基于单片机的电机控制系统的设计毕业设计任务书

《基于单片机的电机运动控制系统设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，电机运动控制系统的应用日益广泛，尤其在工业自动化、智能家居、机器人技术等领域。

传统的电机控制系统多采用复杂的多芯片控制方式，然而这种方式不仅成本高，而且功耗大、控制效率低。

为了解决这一问题，本文提出了一种基于单片机的电机运动控制系统设计方法。

该设计利用单片机的高效控制能力，实现对电机运动的精确控制，同时降低了系统的成本和功耗。

二、系统设计概述本系统设计以单片机为核心控制器，通过驱动电路和传感器实现对电机的精确控制。

系统主要由单片机模块、驱动电路模块、传感器模块和电机模块四部分组成。

单片机模块负责接收控制指令，处理传感器数据，输出控制信号；驱动电路模块负责将单片机的控制信号转换为电机驱动电流；传感器模块用于检测电机的实时状态和位置；电机模块则是实现运动控制的核心部件。

三、硬件设计1. 单片机模块：选用高性能、低功耗的单片机作为核心控制器，负责整个系统的控制和数据处理。

2. 驱动电路模块：根据电机的类型和需求，设计合适的驱动电路。

对于直流电机，可采用H桥驱动电路；对于步进电机，则需要采用步进电机驱动器。

3. 传感器模块：根据实际需求选择合适的传感器，如编码器、霍尔传感器等，用于检测电机的实时状态和位置。

4. 电机模块：根据系统需求选择合适的电机类型，如直流电机、步进电机等。

四、软件设计软件设计是实现电机精确控制的关键。

本系统采用C语言进行编程，通过编写程序实现对电机的控制。

软件设计主要包括以下部分：1. 初始化程序：对单片机及外围电路进行初始化设置，包括I/O口配置、中断配置等。

2. 控制算法程序：根据电机的实时状态和位置，通过控制算法计算出控制量，并输出到驱动电路。

3. 通信程序：实现单片机与上位机之间的通信，以便于对系统进行远程控制和监控。

4. 故障诊断程序：对系统进行故障诊断，一旦发现故障及时报警并采取相应措施。

五、系统实现与测试在完成硬件和软件设计后，需要进行系统实现与测试。

毕业设计（论文）说明书课题名称：基于单片机的直流电机控制系统设计院系专业班级学号姓名指导教师2012 年 5 月 20 日摘要电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已遍及国民经济的各个领域和人们的日常生活。

无论是在工农业生产、国防、医疗卫生、交通运输和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品中，都大量使用着各种各样的电动机。

电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。

本设计实现了对电动机的简单控制，也就是指对电动机进行启动、制动和正反转控制。

本设计采用了单片机STC89C52与PC串行实现通信，由于单片机输入、输出电平是TTL 电平，而PC机配置的是RS232标准串行接口，两者的电气规范不一致，因此要完成单片机与PC机的数据通信，必须对单片机输出的TTL电平进行电平转换。

采用的转换电平芯片为MAX232。

设计中采用STC89C52微处理器及其RS232通信接口、键盘、12864液晶显示器等外围电路，构成一台直流电机开环在线控制系统。

设计中采用PWM调制技术，实现对直流电机速度的调制，并通过串口实现上位机的在线控制。

系统实现了在线调速、正转、反转、加速、减速、停止等多种功能，并能实时显示、键盘设置等，具有一定的实际应用价值。

关键词：单片机电平转换直流电机在线控制PWM调制AbstractMotor as the main electromechanical energy conversion device, its application has been throughout all areas of the national economy and people's daily life.Both in industrial and agricultural production, national defense, medical and health, transportation and office equipment, or in the daily life of household appliances and consumer electronics products, extensive use of various motor.Motor speed control using simulation method, the motor control application more simple.The design and implementation of simple controlling motor, also refers to the motor starting, braking and reverse control.The design introduced AT89C51 single-chip serial communication with the PC method, as the single-chip input and output level is TTL level, and PC-standard configuration is a RS232 serial interface, both the electrical specifications are inconsistent, Therefore to complete PC-SCM and data communications, the need for single-chip output TTL level to level translators. Used in chip-level conversion for the MAX232. Applied to the design of STC89C52 microprocessor and RS232 communication interface, keyboard, 12864 LCD peripheral circuit, constitute a dc motor control system online.Applied to the design of PWM technology to realize the dc motor speed regulation, and through a serial port realize PC online control. The online speed regulation system, are turning, inversion, accelerate, slowing down, stop and other functions, and can real-time display, keyboard Settings, it has certain practical application value.Keywords: single-chip serial communication Level Translators Dc motor Online control PWM technology目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论............................................................... - 1 -1.1直流电机概述 (1)1.2单片机概述 (1)1.3脉宽调制（PWM）技术 (2)1.4课题任务及工作内容 (3)2 单片机直流电机控制系统总体设计方案................................. - 4 -2.1设计思路 (4)2.2方案论证与比较 (4)2.3系统组成 (5)3 单片机直流电机控制系统硬件设计..................................... - 6 -3.1系统硬件结构 (6)3.2系统单元电路设计 (6)3.2.1 单片机最小系统电路........................................ - 6 -3.2.2 独立式键盘电路............................................ - 7 -3.2.3液晶显示模块.............................................. - 7 -3.2.4 蜂鸣器电路................................................ - 8 -3.2.5 电源电路.................................................. - 8 -3.2.6 串口通信电路.............................................. - 9 -3.2.7 电机驱动电路............................................. - 10 -4 单片机直流电机控制系统软件设计.................................... - 11 -4.1软件总体结构 (11)4.2系统模块程序设计 (12)4.2.1初始化模块程序........................................... - 12 -4.2.2键盘扫描模块程序......................................... - 13 -4.2.3液晶显示模块程序......................................... - 15 -4.2.4串口通信模块程序......................................... - 15 -4.2.5电机调速模块程序......................................... - 17 -5 系统测试.......................................................... - 18 -5.1测试准备 (18)5.1.1 硬件环境................................................. - 18 -5.1.2 软件环境................................................. - 18 -5.1.3 测试项目................................................. - 18 -5.2测试过程 (18)5.3测试结果 (19)结束语............................................................... - 21 - 致谢................................................................. - 22 - 参考文献............................................................. - 23 - 附录................................................................. - 24 -1 绪论1.1 直流电机概述在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。

【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机（BLDC），作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机，被广泛应用于各种领域。

而采用单片机进行控制，实现对BLDC的精准控制，则成为现代工业中的热门技术。

本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨，深入剖析其原理和实现过程。

2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机，其工作原理与传统的直流电机有所不同。

它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向，而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用，实现转子的旋转运动。

3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色，它通过内置的PWM模块生成PWM波形，用于控制电机驱动器中的功率器件，同时监测电机的运行状态，并根据需要进行调整和反馈控制，实现对电机的精准控制。

4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计（1）硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时，需要考虑到电机的功率和控制要求，选择合适的单片机和电机驱动器，设计电机驱动电路以及检测装置，确保系统能够稳定可靠地工作。

（2）软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形，采用适当的控制算法（如PID控制算法），编写控制程序，实现对无刷直流电机的精准控制。

考虑到系统的实时性和稳定性，需要进行充分的软件优化和调试。

5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中，充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点，合理选择硬件和编写软件，是至关重要的。

只有系统全面、深刻地理解，才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。

6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨，从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用，到具体的硬件设计和软件设计，全面、深入地阐述了相关内容。

希望通过本文的阐述，读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。

《基于单片机的电机运动控制系统设计》篇一一、引言随着科技的发展，电机运动控制系统的设计在许多领域中扮演着越来越重要的角色。

为了满足日益增长的性能需求和灵活性要求，基于单片机的电机运动控制系统设计成为了当前研究的热点。

本文旨在探讨基于单片机的电机运动控制系统的设计原理、方法及实现过程。

二、系统设计概述本系统以单片机为核心控制器，通过驱动电路控制电机的运动。

系统主要包括单片机控制器、电机驱动电路、传感器模块、电源模块等部分。

其中，单片机控制器负责接收和处理来自上位机的指令，根据指令控制电机驱动电路，从而实现对电机的运动控制。

三、硬件设计1. 单片机控制器：选用高性能的单片机作为核心控制器，具备高速处理能力和丰富的接口资源。

单片机通过串口或总线等方式与上位机进行通信，接收上位机发出的指令。

2. 电机驱动电路：根据电机的类型和性能要求，设计合适的电机驱动电路。

驱动电路应具备低噪声、高效率、低功耗等特点，同时还要考虑电机的过流、过压等保护措施。

3. 传感器模块：根据系统需求，配置适当的传感器模块，如速度传感器、位置传感器等。

传感器将电机的实时状态信息反馈给单片机控制器，以便单片机对电机进行精确控制。

4. 电源模块：为系统提供稳定的电源供应，确保系统在各种工作环境下都能稳定运行。

四、软件设计软件设计是电机运动控制系统的关键部分，主要包括单片机控制器的程序设计。

程序设计应具备以下特点：1. 实时性：程序应具备较高的实时性，能够快速响应上位机的指令，并实时更新电机的状态信息。

2. 可靠性：程序应具备较高的可靠性，能够稳定地运行在各种工作环境下，并具备较好的抗干扰能力。

3. 可扩展性：程序应具备较好的可扩展性，方便后续功能的添加和升级。

程序设计的具体步骤如下：1. 初始化单片机控制器，配置各接口和参数。

2. 通过串口或总线等方式与上位机进行通信，接收上位机发出的指令。

3. 根据指令控制电机驱动电路，实现对电机的运动控制。

毕业设计说明书基于MSP430单片机的无刷直流电机控制系统设计基于MSP430单片机的无刷直流电机控制系统设计摘要无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的。

现阶段，虽然各种交流电动机和直流电动机在传动应用中占主导地位，但无刷直流电动机正受到普遍的关注。

自20世纪90年代以来，随着人们生活水平的提高和现代化生产、办公自动化的发展，家用电器、工业机器人等设备都越来越趋向于高效率化、小型化及高智能化，作为执行元件的重要组成部分，电机必须具有精度高、速度快、效率高等特点，无刷直流电机的应用和需求也因此而迅速增长。

本设计是把无刷直流电动机作为设计对象，以MSP430单片机为控制MCU，单片机采集比较电平及电机霍尔反馈信号，通过软件编程控制无刷直流电动机。

将整个系统分成几个部分，讨论了各个部分的电路原理、控制策略、具体实现。

根据永磁无刷直流电动机的特性实施脉宽PWM控制，并通过转速传感器测量转速通过LCD1602动态显示转速。

关键词:无刷直流电动机,单片机,霍尔位置传感器MSP430 Microcontroller-based brushless DCmotor Control System DesignAbstractBrushless DC motor in a brush DC motor developed on the basis of. At this stage, although exchanges of all kinds of DC motors and motor drive in the application of the dominant, but brushless DC motor is under common concern.Since the 1990s, as people's living standards improve and modernize production, the development of office automation, household appliances, industrial robots and other equipment are increasingly tend to be high efficiency, small size and high intelligence, as the implementation of components An important component of the motor must have a high accuracy, speed, high efficiency, brushless DC motor and therefore the application is also growing rapidly.This design is the brushless DC motor as the electric bicycle motor-driven control system, MSP430 microcontroller for control MCU, SCM collection and comparison-level electrical signal Hall feedback, software programming through brushless DC motor controller .This paper analyzes the requirements from the system, the whole system will be divided into several parts, analysis and discussion of the various parts of the circuit of the control strategy, implementation method. According to the permanent magnet brushless DC motor control of the PWM pulse width, speed sensor and display speed through LCD1602.Key words:BLDCM,the single chip processor,hall position sensor目录1 引言 (1)1.1电机的分类 (1)1.2无刷直流电机及其控制技术的发展 (1)1.3本文研究的意义及主要内容 (3)2 设计主要部件介绍 (4)2.1无刷直流电机介绍 (4)2.1.1 无刷直流电机组成 (4)2.1.2 无刷直流电机工作原理 (4)2.1.3无刷直流电机主要工作方式 (5)2.2 MSP430单片机介绍 (7)2.2.1 MSP430单片机特点 (7)2.2.2单片机选型 (8)2.2.3 MSP430F149介绍 (9)2.3 LM621介绍 (11)2.4 涡轮流量计介绍 (11)2.5脉宽调制技术介绍 (12)3 直流无刷电机的模糊PI控制 (13)3.1模糊控制器在直流无刷调速系统中的应用 (13)3.2直流无刷电动机数学模型 (13)3.3模糊PI控制器 (15)4 控制系统设计 (18)4.1系统总体功能介绍 (18)4.2 MSP430F149单片机最小系统 (19)4.3显示模块介绍 (20)4.3.1显示模块硬件设计 (20)4.3.2显示模块软件设计 (21)4.4驱动模块介绍 (23)4.4.1 驱动模块硬件设计 (23)4.4.2 PWM控制软件设计 (23)4.5按键模块介绍 (24)4.5.1按键模块硬件设计 (24)4.5.2按键模块软件设计 (25)4.6 限流电路设计 (26)4.7速度反馈电路设计 (27)结论 (28)附录A (29)附录B (38)参考文献 (39)致谢 (40)1引言随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉冲调制（Paulse width modulation,简称PWM）控制的无刷直流电机已成为主流。

毕业设计（论文）任务书题目：基于单片机的电机控制系统的设计系名信息工程系专业电子信息工程学号学生姓名 xxx指导教师职称讲师年月日一、原始依据(包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。

）1、工作基础根据本课题所在研究领域的研究成果，运用丰富的网络资源，将在大学本科阶段所学过的电机控制、C语言程序设计和单片机的相关知识进行汇总和融合，学生具有足够的知识储备和资源来完成该毕业设计.2、研究条件熟悉电机控制的工作原理,以及本课题中涉及到的单片机等课程的相关知识.本设计中使用Proteus仿真软件进行软硬件的虚拟仿真，该仿真软件是一种电路分析与实物仿真的电子设计自动化软件，运行于Windows操作系统上,有丰富的元器件及虚拟仪器仪表,可以实现数字、模拟电路、微控制器系统仿真以及PCB设计等功能。

运行于Windows操作系统上，有丰富的元器件及虚拟仪器仪表，可以实现数字、模拟电路、微控制器系统仿真以及PCB设计等功能.3、应用环境步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件, 具有快速起动和停止的特点。

因为步进电动机组成的控制系统结构简单，价格低廉,性能上能满足工业控制的基本要求,广泛地应用于手工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备、以及各种可控机械工具等,具有一定的实用价值。

4、工作目的通过毕业设计要求学会使用Proteus仿真软件进行单片机的硬件设计和软件仿真,掌握C语言的编写程序的方法和思想。

将所学过的本科阶段的相关知识融会贯通，掌握使用Keil μVision 系列软件对单片机程序的编译及调试。

了解电机的工作原理，设计出简易的电机控制系统。

锻炼学生对知识的综合应用能力、对课题相关领域已有知识的查找和自学的能力，以及实际的动手能力。

二、参考文献［1］从宏寿．电子设计自动化：Proteus在电子电路与51单片机中的应用［M］．西安电子科技大学出版社，2012．［2]楼然苗，李光飞．单片机课程设计指导．第2版[M]．北京航空航天大学出版社,2012．[3]杨新军．步进电机程序控制［J］．英才高职论坛．2006,02(1）：52—55．［4]王玉琳．一种新型步进电机驱动器［J］．机电一体化．2004，10 （4):33—37．［5］彭树生．用PC机控制步进电机的两种方法［J]．电子技术[J]．1995，2(12）．［6]曹航．用微机直接控制的步进驱动系统［J]．低压电器．1998 (8）．[7]房玉明，杭柏林．基于单片机的步进电机开环控制系统［J]．电机与控制应用，2006．33（4)：61—64．［8] 伍冯浩，谢陈跃等．Proteus与Keil在单片机开放性实验中的应用［J]．电子测量技术．2008．6(31）：100—107．[9］江一，朱凌，申仲涛．异步电动机直接转矩控制仿真研究[J］．华北电力大学学报．2003 （1）：10-13．［10］代启化．Proteus在单片机电路系统设计中的应用[J］．自动化与仪器仪表，2006．11(6）：84—87．[11] 曹洪奎，马莹莹．基于Proteus单片机系统设计与仿真［J]．辽宁工学院学报．2007．6(3）：11-15．[12］刘文秀．单片机应用系统仿真的研究［J]．现代电子技术．2005．4(8):156—157．［13］Depenbrock M．Direct self-control (DSC）of inverter-fed induction machine［J］．IEEE Trans on P E．1988．3 （4）：420—429．三、设计（研究)内容和要求(包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求.）步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的控制驱动元件。

基于单片机的电机控制系统设计在现代工业和日常生活中，电机作为一种重要的动力源，被广泛应用于各种设备和系统中。

为了实现电机的精确控制和高效运行，设计一个可靠的电机控制系统至关重要。

基于单片机的电机控制系统以其成本低、性能高、灵活性强等优点，成为了电机控制领域的主流方案。

一、电机控制系统概述电机控制系统的主要任务是根据给定的指令和反馈信息，对电机的转速、转矩、位置等参数进行精确控制，以满足不同应用场景的需求。

一个典型的电机控制系统通常包括控制器、驱动器、电机本体、传感器和电源等部分。

控制器是电机控制系统的核心，负责接收指令和反馈信号，并根据控制算法生成控制信号。

驱动器将控制器输出的控制信号放大，以驱动电机工作。

电机本体将电能转化为机械能，实现旋转或直线运动。

传感器用于检测电机的运行状态，如转速、位置、电流等，并将这些信息反馈给控制器，形成闭环控制。

电源则为整个系统提供稳定的电能。

二、单片机在电机控制系统中的作用单片机作为控制器的核心，具有体积小、成本低、可靠性高、易于编程等优点。

它通过接收外部输入的指令和传感器反馈的信号，进行数据处理和运算，然后输出控制信号给驱动器，实现对电机的控制。

在电机控制系统中，单片机需要完成以下主要任务：1、信号采集与处理：采集传感器反馈的电机运行参数，如转速、电流、位置等，并进行滤波、放大、模数转换等处理，以获得准确的数字信号。

2、控制算法实现：根据给定的控制目标和电机模型，采用合适的控制算法，如 PID 控制、模糊控制、矢量控制等，计算出控制量。

3、控制信号输出：将计算得到的控制量转换为驱动器能够接受的控制信号，如 PWM 信号、模拟电压信号等。

4、通信功能：与上位机或其他设备进行通信，实现远程监控和参数设置。

三、电机控制系统硬件设计1、单片机选型在选择单片机时，需要考虑其性能、资源、成本等因素。

常见的单片机如 STM32、Arduino、PIC 等都可以用于电机控制系统。

基于单片机的直流电机控制系统设计毕业设计论文说明书毕业设计（论文）说明书课题名称：基于单片机的直流电机控制系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。