AVR直流电机控制系统硬件设计概述

直流电机的转矩控制系统----硬件设计概述直流电机的转矩控制系统是一种用于控制直流电机输出转矩的系统。

本文将介绍该系统的硬件设计方面的要点和细节。

1. 电源模块电源模块是直流电机控制系统的基础，用于提供电源电压。

在硬件设计中，需要选择适当的电源模块并进行合适的连接。

2. 控制器控制器是直流电机转矩控制系统的核心部件。

它接收输入信号，并通过控制电流来实现对电机转矩的控制。

在硬件设计中，需要选择合适的控制器，并将其与电机进行连接。

3. 传感器传感器用于测量电机的输出转矩。

常用的传感器包括转矩传感器和速度传感器。

在硬件设计中，需要选择适当的传感器，并将其与控制器进行连接。

4. 信号调节模块信号调节模块用于将控制器的输出信号调节为合适的电平，以便控制电机的速度和方向。

在硬件设计中，需要选择适当的信号调节模块，并将其与控制器进行连接。

5. 保护电路保护电路用于保护直流电机和控制系统免受过电流、过压等可能的损坏。

在硬件设计中，需要设计合适的保护电路，并将其与电源模块、控制器等其他组件进行连接。

6. 连接线路连接线路用于连接各个组件，传递信号和电源。

在硬件设计中，需要设计合适的连接线路，并保证其稳定性和可靠性。

总结直流电机的转矩控制系统的硬件设计涉及多个组件的选择和连接。

通过合适的电源模块、控制器、传感器以及保护电路的设计，可以实现对直流电机输出转矩的控制。

合理设计连接线路，确保系统的稳定性和可靠性。

以上是直流电机的转矩控制系统的硬件设计的要点和细节。

19作者简介：陈中(1968- )，男，讲师，硕士，研究方向为电机控制。

基于AVR单片机双闭环直流调速控制系统设计陈中，丁圣均(盐城工学院，江苏 盐城 224003)摘 要：介绍了基于单片机控制直流调速工作的原理，设计了基于AVR 单片机双闭环直流调速控制系统，利用AVR 单片机自带的输入捕捉功能及A/D 转换功能，精确、方便地检测电机转速和电流，并通过单片机产生的PWM 波控制电机。

实验结果表明，采用该控制方案，将软件调试和硬件调试相结合，使系统具有较好的跟随性和抗扰动性。

关键词：AVR 单片机；直流调速；跟随性；抗扰动性中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2015)12-0019-05 A bstract: Introduction was made to the working principle of direct current speed control based on microcontrollers. A direct current speed control system was designed based on A VR microcontroller. The A VR microcontroller has its own input capture and A/D conversion functions, which accu-rately and conveniently tested the motor speed and current, generating pulse width modulation waves to control the motor. The experimental results show that the adopted control plan combined software debugging with hardware debugging to make the system following and anti-disturbing better. Key words: A VR microcontroller; direct current speed regulation; following performance; disturbance rejectionCHEN Zhong, DING Sheng-jun（Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224003, China ）Design of Double Loop Direct Current Speed Control SystemBased on A VR Microcontroller单片机控制的直流电动机调速系统有结构简单和编程方便等优点。

92第28卷第9期2006年9月现代雷达Modern RadarV01.28No.9Septemier2006电源技术基于AVR无刷直流电动机控制器的设计8刘启新,宋荣刚(南京工程学院自动化系,南京210013【摘要】用AVR单片机作为无刷直流电动机的控制器,通过改变控制字的发送顺序以及调节PWM波的占空比,实现了电机的正反转和速度控制功能,主要针对无刷直流电动机组成中的主电路、驱动电路、位置信号检测电路进行了介绍,并给出了相应的硬件电路和软件设计流程图。

【关键词】无刷直流电动机;AVR单片机;PWM中图分类号:TM33文献标识码:ADesign of Brushless DCMotor Controller Based on AVRLIU Qi—xin,SONG Rong—gang(Automation Dep.Nanjing Institute of TechnologyI Nanjing210013,China 【Abstract】In this paper,the AVR single chip is used as the controller of the brushless DC motor-driven system。

and real-izing the functions of bi・directional rotation and velocitymodulation control through changing the control word transmission order and modulating the duty-ratio of PWM wave.The control circuit of brushless direct current motor mainly focuses on the design for the main circuit,driven circuit and the position signal detecting circuit-and sives the corresponding hardware circuit and the flow chart of software.【Key words】brushless direct current motor;AVR single chip;PWM0引言无刷直流电动机既具备交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便,又具备直流电动机的运行效率高、无励磁损耗、调速性能好等优点,目前广泛应用于家用电器,电动助力车,航空航天等领域…。

利用AVR单片机对直流电机的精确控制摘要本文介绍一种新型的主要由 AVR 单片机和 L298 驱动构成的直流电机 PWM 调速控制器。

详细介绍了本调速控制系统的工作原理、 PWM 驱动接口电路和相应的各种控制软件设计。

方便的人机对话接口,用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LCD上实时显示输入参数及动态转速．详细给出调速系统的主电路原理图及各部分电路原理图。

设计了实验 ,并给出了实验结果。

实验结果表明 ,本 PWM 直流调速控制器具有良好的工作性能。

同时它也是管道机器人和国家863课题研究的一个分支，具有极强的实用性。

关键词：AVR单片机； PWM；直流调速系统； L298驱动A PWM Speed Controller of DC Motor Using A VRMicrocontrollerABSTRACTA PWM speed controller of DC motor using A VR microcontroller 8535 is introduced in this paper. This paper elaborates on the system principle, Optical Encoder, L298 driving system, and the DC motor PWM digital control system, which include the hardware and software design.In the convenient man-machine interaction interface, the control signal and parameter were inputted with key so that the start and brake of motor and speed regulation were also realized. Provided main electric circuit principle diagram and each parts of electric circuit principle diagram the experimental results of this speed controller are given in the paper. Experiment proof that this DC motor PWM speed controller has better function.Keywords ：A VR；PWM；DC converter system；L298目录引言 (1)第1章概论 (2)1.1 设计项目的发展情况简介 (2)1.2 单片机控制PWM直流调速系统发展趋势 (3)1.3 单片机控制PWM直流调速系统基本原理 (3)1.3.1 直流电机调速原理 (3)1.3.2 PWM 基本原理及其实现方法 (4)第2章 PWM调速系统的组成及选择 (7)2.1 ATmega8单片机简介 (7)2.2 电机驱动芯片L298N (8)2.3 LCD显示器 (14)2.4 电动机选择 (15)第3章控制系统硬件设计 (17)3.1 系统工作原理 (17)3.2 ATmega8实现PWM控制 (18)3.3 驱动电路 (18)3.3.1 驱动电路原理 (18)3.3.2 L298驱动接口 (20)3.4 显示电路设计 (22)3.4.1 LCD液晶显示器引脚说明 (22)3.4.2 LCD1602的指令 (22)3.5 按键电路设计 (25)3.5.1 键盘原理 (25)3.5.2 键盘与单片机的接口电路 (26)3.6 电路板的制作 (27)3.6.1 电路板的设计步骤 (27)3.6.2 电路板布线技巧 (28)3.6.3 设置中的问题及解决方法 (29)3.7 硬件抗干扰措施 (29)3.7.1 干扰的来源 (30)3.7.2 具体抗干扰措施 (30)第4章系统软件设计 (31)4.1 主程序设计 (31)4.2 中断服务程序设计 (32)4.3 控制程序 (33)4.4 调试程序 (35)第5章测试实验 (37)结束语 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)四川理工学院毕业设计（论文）引言直流电机是工矿、交通、建筑等行业中的常见动力机械，是机电行业人员的重要工作对象之一。

无刷直流电机控制器设计-软件部分摘要本设计采用ATmega128实现对无刷直流电机的控制，其中速度和转矩控制环境部分都采用闭环控制。

整个系统主要由电流检测电路、转速和位置检测电路、功率驱动电路、过电流保护电路构成。

该设计不仅要实现正、反向旋转时电机的正常调速，而且要在特殊情况下实现对电机的急停操作。

无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性，同时驱动器也是频率变化的装置，所以又名直流变频，无刷直流电机的运转效率，低速转矩，转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好，由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

多年来业界对异步电动机变频调速的研究，归根到底是在寻找控制异步电动机转矩的方法，稀土永磁无刷直流电动机必将以其脉宽调速﹑小体积﹑高效率和稳态转速误差小等特点在调速领域显现优势。

可以解决产业界节点与高性能驱动的需求。

关键词：无刷直流电机；控制器；脉宽调制Design of Brushless DC Motor Controller-Software PartAbstractThis design adopts the ATmega128 to achieve control of the brushless dc motor. The speed and torque control part adopts closed-loop control. The whole system is mainly composed of current detecting circuit, speed and position detection circuit, power driving circuit and over current protection circuit. The design is not only to achieve positive and reverse rotation of the motor at normal speed, but also under special circumstances. It could be done to stop the operation of motor. Because of brushless dc motor is dc motor of the characteristics, drive and frequency variation device at the same time. As known as direct current frequency conversion, brushless dc motor operation is efficiency, low speed torque, rotational speed precision and so on. The brushless dc motor based on automatic control type to perform, so not like frequency control of motor speed synchronous motor overload start under plus startup winding on the rotor, also won't generate oscillation and step out when load mutation. For years the industry on the research of the asynchronous motor frequency control of motor speed, in the final analysis is looking for a way to control the asynchronous motor torque. Brushless dc motor is bound to its wide speed range, small volume, high efficiency, steady speed and small error characteristics appeared in the field of speed advantages. It can meet the requirements of industry nodes with high performance drive.Key Words: brushless dc motor;controller; pulse width modulation目录摘要 (I)Abstract ............................................... I I 目录................................................ I II 1 绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究现状 (1)1.2.1无刷直流电机的发展 (1)1.2.2国内外研究进展与现状 (1)1.3课题来源 (2)1.4研究的应用价值 (2)1.4.1课题的设计思想 (3)1.4.2课题研究的内容 (3)1.4.3研究论文的章节安排 (3)2 无刷直流电机控制器的工作原理与总体设计 (4)2.1无刷直流电机的工作原理 (4)2.2无刷直流电机的工作方式的选择 (5)2.2.1无刷直流电机在三三导通方式下的工作原理 (5)2.2.2无刷直流电机在两两导通方式下的工作 (10)2.3无刷直流电机控制器原理 (16)2.4无刷直流电机软件设计 (16)3 无刷直流电机控制器的硬件设计 (18)3.1微控制器模块的设计 (18)3.2键盘和显示电路 (20)4 无刷直流电机控制器的软件设计 (21)4.1软件编程方法 (21)4.2无刷直流电机控制器的整体软件结构 (22)4.3无刷直流电机控制器主层模块的软件设计 (23)4.3.1初始化模块 (23)4.3.2管理模块 (23)4.3.3维护更新模块 (25)5 总结 (38)5工作总结 (38)结束语 (39)毕业设计（论文）知识产权声明 (42)毕业设计（论文）独创性声明 (43)附录A 程序 (44)附录B 外文翻译 (54)1 绪论1 绪论1.1课题研究背景无刷直流电动机作为一种常见的执行机构在工业系统中被广泛应用。

基于AVR单片机的无刷直流电机控制系统设计
严格地讲，永磁无刷直流电机是一个多变量、非线性系统，线性是在
一定的范围内和一定程度上对永磁无刷直流电机系统的近似描述。

而在对永磁
无刷直流电机控制系统的精度和性能要求较低的应用场合，可以忽略系统的非
线性，或者局部线性化后，在一定范围内可以满足对控制的要求。

控制系统硬件总体构架
系统硬件主要由控制电路、驱动电路、显示电路、RS-232 接口电路组成，如图1 控制系统硬件框图所示。

由永磁无刷直流电机运行原理可以知道，永磁无刷直流电机的平均工作
电流与转速成反比例函数关系，也即转矩随转速成线性关系，因此控制无刷直
流电机转速就可以控制其电磁转矩，而且永磁无刷直流电机通过改变电源电压
实现平滑调速。

从图1 可以看出，本系统是速度闭环和电流闭环双闭环控制系统。

霍尔位置传感器的位置信号经信号处理后送专用驱动芯片后产生一个速度
脉冲信号经单片机处理转换成转速，再运用增量式PID 算法，得到PWM 控制
信号经过光耦隔离电路驱动专用集成驱动芯片闭环控制转速，并且霍尔电流传
感器检测的电流信号进入Atmega 16L 单片的A/D 转换器[3-4]，将电流模拟量转换成数字量后进行电流闭环控制。

同时，单片机还监控控制系统的运行状态，当系统出现短路、过流、过压等故障时，单片机将封锁PWM 输出信号，使电
机停机，并通过LED 电路显示故障。

PWM 信号产生及处理电路
Atmega 16L 产生的PWM 信号通过光电藕合器产生同周期的PWM 信号，经分压滤波之后输出一个O-5V 的用于驱动电路的调速电压。

为了起到隔离效。

直流电机控制系统硬件设计
1. 概述
直流电机控制系统硬件设计是指设计一套能够控制直流电机运行的硬件系统，包括电机驱动器、控制器、传感器等组件。

本文将从硬件设计的角度出发，介绍直流电机控制系统的组成部分、功能要求和设计考虑。

2. 组成部分
直流电机控制系统通常包括以下组成部分：
•电机驱动器：用于控制电机的转速和方向，通常采用功率半导体器件如MOSFET、IGBT等控制电机的电流。

•控制器：负责执行控制算法，接收传感器反馈信息，并输出控制信号给电机驱动器。

•传感器：用于监测电机的转速、位置等状态信息，通常包括编码器、霍尔传感器等。

3. 功能要求
直流电机控制系统的硬件设计应满足以下功能要求：
•实现电机的准确转速控制；
•实现电机的正反转控制；
•实现电机的位置闭环控制；
•提供多种保护功能，如过流保护、过压保护等。

4. 设计考虑
在设计直流电机控制系统的硬件时，需要考虑以下方面：
•电机驱动器的功率匹配：根据电机的功率和转速要求选择适合的
驱动器。

•控制器的性能要求：控制器需要具备足够的计算能力和接口以实
现控制算法。

•传感器的精度和稳定性：传感器需要具备足够的精度和稳定性以
保证系统的准确性和稳定性。

•电路的布局和散热设计：确保电路布局合理，散热效果良好，以
提高系统的可靠性和稳定性。

5. 总结
直流电机控制系统硬件设计是实际工程中的重要一部分，设计合
理的硬件系统能够提高电机控制系统的性能和稳定性。

在设计过程中，需要充分考虑电机的功能要求、硬件组成部分、设计考虑等方面，以
确保系统能够满足实际应用需求。

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2010)07-0123-03基于AVR单片机的自动门控制系统设计梁春英,孙裔鑫,怀宝付(黑龙江八一农垦大学信息技术学院,大庆163319)摘　要:介绍了以AVR单片机为控制核心,热释电红外传感器检测人流,单片机通过驱动电路控制直流无刷电动机,光电编码器检测电机转速和转向,并结合显示电路、故障检测电路的自动门控制系统。

硬件电路简单,软件功能完善,整个系统性能可靠、灵敏度高。

关键词:自动门;控制系统;单片机Desi gn of the auto mati c door control syste m based onAVR si n gle chi p m i croco mputerL I A NG Chun2ying,S UN Yi2xin,HUA IBao2fu(College of I nfor ma ti on Technology,He ilongji a ng Bay i Agr i cultura l Un i versity,Daq i n g163319,Ch i n a) Abstract:This paper intr oduces the aut omatic door contr ol syste m based on AVR single chi p m icr oco mputer,detecti on of the fl ow of peop le using pyr oelectric infrared sens or,MCU out put contr olled brushless DC mot or by driving circuit,phot oelectric encoder detect the mot or s peed and steering, combined with dis p lay circuit,fault detecti on circuit.The hardware circuit is si m p le,s oft w are functi onal is fully,the entire syste m perfor mance is reliable,and sensitivity is high.Key words:aut omatic door;contr ol syste m;MCU0　引言随着社会的飞速发展,自动门逐渐进入日常生活,自动门控制系统也逐渐向大型化、复杂化和智能化的方向发展,成为宾馆、超市、银行等现代建筑所必备,是建筑智能化水平的重要指标之一。

基于 AVR 单片机的直流电机控制系统设计姜颖韬【期刊名称】《杨凌职业技术学院学报》【年(卷),期】2013(12)4【摘要】MUC-controlled motor drive platform has been demanded widely in engineering field ,so the author designed a new scheme with AVR single chip microcomputer as main control chip .By using this scheme ,the motor drive platform has some advantages ,such as lightweight ,efficient ,low consumption ,good real-time performance ,which can be widely used in indus-trial and agricultural production ,civil life ,education ,scientific research and other fields .%针对在工程领域内具有广泛需求的MUC控制电动机驱动的动力平台，开发了一种以AVR单片机作为主控芯片的新方案。

应用该方案设计的动力平台系统具有轻量化、高效低耗、实时性好等优点，可广泛应用于工农业生产、民用生活、教育科研等领域。

【总页数】4页(P25-27,30)【作者】姜颖韬【作者单位】苏州工业职业技术学院，江苏苏州215104【正文语种】中文【中图分类】TM33【相关文献】1.基于AVR单片机的无刷直流电机控制系统设计 [J], 姬程鹏;王媛2.基于Proteus和AVR单片机的无刷直流电机控制系统仿真 [J], 孙晓旭;王劲松;安志勇3.基于AVR单片机控制的恒温水箱温度控制系统设计的研究 [J], 吕值敏4.一种基于AVR单片机的无刷直流电机控制器的设计与实现 [J], 王蕾;郑逢良;申超群;张曙光;5.基于霍尔传感器反馈的AVR单片机直流电机伺服系统设计 [J], 杜秋来因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

照型亟遮ｉ±盛墨匣测（数据记录的时间点是一致的，采样周期均为２０ｒａｉｎ）。

其中一组测试的极化电阻和腐蚀速率数据如图３、图４所示。

图２一个工作周期流程由图可见，实验初期，由于电极表面粗糙度大，腐蚀电流密度较大，极化电阻比较小，循环水当中的金属腐蚀情况也不稳定。

随着时间推移，在金属表面形成氧化膜，腐蚀速率下降，极化电阻趋仪器仪表用户于平稳，表明金属腐蚀也趋于平稳；但随着氧化膜被破坏，腐蚀速率还会上升。

自动监测和电位仪测得的两个重要参数的基本趋势是相吻合的，总体误差不超过１０％。

分析引起误差的原因，归结为以下几个方面：（１）恒电位仪测量时，由于显示数据的不稳定，造成人为读数上的误差，从而计算结果可能不能表征金属腐蚀的真实状态：（２）电压电流转换电路有零漂现象，模拟量采集卡所采集的信号与真实值有偏差；（３）电流信号偏小，易受外界的干扰。

５结论本监测系统原理简单明了，测量速度快。

测量精度高，性能稳定；实现了金属腐蚀速率的自动在线测量：实用性强，将本系统用于应用于工业现场中，操作人员便可根据测量结果调整缓蚀剂的加药量。

国参考文献【ｌ】ｌ张守本．金属腐蚀探测．铀矿地质．２００３，１９（２）：１１４－１１８【２】曹楚南．腐蚀电化学［Ｍ１．北京：化学工业出版社，１９９４．［３】冯业铭，耿小兰，郑立群等．弱极化法腐蚀速度测试仪的研制．传感器技术，１９９９，１８（５）：３８—４０【４】蒯晓明，郑立群，李瑛，等．智能腐蚀电流测量仪的研制．腐蚀科学与防护技术，１９９５，７（２）：１６２－１６６作者简介：孙灵芳（１９７０－），男．东北电力学院自动化工程学院副教授，硕士生导师：张苗苗（１９８１一），女，在读硕士研究生．研究方向：新型控制策略和监测手段的应用。

文章编号：１６７１－１０４１（２００６）０２－００４２－０２基于ＡＶＲ单片机的直流电动机的ＰＷＭ调速系统设计姜长泓，于万元，王冬蕾（长春工业大学电气与电子工程学院，长春１３００１２）摘要：本文介绍用ＡＶＲ单片机实现直流电动机的ＰＷＭ调速的方法。