroutine, PWM signal producing subroutine, velocity measurement subroutine and the demonstration subroutine compilation as well as the specific program are introduced.Keywords SCM AT89S51; DC motor; PWM; Measurement of rotating speed III毕业设计(论文)目录第1章绪论 ..................................................................... .........................................................................11.1 课题研究的背景 ..................................................................... ................................................... 1 1.2 课题研究的目的及意义 ..................................................................... ....................................... 1 1.3 国内外电机控制的研究现状及发展 ..................................................................... ................... 2 1.4 PWM变频调速发展前景 ..................................................................... . (4)1.4.1 异步电动机的调速方法 ..................................................................... . (4)1.4.2 同步电动机的调速方法 ..................................................................... . (5)1.4.3 PWM变频调速 ............................................................................................................... 51.5 课题研究内容及目标 ..................................................................... ........................................... 6 1.6 本章小结...................................................................... .. (7)第2章直流电机调速系统设计 ..................................................................... ......................................... 8 2.1 系统总体方案设计 ..................................................................... .. (8)2.1.1 设计思路 ..................................................................... . (8)2.1.2 总体方案比较与选择 ..................................................................... .. (8)2.1.3 电机调速控制模块方案比较与选择 ..................................................................... .. (9)2.2 基本原理分析 ..................................................................... .. (10)2.2.1 直流电机的调速原理 ..................................................................... (10)2.2.2 直流电机PWM调速原理 ..................................................................... . (11)2.2.3 霍尔效应和原理简介 ..................................................................... .............................. 12 2.3 系统各模块方案的比较与选择 ..................................................................... . (13)2.3.1 键盘的选择 ..................................................................... . (13)2.3.2 显示方式的选择 ..................................................................... .. (14)2.3.3 电机驱动芯片的选择 ..................................................................... (15)2.3.4 测速传感器的选择 ..................................................................... .................................. 16 2.4 系统硬件组成 .......................................................................................................................... 17 2.5 本章小结...................................................................... (17)第3章硬件系统设计 ..................................................................... . (18)3.1 AT89S51单片机特性及管脚说明 ..................................................................... ...................... 183.2 直流电源部分 ..................................................................... ..................................................... 20 3.3 PWM波形发生原理 ..................................................................... ........................................... 21 3.4 电机驱动电路 ..................................................................... ..................................................... 21 3.5 键盘部分...................................................................... (24)3.6 LED显示部分 ..................................................................... ..................................................... 24 3.7 测速部分...................................................................... (25)3.8 复位电路和时钟电路 ..................................................................... ......................................... 27 3.9 整体电路设计 ..................................................................... ..................................................... 28 3.10 本章小结 ..................................................................... .. (28)第4章软件系统的论述 ..................................................................... ................................................... 29 4.1 主程序...................................................................... . (29)IV毕业设计(论文)4.2 键盘扫描子程序 ..................................................................... . (29)4.3 PWM信号发生程序 ..................................................................... . (31)4.4 测速子程序 ..................................................................... (32)4.5 显示子程序 ..................................................................... (34)4.6 本章小结...................................................................... (35)结论 ..................................................................... ........................................................................ (36)致谢 ..................................................................... ........................................................................ (37)参考文献 ..................................................................... .. (38)附录A 译文 ..................................................................... (39)一种用于CMOS集成宽量程的电阻式气敏传感器的高精度温度控制系统 (39)附录B 外文原文 ..................................................................... . (57)附录C 硬件电路原理图 ..................................................................... ................................................. 73 附录D PCB版图及PCB预览图 ..................................................................... ................................... 74 附录E 立体电路图 ..................................................................... (75)附录F 程序清单...................................................................... . (76)V毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题研究的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、机械、化工、航空等领域中。

学校代码： 11059学号：0905074010Hefei University毕业论文（设计）BACHELOR DISS ERT A TIO N论文题目：基于单片机的直流电机PWM调速系统学位类别：工学学士学科专业：自动化作者姓名：马明全导师姓名：台德艺完成时间：2013年5月25日单片机控制的PWM直流电机调速系统设计中文摘要脉宽调制（PWM）具有调速精度高，响应速度快，调速范围宽和损耗低的特点，逐渐成为直流电机控制的主流技术，并获得了广泛应用。

本系统采用STC89C52单片机作为系统的中央处理器，采用红外光电耦合器测量电动机的转速，用矩阵键盘实现直流电机的速度设定及启动、停止、方向和加减速度的控制，采用QC12864液晶显示屏幕实现电机实时转速、设定转速及转动状态的显示。

经测试：系统稳定、灵活，调速范围为500-2000转/每分，PWM波调整步长为1，对应的电机转速的调整步长为10r/min。

关键词: 直流电机; 调速；STC89C52；PWMThe Design of PWM Controlled DC Motor Speed Control System BasedOn Single ChipABSTRACTPulse Width Modulation (PWM) with high precision speed control,, fast response, wide speed range and low loss characteristics, has become the mainstream technology to DC motor control ,and access to a wide range of applications.The system used STC89C52 microcontroller as the system's central processor, using infrared optocouplers to measure the motor speed, when Matrix keyboard DC motor speed setting and start, stop, direction and control of acceleration and deceleration, using QC12864 LCD screen to achieve real-time speed of the motor, set the speed and rotational state of the display. Tested: the system Stable, flexible, speed range of 500-2000rev/minute, PWM wave adjustment in steps of 1, the corresponding adjustment of the motor speed in steps of 10rev/minute.Keyword: DC Motor; governor; STC89C52; PWM目录第一章前言 (1)1.1课题选择的背景 (1)1.2课题选择的意义 (1)1.3国内外发展现状 (2)1.4PWM变频调速发展前景 (3)1.5课题研究内容及目标 (3)1.6本章小结 (3)第二章系统总体方案设计 (4)2.1设计的任务和要求 (4)2.2系统分析与选择 (4)2.2.1 控制器模块 (4)2.2.2 显示模块的分析与选择 (4)2.2.3 测速传感器的分析与选择 (4)2.2.4 PWM实现方案论证 (5)2.2.5 键盘的方案分析与选择 (6)2.2.6 输入输出通道的分析 (7)2.2.7 驱动模块的分析与选择 (7)2.3系统硬件组成及各模块功能 (7)2.4本章小结 (9)第三章系统硬件设计 (10)3.1CPU主控制模块 (10)3.2电源电路 (12)3.3H桥驱动电路 (13)3.4键盘部分 (14)3.5电机测速电路的设计 (15)3.6显示模块 (15)3.7整体电路设计 (17)3.8本章小结 (17)第四章系统软件设计 (18)4.1主程序 (18)4.2键盘扫描子程序 (19)4.3PWM信号发生程序 (21)4.4测速子程序 (22)4.5显示子程序 (23)4.6本章小结 (24)第五章系统调试与分析 (25)5.1软件调试 (25)5.2仿真软件调试 (26)5.3硬件调试 (29)5.4调试故障及原因分析 (29)5.5本章小结 (30)总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)附录A系统原理图 (34)附录B系统实物图 (35)附录C部分程序 (36)第一章前言1.1 课题选择的背景直流电机是最常见的一种电机，它已经广泛应用于交通、化工、航空、机械等领域中。

技术与应用APPLICATION编辑 陈姝宇3.满足磨工教学对于实践的要求磨工教学强调了对理论的概念形象化认知和逻辑能力的培养。

学生必须对机床、零件、刀具、砂轮有具体的认识，才能构建出清晰的学习思维，使学习对象更加模型化。

若进行实践的培训，概念性的认知无法转化成实际能力，无法建立操作思维。

四、实操在磨工教学中的应用1.实操在磨工教学中的应用方法实际操作在磨工教学中要以理论为基础，实际操作为重点，理论与实际操作并重设计教学，实现工学结合，实现学生综合素质的提升。

理论知识是学习的基础。

在磨工教学课程开始之初，注重理论的教学。

根据技术要求，从概念、公式和计算等理论着手，帮助学生掌握理论原理和方法，了解学习的核心，夯实学习的基础。

首先应将实际操作作为提升。

在进行了初步的理论教学之后，学生对理论并未形成形象化、具体化的概念，因此在初级理论学习之后要进行一定程度的实际操作训练。

这一阶段的训练是将书本的理论知识、陌生的零件、机械转为鲜活的实物，让学生形成具体的概念。

这一阶段从职业素质、工作任务完成、生产岗位实训等方面开展。

安排学生贴近岗位实际要求，完成一定技术程度的岗位任务，进而有针对性地开展下一部分的学习。

同时要对理论进行再学习。

这一阶段中，学生通过对岗位的初步了解和理论的初步学习，已经产生了初步的技术认知。

让学生带着问题去学习，了解到自己的不足，由于直流调速系统带载启动性能好，转矩大，调速范围广，静差率小，稳定性强以及具有良好的动态性能，在相当长的时期内，国内高性能的调速系统大多采用了直流调速系统。

早期直流调速系统由许多模拟分立元件组成，因元件的不稳定性，噪声的干扰等因素，使得系统的精度和稳定性较差。

但随着计算机控制技术的发展，直流调速系统进入一个数字化的新时代。

一、PWM 调速原理如图1a 所示，在电路中，按照一定频率接通、关断半导体器件VT，电动机电枢得到斩波电压，如图1b 所示。

通过调整电压的“占空比”来调整平均输出电压Ud，从而有针对性的证实自己的理论，从基础方面加强学习。

基于单片机的直流电动机PWM调速系统设计目录1 引言 (1)2 直流PWM 调速系统的工作原理 (1)3 直流电机PWM 调速系统的硬件组成 (2)4 设计方案1 (3)4.1 主控电路设计 (3)4.1.1 P89V51RD2概述 (3)4.1.2 特性 (3)4.1.3 用到的功能 (4)4.1.3.1 脉宽调节模式 (4)4.1.3.2 16位软件定时器模式 (4)4.1.3.3 定时器/计数器0和1 (4)4.1.4 电路设计 (5)4.2 键盘接口和显示电路设计 (5)4.2.1 ZLG7290模块简介 (5)4.2.1.1 特点 (5)4.2.1.2 采用24 引脚封装引脚图 (6)4.2.2 电路设计 (7)4.3 驱动电路设计 (8)4.3.1 L298简介 (8)4.3.2L298N的逻辑功能 (8)4.3.3 L298内部结构图 (9)4.3.4 电路设计 (10)4.4 其他电路设计 (10)4.4.1 单片机程序下载电路 (10)4.4.2 电源电路 (11)4.4.3 复位电路 (11)4.5 总体电路图 (12)5 系统调速程序设计 (14)5.1 编程软件 (14)5.2 编程模块 (14)5.2.1 中断程序部分 (14)5.2.2 键盘部分和显示部分 (14)5.3 程序框图 (14)5.3.1 定时器中断程序框图 (14)5.3.2 键盘和显示模块流程图 (15)5.4 实现功能 (16)6 设计方案2 (16)6.1 电路设计 (16)6.2 程序框图 (18)7 操作说明 (18)8 小结 (18)9 致谢 (19)10 参考文献 (19)基于单片机的直流电动机PWM 调速系统设计摘要：本文根据降压斩波电路原理，结合在实际中的应用，从原理设计上实现了直流PWM 调速系统，根据可行性，论文提出了两种方案思想，方案1为一个开环系统，调节占空比，进而改变U0的大小，即电动机端电压的大小，于是改变电动机的转速，达到调速的目的，通过键盘输入转速给定，查表计算对应占空比。

毕业设计（论文）题目：利用单片机控制的直流电机转速系统的设计班级：XX姓名：XZ指导教师：XX说明：8051毕业设计任务书7 (3)一、设计题目 (3)第1章绪论 (5)1.1利用单片机控制的直流电机转速系统设计目的和意义 (5)1.1.1选题的目的和意义 (5)1.1.2国内外研究现状简述： (5)1.1.3毕业设计（论文）所采用的研究方法和手段： (5)1.2利用单片机控制的直流电机转速系统的设计设计项目发展 (6)1.3利用单片机控制的直流电机转速系统的设计原理 (6)第2章系统硬件电路的设计 (8)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (9)2.1．1 系统总体设计框图 (9)2.1.2 8051单片机简介 (9)2.1.3 单片机系统中所用其它芯片简介 (11)2.1.4 8051单片机扩展电路及分析 (15)2.2 PWM信号发生电路设计 (17)2.2.1 PWM的基本原理 (17)2.2.2 PWM信号发生电路设计 (18)2.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理 (19)2.3 功率放大驱动电路设计 (22)2.3.1 芯片IR2110性能及特点 (22)2.3.2 IR2110的引脚图以及功能 (23)2.4 主电路设计 (25)2.4.1 延时保护电路 (25)2.4.2 主电路 (25)2.4.3 输出电压波形 (28)2.5 测速发电机 (28)2.6 滤波电路 (29)2.7 A/D转换 (29)1.7.1 芯片ADC0809介绍 (29)2.7.2 ADC0809的引脚及其功能 (29)第3章.直流调速系统 (30)3.1 直流调速系统概述 (31)3.2单闭环直流调速系统 (31)3.3开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 (33)第4章利用单片机控制的直流电机转速系统的设计 (35)4.1系统软件部分的设计 (35)4.1.1 PI 转速调节器原理图及参数计算 (35)4.2 控制电路设计 (36)4.2.1 单片机资源分配 (36)4.2.2 程序流程图 (40)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)毕业设计任务书7一、设计题目利用单片机控制的直流电机转速系统的设计二、设计要求设计一个用单片机实现对直流电机转速控制系统。