基于数据分析的单片机的直流电动机正反转控制

L298N控制直流电机正反转一、概述在现代工业自动化和机械设备中，直流电机因其控制简单、响应迅速等特点而被广泛应用。

直流电机的控制并非一件简单的事情，特别是要实现其正反转功能，就需要一种可靠的电机驱动器。

L298N是一款常用的电机驱动器模块，它基于H桥驱动电路，可以有效地控制直流电机的正反转，并且具备过载保护和使能控制功能，使得电机控制更为安全、可靠。

L298N模块内部集成了两个H桥驱动电路，可以同时驱动两个直流电机，且每个电机的驱动电流可达2A，使得它适用于驱动大多数中小型的直流电机。

L298N模块的控制逻辑简单明了，只需通过控制其输入逻辑电平，即可实现电机的正反转、停止等功能。

掌握L298N 模块的使用方法，对于熟悉和掌握直流电机的控制具有重要的意义。

在接下来的内容中，我们将详细介绍L298N模块的工作原理、控制逻辑、驱动电路连接方法以及在实际应用中的使用技巧，以帮助读者更好地理解和应用L298N模块，实现直流电机的正反转控制。

1. 简述直流电机在工业和生活中的重要性直流电机，作为一种重要的电能转换和传动设备，在工业和生活中发挥着至关重要的作用。

它们广泛应用于各种机械设备中，成为驱动各种工业设备和家用电器运行的核心动力源。

在工业领域，直流电机的重要性无可替代。

它们被广泛应用于各种生产线上的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、传送带等。

这些设备需要稳定、可靠的动力源来驱动，而直流电机正好满足这些需求。

它们具有高效、稳定、易于控制等优点，能够实现精确的速度和位置控制，从而提高生产效率和产品质量。

直流电机还在交通运输领域发挥着重要作用。

例如，电动汽车、电动火车、无人机等新型交通工具都采用了直流电机作为动力源。

这些交通工具需要高效、环保的动力系统来驱动，而直流电机正是满足这些需求的理想选择。

在生活中，直流电机也无处不在。

它们被广泛应用于各种家用电器中，如电扇、吸尘器、洗衣机、冰箱、空调等。

这些家电需要稳定、可靠的动力源来运行，而直流电机正是这些家电的核心动力源。

51单片机直流电机正反转程序在工业自动化、机器人、电子设备等领域，直流电机是一种常见的电动机。

直流电机具有结构简单、转速范围广、转矩大、控制方便等优点，因此被广泛应用。

在直流电机的控制中，正反转是一种常见的操作。

本文将介绍如何使用51单片机控制直流电机的正反转。

1. 直流电机的原理直流电机是一种将电能转化为机械能的电动机。

它的基本结构由定子、转子、电刷和电枢组成。

当电枢通电时，电枢内部会产生磁场，与定子磁场相互作用，从而产生转矩，使转子转动。

电刷则用来改变电极的极性，使电极的磁场方向与定子磁场方向相互作用，从而使电机正反转。

2. 51单片机控制直流电机的原理51单片机是一种常用的微控制器，具有体积小、功耗低、易于编程等优点。

在控制直流电机时，我们可以使用51单片机来控制电机的正反转。

具体实现方法是通过控制电机的电极极性来改变电机的转向。

3. 51单片机直流电机正反转程序下面是一段使用51单片机控制直流电机正反转的程序：#include <reg52.h>sbit IN1 = P1^0; //定义IN1引脚sbit IN2 = P1^1; //定义IN2引脚void delay(unsigned int t) //延时函数 {unsigned int i, j;for(i=0; i<t; i++)for(j=0; j<125; j++);}void main(){while(1){IN1 = 1; //IN1引脚输出高电平 IN2 = 0; //IN2引脚输出低电平 delay(1000); //延时1秒IN1 = 0; //IN1引脚输出低电平 IN2 = 1; //IN2引脚输出高电平 delay(1000); //延时1秒}```上述程序中，我们使用了P1口的0、1引脚来控制电机的正反转。

当IN1引脚输出高电平、IN2引脚输出低电平时，电机正转；当IN1引脚输出低电平、IN2引脚输出高电平时，电机反转。

51单片机直流电机反转在现代工业生产中，直流电机作为一种重要的动力装置，广泛应用于各种机械设备中。

其中，电机的正反转控制是直流电机应用中的一个重要环节。

本文将以为主题，探讨其原理与实现方法。

直流电机是将电能转换为机械能的装置，其结构简单、运行可靠，在工业生产中应用广泛。

在很多情况下，需要对电机进行正反转控制，以满足不同的工作需求。

而使用51单片机进行直流电机反转控制，是一种简单有效的方法。

首先，我们需要了解直流电机的结构与工作原理。

直流电机主要由定子、转子和碳刷组成。

当定子上通入直流电流时，形成一个磁场，引起转子旋转。

电机的正反转实际上就是改变定子磁场方向的问题。

通过改变定子和转子之间的相对位置，可以实现电机的正反转。

在51单片机直流电机反转控制中，一般采用H桥驱动电路。

H桥电路由四个晶体管组成，可以实现电机的正反转控制。

通过控制H桥中各个晶体管的导通与断开，可以改变电机的正反转方向。

在实际应用中，需要根据具体需求设计合适的控制算法。

控制算法的设计涉及到脉宽调制、速度控制、位置控制等方面。

通过合理设计算法，可以实现对直流电机的精确控制。

另外，在51单片机直流电机反转控制中，还需要考虑到电机的保护问题。

在工作过程中，电机可能会出现过载、过热等情况，需要设置相应的保护装置，以保证电机的安全运行。

让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，51单片机直流电机反转控制是一种简单有效的方法，通过合理设计控制算法和保护装置，可以实现对直流电机的精确控制。

在工业生产中，这种控制方法具有重要的应用价值，可以提高生产效率，降低能耗成本，值得进一步研究与推广。

课程实训报告课程名称：单片机与接口技术实训题目：红外控制直流电机正反转任务书一、实训任务设计一款基于AT89C51单片机用红外遥控控制电机的正反转加减速。

二、设计要求1. 基本要求1).用无线模块控制电机的正反转加减速，实现自动化控制。

2).通过对AT89C51单片机的编程，实现直流电机的正反转，加减速。

3).写出详细的设计报告。

4).给出全部电路和源程序。

2. 发挥部分1).可通过PC机，对系统编程，实现直流电机转速的快慢。

摘要随着科技的不断进步，人们进入了无线电时代，它为我们的生活带来了极大的方便。

像现在的移动电话，无线网络，无线鼠标，无线键盘等都已经融入了我们的生活当中。

从我们身边的电子产品就可以看出我们已经进入了无线电时代。

本设计就是一款基于AT89C51的用无线模块控制的电机的正反转以及它的加减速。

这非常适应于在工厂使用，特别是在工业控制中。

可以想象，机器在工厂运转时，我们只需要用无线遥控来控制电机的转速以及它的转向，这样我们就可以在远处来控制了，用不着再跑到电机的旁边来控制开关，为工厂生产带来了极大的方便。

软件上采用C51编程，主要编写了主程序，直流电机驱动程序，中断程序延时程序等。

经过调试，实现了对电机的控制。

关键词：AT89C51 L298 PWM 直流电机无线模块目录第一章绪论 (5)1.1 概述 (5)1.2 设计目的 (5)1.3 设计任务和内容 (5)第二章总体设计及核心器件简介 (7)2.1总体设计 (7)2.2 AT89C51 (7)2.3 L298 (9)引脚介绍： (10)2.4 伺服电机介绍 (11)2.5 PT2262/PT2272 (12)第三章单元电路模块设计 (17)3.1 复位电路 (17)3.2时钟电路 (18)3.3电机驱动电路图 (18)3.4PWM调速系统设计 (19)第四章软件编程设计 (21)4.1 设计思想 (21)4.2 流程图 (21)4.3源程序 (22)第五章设计心得和存在问题 (26)第一章绪论1.1 概述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，同时带动传统控制检测日新月益更新。

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。

AbstractThe 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.目录1 绪论 (1)1.1 直流电机调速系统的发展 (1)1.2 开发背景 (2)1.3 选题的目的及意义 (3)1.4 研究方法 (4)2 系统方案设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 总体设计任务 (5)2.3 系统总体设计方案论证 (6)2.4 系统总体设计方框图 (7)2.5 直流电机调速概述 (8)2.5.1 直流电机简介 (8)2.5.2 直流电机调速原理 (9)2.5.3 直流调速系统实现方式论证 (9)3 电机调速驱动设计 (11)3.1 PWM控制方式 (11)3.2 PWM控制的基本原理 (11)3.3 PWM 发生电路的设计 (13)3.4 功率放大驱动电路 (16)3.4.1 芯片L 298 性能及特点....................... ..163.4.2 L298芯片引脚的电气特性及功能 (17)3.4.3 L298驱动电机的逻辑功能 (19)4 硬件电路设计 (21)4.1 AT89S52的最小系统电路 (21)4.1.1 单片机芯片AT89S52介绍 (21)4.1.2单片机管脚说明 (22)4.1.3 时钟电路 (25)4.1.4 复位电路 (26)4.2 数码管显示 (27)4.3 排阻的简介 (27)4.4 显示电路与AT89S52单片机接口电路设计 (28)4.5 键盘与AT89S52单片机接口电路设计 (30)4.6 驱动电路与AT89S52单片机接口电路设计 (30)5 系统软件设计 (32)5.1 主程序设计 (33)5.2 子程序设计 (34)5.2.1 键盘子程序设计 (34)5.2.2显示子程序设计 (35)5.2.3 P W M控制程序设计 (36)5.3 系统仿真 (36)5.4 Proteus的简单使用 (37)6 设计总结 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 程序清单 (42)附录2 系统总图 (50)绪论1.1 直流电机调速系统的发展直流电气传动系统中需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下几种: 第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。

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。

一、设计目标和性能指标设计任务完成一个基于单片机的直流电机转速控制系统设计，要求设计的转速控制系统完成以下功能：1）按键设定并显示转速，实时显示实际转速；2）按键控制电机起停、正反转；3）PWM转速闭环控制；4）PID算法控制。

性能指标1.转速调节范围：1500转/分--3000转/分2.测速误差<10%二、设计方案本设计以STC12C5A16S2单片机为核心，完成转速控制的设计。

硬件系统包括单片机控制模块、按键模块、传感器模块、驱动模块、显示模块；软件部分由主函数控制模块、定时中断和外部中断模块、键盘部分、PID控制转速模块、LCD初始化模块、LED 指示模块等组成，软件编写由Keil C51完成。

设计原理是根据LCD显示原理、按键描显示原理、单片机的定时中断原理、外部中断将霍尔传感器所检测的脉冲进行计数原理。

设计了一个可以控制电机的启动和停止，显示当前转速显示，设定转速，通过PID算法计算控制得道相应的PWM，然后改变PWM的值实现对电机的控制。

三个独立按键中Mode键进行模式切换，UP、DN键可以对速度、PID参数进行修改。

此外，为方便显示还加了数码管和LED灯做指示。

在“实时速度显示”模块中，利用外部中断0对霍尔元件脉冲记数，输出送到单片机，在定时器0下对信号进行周期刷新，调用计算公式算出转速，在LCD上显示实时速度；在转速控制中通过PID算法计算控制得道相应的PWM，然后改变PWM的值实现对电机的控制。

其系统组成结构图如1.1所示：三、系统硬件设计单片机的最小系统单片机是一个复杂的同步时序电路。

主要包含两部分：时钟电路和复位电路。

时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。

复位电路是使CPU和系统中的其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态。

单片机最小系统为转速控制的控制中心，包括一块STC12C5A16S2芯片、复位部分、晶振时间频率控制部分和电源部分。

复位部分采用外部复位电路，接在单片机的REST 引脚，晶振采用频率为11.0592MHZ和15pF电容，接18、19引脚。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.13.108基于51单片机的直流电机PWM调速系统吴一平（浙江农林大学工程学院 浙江杭州 311300）摘 要：本文介绍了以单片机STC89C51和L298控制的直流电机PWM (脉宽调制)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原理及选择。

硬件电路实现了对电机的正转、反转、快速停止、加速，停止的控制。

软件电路给出了主程序、子程序流程图以及Proteus的仿真结果。

关键词：单片机STC89C51 脉宽调制 直流电机中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)05(a)-0108-02直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机,相比其他类型电动机具有更好的调速性能，因此，直流电动机在工农业中被广泛应用。

本文对基于单片机STC89C51的直流电机PWM调速系统进行介绍，以期实现直流电机最优化方案。

1 直流电机PWM调速选择及原理直流电动机的调速方法有改变改变磁通量、改变电枢回路串联电阻以及改变电枢电压三种。

在电枢回路串联电阻，调速范围不大并且铜耗大，不经济。

弱磁调速中当磁通量Φ在低速时受磁极饱和限制，在高速时受换向器结构强度和换向火花的限制，而且由于励磁圈电感较大，动态响应较差，因此采用改变电枢电压的调速方法。

PWM（Pulse Width Modulation），全称为脉冲宽度调制，可以改变电枢电压值。

PWM的优点是精度高，易于控制，运行稳定。

PWM调速方法有三种，分别为定频调宽法、调宽调频法和定频调宽法。

前两种方法在调速时会改变控制脉冲的频率，而控制脉冲的频率与系统固有频率接近时会引起震荡，因此本文选用定频调宽法。

调速原理计算如下：占空比，D=t1t1+t2=t1T式中，T为电压变化周期；t1为一个周期内高电平持续时间；t2为一个周期内低电平持续时间；电机电压平均值U=DU0，式中，U0为总电压。

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。

实现直流电机正反转及调速的实验报告一实验任务自己规划出合适的方案，主要利用单片机与原件，芯片实现直流电机的正反转与调速。

要求能够明确体现正反转，并能明显观察出调速时速度的变化。

二实验方案及原理脉宽调制的全称为：Pulse WidthModulator、简称PWM、直流电机调速器就是调节直流电动机速度的设备, 由于直流电动机具有低转速大力矩的特点,是交流电动机无法取代的, 因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器,由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在:工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。

设计的系统以单片机为控制核心，通过单片机里所编写的程序控制直流电机出现正反转的条件，以及规定速度的等级及调节速度变化时的条件。

并且程序要实现通过电路板上的数码管把直流电机所处的正反转的状态以及当下的转速等级在数码管上显示出来。

显示部分显示各段设定的转速值。

单片机主要完成参数设置、参数显示和控制输出等功能。

然后通过单片机输出控制量连接相对应的硬件电路从而推动电机的状态变化。

通过单片机以后连接的硬件电路主要是恒压恒流桥式2A驱动芯片L298,该芯片内部包含4通道逻辑驱动电路，可以方便的驱动两个直流电机或一个两相电机，这里我们只采用一个两相电机，然后在通过L298以后再连接一个电机即可。

（一共四个按键，其中一个按键是转向切换键，起始时的默认状态时正转，一个按键是停止键，一个是增速键一个是减速键，一共两个数码管，前面的一个数码管显示工作状态，后面的显示速度等级。

）实现正反转的原理：通过电枢电压的极性来改变直流电机的转速。

实现调速的原理：通过脉冲宽度调制来控制电动机的速度。

其作用过程如下：在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。

基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计I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。

本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，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。

另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。

关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机II目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (7)2.2.4 STC89C51引脚功能 (7)3 PWM信号发生电路设计 (10)3.1 PWM的基本原理 (10)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (10)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (11)5 主电路设计 (13)5.1 单片机最小系统 (13)5.2 液晶电路 (13)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (14)5.2.2 LCD 1602性能参数 (15)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (17)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (18)5.3 按键电路 (19)5.4 霍尔元件电路 (20)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (21)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (22)6 系统功能调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)IV1 引言1.1 课题背景1.1.2 开发背景在现代电子产品中，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。

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：魏星玥专业：电气工程与自动化班级：05131101学号：0513110105指导教师：杨佳义设计时间：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。

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。

基于单片机的直流电机控制电路设计1.电机驱动电路：电机驱动电路用于控制直流电机的启停、正反转和速度调节。

常见的驱动电路有H桥电路和PWM调速电路。

-H桥电路：H桥电路由四个开关管组成，可以控制电流的流动方向，从而实现正反转功能。

在单片机的控制下，通过控制开关管的导通与断开，可以实现电机的正转和反转。

-PWM调速电路：PWM调速电路通过控制脉冲宽度来调节电机的速度。

单片机产生一个固定频率的PWM信号，通过改变脉冲宽度的占空比，控制电机的速度。

占空比越大，电机转动的速度越快。

2.单片机控制电路：单片机控制电路主要实现对电机的控制和监测功能。

通过单片机的IO口输出控制信号，实现电机的启停、正反转和调速。

同时，通过AD转换接口可以实现对电机的速度、电流等参数的监控。

3.电源电路：电源电路为整个系统提供稳定的直流电源。

常见的电源电路有开关电源和线性电源。

-开关电源：开关电源通过开关器件的开关操作，实现对输入电压的调整，从而输出稳定的直流电压。

开关电源具有体积小、效率高、稳定性好等优点，是直流电机控制电路中常用的电源方式。

-线性电源：线性电源通过线性调节器件，将输入的交流电压转换为稳定的直流电压。

线性电源具有设计简单、成本低等优点，但效率较低，一般用于对电流要求较低的应用场景。

总结：基于单片机的直流电机控制电路通过驱动电路，实现对电机的启停、正反转和速度调节。

通过单片机控制电路，实现对电机的控制和监测功能。

同时，为了保证电路的正常工作，需要提供稳定的直流电源。

以上是一个基本的电机控制电路设计，具体电路设计和参数设置需根据具体的应用场景和要求来确定。

基于单片机的直流电机控制风扇系统设计摘要：本文针对直流电机控制的风扇系统设计，采用单片机来实现控制功能。

本文首先介绍了直流电机的控制原理和常用的驱动方式，然后介绍了单片机的选择和控制算法设计，最后给出了具体的硬件设计和软件实现方案。

关键词：直流电机控制、单片机、驱动方式、算法设计、系统设计一、引言随着空调价格的下降和生活水平的提高，越来越多的人开始使用空调来调节室温。

但是空调的能耗较高，而且对环境的影响较大。

与之相比，风扇具有价格低廉、能耗小、使用方便等优点，在夏季调节室温时也是一种不错的选择。

为了提高风扇的使用效率和便利性，本文针对直流电机控制的风扇系统进行设计。

通过单片机实现对风扇的控制，可以实现多种控制方式和控制算法，增加风扇系统的智能化程度。

二、直流电机控制原理及驱动方式直流电机是一种最基本的电动机，它的转速和输出扭矩都与电机的电流成正比。

在直流电机控制中，常用的驱动方式有PWM调速和H 桥驱动。

PWM调速是通过改变占空比来改变电机的输出扭矩和转速。

在PWM调速中，需要将电机的速度信号反馈给单片机，并通过调整PWM输出的占空比来实现速度控制。

H桥驱动则是通过开关控制来改变电机正反转和速度。

在H桥驱动中，需要将电机的正反转信号和调速信号反馈给单片机，并通过控制H桥的开关状态来实现电机的控制。

三、单片机的选择和控制算法设计单片机的选择需根据具体控制要求来确定。

在本文中，采用STC单片机，其优点是有完善的周边设备和开发工具，可以快速完成控制算法设计和实现。

在控制算法设计中，需要考虑到风扇的启动特性和负载变化对电机转速的影响。

本文采用PID控制算法，实现对风扇转速的精确控制。

在控制过程中，需要对风扇的转速反馈信号进行滤波处理，避免由于噪声和干扰带来的控制误差。

四、系统设计在硬件设计中，需要选用适当的功率放大器和H桥驱动芯片，并根据调速和控制信号的特点来设计滤波器和保护电路。

在软件实现中，需要编写一系列的控制程序和驱动程序，通过串口通信和PC机进行交互，实现对风扇的智能控制和监测。

直流伺服电机的驱动方式和正反转控制方式直流伺服电机是一种常用的电动机驱动装置，可通过调节电源电压和电流来实现运动的精确控制。

直流伺服电机的驱动方式有两种：模拟驱动方式和数字驱动方式。

模拟驱动方式是通过模拟电路来控制直流伺服电机的速度和方向。

这种方式中使用的控制电路包括电压比例放大器和电流比例放大器。

电压比例放大器将输入的电压信号放大到与电机转速成正比的电压输出信号，而电流比例放大器则通过放大输入的电流信号来控制电机的转矩大小。

通过调节输入的电压和电流信号，可以实现直流伺服电机的精确控制。

数字驱动方式是通过数字信号处理器（DSP）或者微处理器来控制直流伺服电机的速度和方向。

数字驱动方式具有更高的控制精度和可编程性。

它通过将输入的数字信号转换为模拟电平，然后传输给模拟电路控制电机。

数字驱动方式还可以通过改变输入信号的频率和占空比来调节电机的转速和转矩。

直流伺服电机的正反转控制方式也有两种：四象限控制方式和双H桥控制方式。

四象限控制方式是最常用的正反转控制方式之一。

它通过调节电压的极性和电流的方向来实现电机的正反转。

具体来说，在四象限控制方式下，当电机处于停止状态时，不加电压或电流；当需要正转时，给电机加上正极性电压和正方向电流；当需要反转时，给电机加上负极性电压和反方向电流。

四象限控制方式简单可靠，广泛应用于各种工业领域。

双H桥控制方式是另一种常见的正反转控制方式。

它通过控制四个开关管的状态来实现电机的正反转。

具体来说，当需要正转时，关闭S1和S4，打开S2和S3；当需要反转时，关闭S2和S3，打开S1和S4。

这种控制方式具有较高的控制精度和灵活性，适用于一些对电机控制要求更高的应用场景。

总结来说，直流伺服电机的驱动方式有模拟驱动方式和数字驱动方式，正反转控制方式有四象限控制方式和双H桥控制方式。

根据具体的应用需求和性能要求，选择合适的驱动方式和控制方式，可以实现对直流伺服电机运动的精确控制。

98推 介Design L298N控制直流电机正反转文/张天鹏 徐磊 北京林业大学工学院摘要：在分析了直流电机驱动芯片 L298N 的性能、结构的基础上，结合 SPCE061A EMU BOARD单片机（61板），介绍实现驱动直流电机的转正反一种简单方法.文中给出了控制原理图，还给出来了控制直流电机正反转驱动程序。

实际测试表明，利用该方法设计的直流电机驱动系统具有硬件结构简单、软件编程容易。

关键词：直流电机 单片机 L298N一、背景介绍（一）预备知识1．熟悉凌阳单片机的工作原理。

2．熟悉键盘扫描原理和L298n驱动电机原理。

3．熟悉汇编语言及C语言。

（二）直流电机控制原理对于普通直流电机，其控制方法比较简单，只需给电机的两根控制线加上适当的电压即可使电机转动起来，电压越高则电机转速越高。

对于直流电机的速度调节，可以采用改变电压的方法，也可采用PWM调速方法。

PWM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，加在电机两端的电压就在VLoad和0V之间不停的跳变，对应的电机电压波形如图 1 所示：图1 PWM调速原理图此时加在电机两端的平均电压Uo=Th/（Th+Tl）*VLoad，可以通过调整PWM的占空比来改变Th和Tl的比值。

这样就可以通过PWM调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速。

与步进电机类似，不能将单片机的I/O直接与直流电机的引线相接，而要在二者之间增加驱动电路。

也可利用L298N电机驱动芯片实现直流电机驱动（注：我们小组在本次试验中采用L298N芯片驱动直流电机正反转）。

（三）L298N芯片资料恒压恒流桥式2A驱动芯片L298N：L298是SGS公司的产品，比较常见的是15脚Multiwatt封装的L298N，内部同样包含4通道逻辑驱动电路。

可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。

L298N芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V ，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的I O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。

电动机正反转控制原理电动机正反转控制是指通过控制电动机的电源极性，使其实现正向或反向旋转的过程。

电动机正反转控制在工业生产中被广泛应用，可以实现机械设备的正向运动和反向运动，具有重要的意义。

电动机正反转控制原理基于电动机的工作原理和电源电路的控制，在实际应用中有多种实现方式。

下面将介绍两种常见的实现原理。

一、直流电动机正反转控制原理直流电动机正反转控制是指通过改变电动机的电源极性来实现正向或反向旋转。

直流电动机由电枢和磁场绕组组成，通过改变电枢绕组的电流方向可以控制电动机的旋转方向。

在直流电动机正向旋转时，电源正极连接到电动机的正极，负极连接到电动机的负极，电流通过电枢绕组顺时针流动，产生的磁场与磁场绕组的磁场相互作用，使电动机旋转。

而在反向旋转时，只需改变电源的极性即可。

将电源正极连接到电动机的负极，负极连接到电动机的正极，电流通过电枢绕组逆时针流动，磁场方向相反，电动机反向旋转。

为了实现电动机正反转的控制，可以使用电磁继电器或电子开关来控制电源极性的切换。

通过控制继电器或电子开关的通断，可以实现电动机的正向或反向旋转。

二、交流电动机正反转控制原理交流电动机正反转控制是指通过改变电动机绕组的相序来实现正向或反向旋转。

交流电动机根据绕组的接线方式可以分为星形接法和三角形接法。

在星形接法下，电动机的三个绕组分别与电源的三相相连，通过改变绕组的相序可以控制电动机的正向或反向旋转。

例如，将A相绕组与B相相连，B相绕组与C相相连，C相绕组与A相相连，电动机正向旋转；将A相绕组与C相相连，B相绕组与A相相连，C相绕组与B相相连，电动机反向旋转。

在三角形接法下，电动机的三个绕组形成一个闭合回路，通过改变绕组的相序同样可以控制电动机的正向或反向旋转。

例如，将A相绕组与B相相连，B相绕组与C相相连，C相绕组与A相相连，电动机正向旋转；将A相绕组与C相相连，B相绕组与A相相连，C 相绕组与B相相连，电动机反向旋转。