用单片机控制直流电机毕业设计

畢業設計（論文）題目：利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計班級：XX姓名：XZ指導教師：XX說明：8051畢業設計任務書7 (3)一、設計題目 (3)第1章緒論 (5)1.1利用單片機控制的直流電機轉速系統設計目的和意義 (5)1.1.1選題的目的和意義 (5)1.1.2國內外研究現狀簡述： (5)1.1.3畢業設計（論文）所採用的研究方法和手段： (5)1.2利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計設計專案發展 (6)1.3利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計原理 (6)第2章系統硬體電路的設計 (8)2.1 系統總體設計框圖及單片機系統的設計 (9)2.1．1 系統總體設計框圖 (9)2.1.2 8051單片機簡介 (9)2.1.3 單片機系統中所用其他晶片簡介 (11)2.1.4 8051單片機擴展電路及分析 (15)2.2 PWM信號發生電路設計 (17)2.2.1 PWM的基本原理 (17)2.2.2 PWM信號發生電路設計 (18)2.2.3 PWM發生電路主要晶片的工作原理 (19)2.3 功率放大驅動電路設計 (22)2.3.1 晶片IR2110性能及特點 (22)2.3.2 IR2110的引腳圖以及功能 (23)2.4 主電路設計 (25)2.4.1 延時保護電路 (25)2.4.2 主電路 (25)2.4.3 輸出電壓波形 (28)2.5 測速發電機 (28)2.6 濾波電路 (29)2.7 A/D轉換 (29)1.7.1 晶片ADC0809介紹 (29)2.7.2 ADC0809的引腳及其功能 (29)第3章.直流調速系統 (30)3.1 直流調速系統概述 (31)3.2單閉環直流調速系統 (31)3.3開環系統機械特性和閉環系統靜特性的比較 (33)第4章利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計 (35)4.1系統軟體部分的設計 (35)4.1.1 PI 轉速調節器原理圖及參數計算 (35)4.2 控制電路設計 (36)4.2.1 單片機資源分配 (36)4.2.2 程式流程圖 (40)第5章結論 (41)致謝 (42)參考文獻 (43)畢業設計任務書7一、設計題目利用單片機控制的直流電機轉速系統的設計二、設計要求設計一個用單片機實現對直流電機轉速控制系統。

畢業設計(論文)基於單片機實現直流電機PWM調速系統系別：電氣與資訊工程系專業班級：電氣自動化06—32（1）班指導教師：董曉紅老師完成日期：2009年6月12日一、題目：基於單片機實現直流電機PWM調速系統二、指導思想和目的：通過畢業設計，培養學生綜合運用所學的知識和技能解決問題的本領，鞏固和加深對所學知識的理解；培養學生調查研究的習慣和工作能力；培養學生建立正確的設計和科學研究的思想，樹立實事求是、嚴肅認真的科學工作態度。

三、設計任務或主要技術指標：利用MCS-51系列單片機，通過PWM方式控制直流電機調速的方法。

採用了專門的晶片組成了PWM信號的發生系統，然後通過放大來驅動電機。

利用直流測速發電機測得電機速度，經過濾波電路得到直流電壓信號，把電壓信號輸入給A/D轉換晶片最後回饋給單片機，在內部進行PI運算，輸出控制量完成閉環控制，實現電機的調速控制。

四、設計進度與要求：1）：佈置設計任務，深入瞭解設計內容，搜集參考資料，學習有關內容。

2）：學習學校畢業設計的的實際情況，和格式要求。

3）：設計網路拓撲結構以及構思設計的基本思路和設計過程。

4）：根據根據設計要求和構思思路查找設計內容。

5）：根據要求和設計的基本方案對設計要求的材料進行預算。

6）：完善設計方案並繪製必須的圖紙草圖，編寫設計說明書。

7）：對圖紙進行校正和測繪，畫合格的正式圖紙。

8）：總結，熟悉設計內容，準備畢業答辯，完成答辯。

五、主要參考書及參考資料：[1] 王離九，黃錦恩編著，電晶體脈衝直流調速系統，華中理工大學出版社出版[2] 丁元傑主編,上海市教育委員會組編,單片微機原理及應用，機械工業出版社[3] 李榮生主編，電氣傳動控制系統設計指導，機械工業出版社[4] 吳守箴，臧英傑編著，電氣傳動的脈寬調製控制技術，機械工業出版社[5] 陳伯時主編,自動控制系統---電力拖動控制,中央廣播電視大學出版社專業班級：電氣自動化06—32（1）班學生：景天紅指導教師：董曉紅老師教研室主任（簽名）：系（部）主任（簽名）：年月日新疆工業高等專科學校畢業設計（論文）評定意見書設計（論文）題目：基於單片機實現直流電機PWM調速系統專題：基於單片機實現直流電機PWM調速系統設計者：姓名景天紅專業電氣自動化班級06—32（1）班設計時間：2009年4月20日—2009年6月12日指導教師：姓名職稱單位評閱人：姓名職稱單位評定意見：評定成績：指導教師（簽名）：年月日評閱人（簽名）：年月日答辯委員會主任（簽名）：年月日（上頁背面）畢業設計評定意見參考提綱1.學生完成的工作量與內容是否符合任務書的要求。

用单片机控制直流电机摘要本设计以AT89C51单片机为核心，以4*4矩阵键盘做为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。

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。

一、设计方案比较与分析：1、电机调速控制模块：方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。

但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。

更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。

方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。

这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。

方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。

用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。

这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。

兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。

2、PWM调速工作方式：方案一：双极性工作制。

双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。

方案二：单极性工作制。

单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。

由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。

3、PWM调脉宽方式：调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。

我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。

摘要本次课程设计基于AT89C51单片机为核心，利用天皇教仪三合一实验箱。

应用PWM技术对直流电机的速度进行精确调节，并测量出电动机的转速，通过模数转换系统，使用LCD液晶显示器精确的显示电动机的转速。

本次课程设计的目的是更加熟练掌握单片机的工作原理及实际应用，特别是单片机的编程语言，数模转换系统，PWM调节脉冲及LCD液晶显示器的工作原理。

关键字：51单片机；转速控制；模数转换；LCD液晶显示；目录1前言 (1)2 硬件部分的设计 (2)2.1硬件设计总体思路 (2)2.2单片机控制直流电机部分的硬件设计 (4)3 各硬件部分的连接与接口 (15)3.1 单片机与直流电机接口部分 (15)3.2单片机与LCD显示模块通信接口部分 (17)3.2各部分硬件结合原理及构造 (18)4 软件程序设计 (19)4.1系统软件设计的总体概述 (19)4.2系统各部分软件设计的思路 (22)5 系统的调试与现象分析 (24)6课设总结 (25)参考文献 (26)附录Ⅰ (27)附录Ⅱ (32)1前言近年来,随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入。

在仪器仪表、家用电器和专用装备的智能化以及过程控制等方面,单片机都扮演着越来越重要的角色。

将单片机的应用引入实际科技实践必将对微电子控制技术的研究与实践注入强大活力。

本次设计研究的直流电机转速控制及转速的LCD显示实验装置即以单片机作为核心部件,它可完成对直流电机转速、方向的闭环控制，并应用LCD液晶显示装置显示出转速，本文重点论述该实验装置的硬件组成,软件设计以及控制方案的实施。

在早期，电子产品一般是纯硬件电路，没有使用单片机，电路复杂难以设计，也难以检查问题，随着微控制技术的不断完善和发展，集成芯片越来越多，单片机便出来了，换言之，单片机的应用是对传统控制技术的一场革命。

具有划时代的意义。

在电机控制方面也是靠人的感觉，没有侧速和侧距的概念，以前人机界面一般采用LED数码二极管，随着LCD液晶显示器的出现，人机界面更加人性化、智能化，它能显示数字、汉字和图象，控制LCD液晶显示器也很方便，电路设计也比较简单；加上单片机，组合实现的功能也比较强大，还可方便以后电路的升级与扩展。

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。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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。

太原理工大学继续教育学院毕业论文单片机控制直流调速系统作者姓名所属系部导师姓名及职称专业班级论文提交日期摘要近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。

由于以微处理器为核心的数字控制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，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。

所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。

本文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。

特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。

最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。

实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。

关键词：单片机双闭环直流调速系统数字方式目录第1章绪论 (1)第二章方案论证 (3)第三章直流调速控制系统 (5)3.1单片机部分的组成 (5)3.1.1时钟电路 (7)3.1.2复位电路 (8)3.1.3存储器 (8)3.1.4外部中断源 (9)3.1.5定时器/计数器 (11)3.2 单片机的扩展 (12)3.2.1程序存储器的扩展 (13)3.2.2数据存储器的扩展 (14)3.2.38279可编程键盘/显示器 (16)3.2.4模拟量与数字量的转换 (24)3.2.5采样和保持 (28)第四章PID的控制算法 (32)4.1PID控制规律及其基本作用 (32)4.2控制算法的实现 (33)第五章直流调速系统的主电路设计 (36)5.1直流电动机的调速方法 (36)5.2整流电路 (37)5.3触发电路 (38)第六章软件设计 (42)7.2 系统仿真结果的输出及结果分析 (49)第七章系统的抗干扰技术 (46)第八章直流调速系统的保护 (49)总结 (51)辞谢 (53)参考文献………………………………………………….第2章系统方案选择和总体结构设计2.1调速方案的选择2.1.1系统控制对象的确定本次设计选用的电动机型号Z2-32型，额定功率1.1KW，额定电压230V，额定电流6.58A,额定转速1000r/min, 励磁电压220V,运转方式连续。

基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计本文将介绍基于STC单片机的无刷直流电机控制系统的设计。

无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在工业自动化、家用电器等领域得到广泛应用。

本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。

一、硬件设计1.主控芯片：STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2是一款高性能8位单片机，具有强大的计算能力和丰富的外设资源。

它具有多个定时器/计数器、多路ADC、UART等功能模块，适合于各种应用场合。

在本设计中，该芯片作为主控芯片，负责实现对无刷直流电机的速度和转向控制。

2.驱动模块：L298NL298N是一款双全桥驱动芯片，可实现对直流电机或步进电机的驱动。

它具有较高的输出功率和较低的内部电阻，适合于需要大功率输出的应用场合。

在本设计中，L298N作为无刷直流电机驱动模块，负责将主控芯片输出的PWM信号转化为电机驱动信号。

3.无刷直流电机无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在各种应用场合得到广泛应用。

在本设计中，选择了一款12V、2000rpm的无刷直流电机，作为实验对象。

4.其他元件除上述元件外，还需要使用一些电容、电阻、二极管等元件，以及连接线、面包板等辅助材料。

二、软件设计1.系统框图本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。

系统框图如下所示：2.程序流程(1) 初始化各个模块：包括IO口初始化、定时器/计数器初始化等。

(2) 设置PWM占空比：通过改变PWM占空比来实现对电机的速度控制。

(3) 改变输出口状态：根据需要改变输出口状态，实现正反转控制。

(4) 延时：为了保证电机能够正常工作，需要进行适当的延时操作。

(5) 循环执行上述步骤：不断地改变PWM占空比和输出口状态，以实现对电机的控制。

三、实验结果本设计的实验结果表明，采用STC单片机控制无刷直流电机，可以实现精确的速度和转向控制。

文章标题：基于单片机的无刷直流电动机的控制系统设计一、引言在现代工业生产和民用设备中，无刷直流电动机（BLDC）的应用越来越广泛。

它具有高效率、高功率密度、响应速度快等特点，在电动汽车、家电、医疗器械等领域都有着重要地位。

而基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计，正是为了更精准地控制电动机的运行，以满足不同领域的需求。

二、无刷直流电动机的原理和特点1. 无刷直流电动机的工作原理及结构无刷直流电动机是一种能够将直流电能转换为机械能的电动机，它的结构简单、维护成本低、寿命长。

其工作原理是利用永磁铁和定子电磁绕组之间的磁场相互作用，通过改变转子上的磁场来实现电动机的转动。

2. 无刷直流电动机的特点高效率：相比传统的直流电动机，无刷直流电动机具有更高的能量转换效率。

响应速度快：由于无需使用机械换向装置，无刷直流电动机转速响应速度快。

寿命长：由于无刷直流电动机少了机械换向装置，因此减少了摩擦，提高了机械寿命。

三、基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计1. 电机驱动器在基于单片机的无刷直流电动机控制系统中，选择合适的电机驱动器至关重要。

常见的电机驱动器包括晶闸管驱动器、电子换向驱动器等。

通过合理选择电机驱动器，可以实现对电动机的高效控制，提高电动机的性能和稳定性。

2. 控制算法控制算法是影响电动机性能的关键因素之一。

在基于单片机的控制系统设计中，PID控制算法是常用的一种。

通过对电机转速、转矩进行实时调节，可以使电机在不同工况下获得良好的控制效果。

3. 硬件设计在基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计中，硬件设计包括单片机选型、外围电路设计等。

根据具体的应用场景和要求，选择合适的单片机，并设计与之匹配的外围电路，保证整个系统的稳定性和可靠性。

四、个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计中，我认为需要充分考虑电机的工作环境和要求，选择合适的控制算法和电机驱动器，并进行合理的硬件设计。

对系统进行充分的测试和验证，以确保控制系统设计的可靠性和稳定性。