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直流电机转速控制系统报告

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微机系统与应用课程设计实验报告直流电机转速测量与控制系统设计与实现评语：成绩教师：年月日班级：学号：姓名：实验地点：实验时间：直流电机转速测量与控制系统设计与实现一、应用系统设计方案设计目的：了解以微机为核心的闭环控制系统的组成原理。

掌握电机转速闭环控制系统的构成方法。

了解霍尔器件的工作原理：电机转速的测量与控制的基本原理。

掌握PWM调速原理和应用方法。

掌握控制系统的设计与调试方法，提高分析问题和解决问题能力。

二、课程设计的内容：设计一个对直流电机转速测量与转速控制的闭环控制系统。

微机控制中心在监控界面上设置电机转速。

电机转速测量利用霍尔传感器电路产生转速脉冲，定时/计数电路通过脉冲计数获得转速参量。

电机转速调整采用PWM（脉宽调节）方法，控制中心采样到电机转速参量，算得转速值同预定转速设置值进行比较，若不相同，则调整控制转速脉冲的占空比，来达到调速的目的。

（占空比=脉冲宽度/脉冲周期）三、系统功能要求与设计要求：1)系统监控界面设计：监控系统具有转速参数设置窗口、采样的电机转速数据显示窗口、转速动态曲线显示窗口及强行干预系统运行的按钮功能或相应功能选择菜单。

2)监控程序设计要求：监控程序用查询方式获取转速数据。

监控程序用中断方式获取转速数据。

3)硬件设计要求：充分利用现有实验系统资源设计一个性能较好的直流电机转速闭环控制系统。

利用带锁存的I/O接口电路(如8255,74LS273，D/A-DA0832)输出控制电机转速的脉冲。

采样转速用霍尔传感器件提供电机转速脉冲。

利用定时/计数电路对电机转速脉冲计数。

微机可从定时/计数电路中获得电机转速数值，并产生控制电机转速的PWM 脉冲。

四、设计详情：1）闭环控制系统原理图图一电机转速测量与控制闭环系统基本功能图2）电机控制及转速测量原理图图二电机控制及转速测量原理图3）硬件连线图图三硬件连线图4）操作步骤直流电机在控制脉冲作用下转动，电机转盘上的永久磁铁随之旋转，霍尔传感器件3101T受磁场的影响，从端口OUT输出脉冲信号，电机旋转一圈，霍尔传感器输出一个脉冲，脉冲频率于电机转速成正比。

通过测出脉冲信号的频率（单位时间脉冲个数）就可以计算出电机的转速。

测量转速时，需要一个定时器，设定时间为T，还需要一个计数器，将霍尔传感器的（OUT端）输出脉冲引导计数器的输入端。

电机转动时，同时启动定时器和计数器，当定时器定时时间T到时，停止计数器的脉冲计数，并读出计数器的计数值S(即：时间T内的转数)，可以计算出主流电机的转速R=S/T。

直流电机转速调整:首先确定控制脉冲占空比的调整方式，一种是设定正（或负）脉冲宽度，不断调整负脉（或正）冲宽度实现转速，当转速高于设定转速时，加大负脉冲（或减小正脉冲）的宽度。

另一种是同时调整正负脉冲的宽度实现直流电机转速调整。

在调整了脉冲占空比后，同时启动的定时器和计数器，进行转速测量，直流电机转速调整与测量交叉进行。

A.编制利用带锁存功能I/O端口(如8255,74LS273，D/A-DA0832)输出控制电机转速的PWM脉冲程序B. 编制利用定时器/计数器测量电机转速程序C.A)程序和B)程序合并，实现电机转速测量与控制D.编制系统监控界面的程序E.电机转速测量与闭环控制系统的连调。

五、课程设计试验环境：a)实验仪器●微机一台（Pentium 4）●微机接口技术实验箱一个●ISA – PCI转接卡一块●连接电缆一条●万用表一块●微机接口技术实验讲义一本●导线、剥线钳等b)软件环境：Windows XP 平台和Visual C++ 6.0 编译器六、实验主要代码// ReaderDlg.cpp : implementation file#include <windows.h>#include "stdafx.h"#include "Reader.h"#include "ReaderDlg.h"#include "PCI9052Dll.h" //总线转换#ifdef _DEBUG#define new DEBUG_NEW#undef THIS_FILEstatic char THIS_FILE[] = __FILE__;#endifint iospeed; //设置转速int rate; //实际转速int times = 0; //运行时间double key = 1.0; //占空比int normal = 0; //异常判断int stop = 0;/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CReaderDlg dialogCReaderDlg::CReaderDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialog(CReaderDlg::IDD, pParent){//{{AFX_DATA_INIT(CReaderDlg)m_edit6 = _T("");m_edit4 = _T("");m_edit5 = _T("");m_speed = 0;m_edit3 = _T("");//}}AFX_DATA_INIT// Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);}void CReaderDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX){CDialog::DoDataExchange(pDX);//{{AFX_DATA_MAP(CReaderDlg)DDX_Text(pDX, IDC_EDIT6, m_edit6);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT4, m_edit4);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT5, m_edit5);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT1, m_speed);DDV_MinMaxInt(pDX, m_speed, 0, 2500);DDX_Text(pDX, IDC_EDIT3, m_edit3);//}}AFX_DATA_MAP}BEGIN_MESSAGE_MAP(CReaderDlg, CDialog)//{{AFX_MSG_MAP(CReaderDlg)ON_WM_PAINT()ON_WM_QUERYDRAGICON()ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1)ON_EN_CHANGE(IDC_EDIT1, OnChangeEdit1)ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON2, OnButton2)ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON3, OnButton3)ON_EN_CHANGE(IDC_EDIT3, OnChangeEdit3)ON_EN_CHANGE(IDC_EDIT6, OnChangeEdit6)ON_EN_CHANGE(IDC_EDIT4, OnChangeEdit4)ON_EN_CHANGE(IDC_EDIT5, OnChangeEdit5)//}}AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// CReaderDlg message handlersBOOL CReaderDlg::OnInitDialog(){CDialog::OnInitDialog();// Set the icon for this dialog. The framework does this automatically// when the application's main window is not a dialogSetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big iconSetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon// TODO: Add extra initialization herereturn TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control}// If you add a minimize button to your dialog, you will need the code below// to draw the icon. For MFC applications using the document/view model,// this is automatically done for you by the framework.void CReaderDlg::OnPaint(){if (IsIconic()){CPaintDC dc(this); // device context for paintingSendMessage(WM_ICONERASEBKGND, (WPARAM) dc.GetSafeHdc(), 0);// Center icon in client rectangleint cxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);int cyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);CRect rect;GetClientRect(&rect);int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;// Draw the icondc.DrawIcon(x, y, m_hIcon);}else{CDialog::OnPaint();}}// The system calls this to obtain the cursor to display while the user drags // the minimized window.HCURSOR CReaderDlg::OnQueryDragIcon(){return (HCURSOR) m_hIcon;}void CReaderDlg::OnButton1() //启动按钮{// TODO: Add your control notification handler code here//初始化unsigned short iobase,addr;OpenDevice();GetIoBase(&iobase); //得到基地址addr=iobase+3; //8255控制字OutByte(addr,0x8a);addr = iobase + 11; //8253计数器0控制字OutByte(addr , 0x32);addr = iobase + 8; //计数器0初始化OutByte(addr,0x09);OutByte(addr,0x3d);addr = iobase +11 ; //8253计数器1、2控制字OutByte(addr,0x52);OutByte(addr,0xa0);addr = iobase + 9 ; //计数器1初始化OutByte(addr,100); //初始值为100addr = iobase + 10 ; //计数器2初始化OutByte(addr,0x01);addr = iobase +2; //PC口置1OutByte(addr,0xff);OutByte(iobase,0x01); //PA0置1，电机以最高速度转动//闭环调节系统char a11,a12; //辅助变量，调节占空比int num = 1; //用来判断是否计时到1秒unsigned char speed;unsigned char tt; //判断PB口状态，辅助计时while(stop == 0){Sleep(1);//转速if(num == 1){times++; //运行时间CReaderDlg::OnChangeEdit3(); //显示运行时间addr=iobase+9; //计时器1初始化OutByte(addr, 100);addr=iobase+2; //PC口控制计数器0、1的GATE，同步计数OutByte(addr, 0x00);OutByte(addr, 0xff);num = 0;}addr=iobase+1; //读PB状态，判断是否计时超过1秒InByte(addr,&tt);if(tt==1) //时间到，进入转速计算语句{addr=iobase+2; //PC口置零，GATE失效，停止计数OutByte(addr,0x00);addr=iobase+9; //读计数器1的计数值InByte(addr,&speed);if((int)speed<0) speed=0;rate = 60*(100-(int)speed); //转速计算CReaderDlg::OnChangeEdit6(); //显示转速num = 1;if(rate > iospeed && key >= 0.1) //修改占空比key = key-0.1;else if(rate < iospeed && key <= 0.9)key = key+0.1;CReaderDlg::OnChangeEdit4(); //显示占空比if(abs(rate-iospeed)/iospeed > 0.1) //判断正常/异常normal = 0; //异常elsenormal = 1; //正常}a11=(char)(100*key); //电机驱动脉冲高电平持续时间OutByte(iobase, 0x01);addr=iobase+10;OutByte(addr, 0);OutByte(addr, a11);unsigned char a;int b;while(1) //高电平倒计时{addr=iobase+2;InByte(addr,&a);b=(int)a;if((b & 0x10))break;}a12=(char)(100*(1-key)); //电机驱动脉冲低电平持续时间OutByte(iobase, 0x00);addr=iobase+10;OutByte(addr, 0);OutByte(addr, a12);while(1) //低电平倒计时{addr=iobase+2;InByte(addr,&a);b=(int)a;if((b & 0x10))break;}}//CloseDevice();}void CReaderDlg::OnChangeEdit1(){// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code here}void CReaderDlg::OnButton2() //停止按钮{stop = 1;// TODO: Add your control notification handler code hereunsigned short iobase;OpenDevice();GetIoBase(&iobase);OutByte(iobase, 0x00); //置驱动脉冲无效MessageBox("电机已停止工作！");CloseDevice();}void CReaderDlg::OnChangeEdit2(){// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code here}void CReaderDlg::OnButton3() //设置转速确认按钮{// TODO: Add your control notification handler code hereUpdateData();//m_speed.GetDlgItemInt(iospeed);iospeed = m_speed;}void CReaderDlg::OnChangeEdit3() //显示运行时间{// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code hereCString temp;temp.Format("%d",times);m_edit3 = temp;//m_edit3=times;UpdateData(false);UpdateWindow();}void CReaderDlg::OnChangeEdit6() //显示实测转速{// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code hereCString temp;temp.Format("%d",rate);m_edit6 = temp;UpdateData(false);UpdateWindow();}void CReaderDlg::OnChangeEdit4() //显示占空比{// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code hereCString temp;temp.Format("%lf",key);m_edit4 = temp;UpdateData(false);UpdateWindow();}void CReaderDlg::OnChangeEdit5() //显示异常状况{// TODO: If this is a RICHEDIT control, the control will not// send this notification unless you override the CDialog::OnInitDialog() // function and call CRichEditCtrl().SetEventMask()// with the ENM_CHANGE flag ORed into the mask.// TODO: Add your control notification handler code hereCString temp;if(normal == 1)temp.Format("正常");elsetemp.Format("异常");m_edit4 = temp;UpdateData(false);UpdateWindow();}七、系统测试结果八、课程设计中遇到的问题及解决办法这次实验的课题相对于其他三个而言，难度比较大，做起来相对困难，由于实验器材的限制，我们两个组合成了一个组，一共十个人。

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小直流电机调速实验报告

小直流电机调速实验报告

小直流电机调速实验报告【前言】小直流电机调速是电动机控制的基础，也是电力电子技术中的一个重要实验项目，本实验通过对小直流电动机调速系统的搭建和调试，了解电力电子技术在电动机控制中的应用，提高学生对电动机控制的认识和理解。

【实验目的】1. 熟悉小直流电动机的电路结构和性能特点；2. 掌握控制小直流电机转速的方法；3. 学会使用单相可控硅控制直流电机；4. 掌握直流电动机调速原理及其控制策略；5. 了解直流电动机调速系统的工作流程和控制方法。

1. 小直流电机2. 可控硅触发电路3. 脉冲宽度调制器(PWM)模块4. 直流电源5. 数字万用表小直流电动机调速的基本原理是通过改变电动机的电压和电流来改变转速，实现精度调速。

当调整电动机电源的电压时，电动机转速会相应地变化。

可控硅是被广泛应用的电力半导体器件之一，使用可控硅控制电动机启动和停止，可以实现对电动机的精确控制。

触发电路通过贝尔定律、黎曼和华氏定理结合可控硅的工作原理将正弦波信号转换成脉冲波信号，从而使可控硅转导角度和电流变化。

PWM模块控制可控硅导通时间，间断时间和工作周期，从而实现电机转速的精确调节。

1. 搭建电路：将可控硅触发电路和小直流电动机连接到直流电源上；2. 打开电源开关，将电压调节到合适的值；3. 启动可控硅触发电路，使电机开始运转；4. 使用数字万用表，测量电机运转的转速，记录结果；5. 按照实验要求，改变PWM模块的各种参数，观察电动机转速的变化；6. 记录实验过程和结果，写出实验报告。

【实验结果与分析】通过实验，成功地搭建了小直流电动机调速系统，实现了对电机的转速精确控制。

在调节可控硅导通角度的过程中，电机转速随着导通角度的变化而发生变化，证明控制电机转速的方法是可行的。

在调节PWM模块参数的过程中，也可以看到电机转速的变化。

实验结果表明，小直流电动机调速采用可控硅和PWM模块控制，可以实现高精度、高效率的电机转速调节。

【结论】【改进方向】本实验中使用的是单相可控硅，受限于控制系统的复杂度和硬件成本，只能实现单向控制，控制效果相对较差。

单片机直流有刷电机系统控制实验报告

单片机直流有刷电机系统控制实验报告

实验名称：单片机直流有刷电机系统控制实验报告实验目的：1. 了解有刷电机的工作原理和基本结构2. 掌握单片机对有刷电机进行控制的方法和技巧3. 探究单片机直流有刷电机系统的稳定性和精确控制性能实验设备：1. 单片机开发板2. 直流有刷电机3. 桥式整流器4. 电源供应器5. 逻辑分析仪6. 示波器实验过程：1. 连接单片机开发板和直流有刷电机，并通过桥式整流器和电源供应器为系统供电。

2. 编写单片机控制程序，包括PWM波输出、速度控制算法等内容。

3. 将程序下载到单片机开发板上，并通过逻辑分析仪和示波器对系统进行调试和监测。

4. 在不同工作条件下，比如负载变化、电压波动等情况下，观察系统的稳定性和控制性能。

实验结果与数据分析：1. 经过一系列实验操作，我们获得了系统在不同工况下的运行数据，包括电流、转速、PWM波形等。

2. 通过对数据的分析，我们发现系统在稳态和动态工作条件下表现出了良好的稳定性和精准性能，能够满足实际工程控制要求。

3. 我们也发现了系统在特定工况下的一些问题和不足之处，比如在低速和负载较大时的起动过程中的震动和噪音等。

结论与讨论：1. 通过本次实验，我们对单片机直流有刷电机系统的控制原理和方法有了更深入的了解，同时也掌握了一定的实际操作技能。

2. 在工程应用中，我们应该综合考虑系统的稳定性、动态性能和控制精度，进行更加系统和全面的设计和调试。

3. 我们还需要进一步研究和改进系统中存在的问题，以提高系统的整体性能和工程应用价值。

附录：实验中使用到的控制程序代码和调试数据记录表格。

在控制系统稳定性方面，我们发现在不同的负载条件下，系统的稳定性表现出了一定的差异。

在轻载条件下，系统的动态响应较快，控制精度较高；而在重载条件下，系统的动态响应速度降低，控制精度也有所下降。

这表明在实际工程应用中，需要根据具体的负载情况对于控制系统进行相应的调节和优化，以获得更好的稳定性和控制性能。

在实验过程中，我们也发现了一些值得注意的问题。

直流电机转速测量报告

直流电机转速测量报告

直流电机转速控制摘要……………………………………………………………一、系统总体设计…………………………………………....1.1系统总体方案.................................................................1.2系统总体框图.................................................................二、模块电路方案比较与论证………………………………2.1 电机驱动……………………………………………….2.2 转速检测……………………………………………….三、系统模块电路的设计……………………………………3.1 键盘…………………………………………………….3.2 显示部分……………………………………………....3.3 电机驱动………………………………………………3.4 转速检测………………………………………………四、软件设计…………………………………………………五、测试方案与测试结果……………………………………5.1 测试方案……………………………………………….5.2 测试结果……………………………………………….5.3 误差分析……………………………………………….六、总体结论…………………………………………………七、附录………………………………………………………八、参考文献…………………………………………………摘要：本作品以TI公司的超低功耗MSP430F149和光电传感器为主要部件，设计并制作了电机转速控制系统。

该系统用脉冲调制（PWM）控制驱动电路，从而改变电机转动，有效的降低了功率浪费和热耗散，降低了对电源的要求。

在测量部分使用光电传感器，有效地提高了测量的灵敏度与精度。

通过转速测量可以有效控制电机的运转。

关键字: MSP430F149 光电传感器脉冲调制（PWM）Abstract:this work by TI company MSP430F149 photoelectric sensor and low power consumption for main components, design and manufacture of the motor speed control system. This system by using a pulse modulation (PWM) control circuit, which drive motor rotation, effectively reduce the waste and heat dissipation power, reduced to power requirements. In some measure photoelectric sensor, effectively improve the accuracy of measurement and sensitivity. Through measurement can effectively control motor speed of operation.Key words: MSP430F149 photoelectric sensor pulse modulation (PWM)一、系统总体设计1.1系统总体方案根据题目要求，本系统总共分为六大部分：第一部分键盘输入信号控制了电机转速和显示。

直流电机转速测控实验

直流电机转速测控实验

直流电机转速测控实验一、实验目的1. 掌握电机转速的测量原理；学会根据被测环境、对象不同选择合适的传感器测量转速；2. 掌握电机转速控制的原理；学会用计算机和传感器组成转速测控系统。

二、实验原理图1所示为计算机直流电机转速测控系统原理图。

图1 计算机测控直流电机转速原理框图根据被测环境和对象选择不同转速传感器（光电、霍尔、磁电）实现直流电机转速的测量及控制。

三. 实验仪器和设备1. CSY－5000型传感器测控技术实训公共平台；2. 环形带综合测控实验台；3. 数据采集模板及测控软件(LabVIEW试用版)；4. 12V直流电机调节驱动挂箱；5. 光电式、霍尔式、磁电式转速传感器各一件；6. PC机及RS232通讯接口。

四．实验预习要求1.查阅资料，了解旋转轴转速测量的常用方法；2.掌握采用光电式、霍尔式、磁电式传感器测量转速的原理及特点；3.理解计算机测控直流电机转速的系统工作原理；4.熟悉CSY-5000型传感器测控技术实训平台的硬件配置。

五. 实验步骤及内容第一部分：转速测量1、在关闭公共平台主机箱电源开关的前提下，连接数据采集模板电源线、RS232通讯线；2、根据你选用的转速传感器，按转速传感器附录图1、图2、图3示意图安装接线；（注意光电、霍尔传感器为+5V供电，磁电传感器为+15V供电）3、主机箱上0～12V可调电源与电压表（电压表量程选择20V档）及环形带综合测控实验台电机（环形带综合测控实验台背面）接口并接（注意接口的相应极性）；4、检查接线无误后，首先将主机箱上0～12V可调旋钮逆时针方向缓慢调节到底（起始输出电压最小）；然后桌面“环形带综合测试软件”（或者启动计算机中的测试软件目录“SensorTest.vi”），双击打开，显示图2环形带综合测试程序软件界面；再打开主机箱电源开关给测量系统供电。

图2 环形带综合测试软件界面5、在计算机的环形带综合测试程序软件界面采单栏下方栏点击运行按钮，串口通讯正常后选择测试软件中“手动转速控制与测量”选项，软件界面显示为图3转速测量选择传感器类型界面；在界面下方选择“传感器类型”为现在做测量转速实验相对应的转速传感器。