保证纯手工、无重复-工业大学-直流电机速度控制器设计
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直流电机控制器设计说明书1.1 设计思想直流电机PWM 控制系统主要功能包括:直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转,并且可以调整电机的转速,还可以方便读出电机转速的大小,能够很方便的实现电机的智能控制。
其间,还包括直流电机的直接清零、启动、暂停、连续功能。
该直流电机系统由以下电路模块组成:振荡器和时钟电路:这部分电路主要由89C51单片机和一些电容、晶振组成。
设计输入部分:这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。
设计控制部分:主要由89C51单片机的外部中断扩展电路组成。
设计显示部分:包括液晶显示部分和LED 数码显示部分。
LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。
直流电机PWM 控制实现部分:主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
1.2 系统总体设计框图直流电机PWM 调速系统以AT89C51单片机为核心,由命令输入模块、LED 显示模块及电机驱动模块组成。
采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM 波形,H 型驱动电路完成电机正,反转控制;同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LED 显示模块去显示,进而读取其速度。
1.3 程序设计流程图图1-2中断服务流程图2 总体硬件电路设计2.1 芯片介绍2.1.1 89C51单片机结构特点: 8位CPU ;片内振荡器和时钟电路; 32根I/O 线;外部存贮器寻址范围ROM 、RAM64K ; 2个16位的定时器/计数器; 5个中断源,两个中断优先级; 全双工串行口;图1.2 定时中断服务流程图布尔处理器。
图2-1 89C51单片机引脚分布图2.1.2 RESPACK-8排阻RESPACK-8是带公共端的8电阻排,它一般是接在51单片机的P0口,因为P0口内部没有上拉电阻,不能输出高电平,所以要接上拉电阻。
图2-2 RESPACK-8引脚分布图2.1.3 驱动器L298L298是双电源大电流功率集成电路,直接采用TTL逻辑电平控制,可用来驱动继电器,线圈,直流电动机,步进电动机等电感性负载。
序号(学号〉: 161240303长春大学 毕业设计(论文)直流电机速度PID 控制系统设计李一丹国际教育学院自动化1612403曹福成2016 年 5 月 30 0姓 名 学 院 专 业 班 级 指导教师直流电机速度PID控制系统设计摘要:针对现有的直流电机控速难的问题,本文设计了一种基于ATmegal6L单片机的直流电机速度控制系统。
本系统以ATinegal6L单片机为主控制器,搭载了L298n为电机驱动,通过霍尔元件进行测速,通过按键控制电机的转动方向和转动速度,并配以温度传感器DS18B20对温度进行监测,通过PID算法调节PW\1 进行对速度控制。
该系统包括的模块主要有单片机为主体的控制模块、电机的驱动模块、对电机速度进行监测的模块、由LCD1602构成的显示ky r模块、电源模块和按键控制模块等。
本系统可以通过PID算法实现可编程脉宽波形对直流电机的速度进行控制,并且可以显示出当前电机的转速。
关键词:单片机;PID算法;直流电机The design of DC motor speed control system with PID Abstract: According to the existing DC motor speed control problem, this paper describes the design of a DC motor speed control system based on ATmegal6L MCU. To ATMEGA16L microcontroller as the main controller for the system, equipped with a L298n for motor drive, through the hall element of speed, through the buttons to control the motor rotation direction and the rotation speed, and the temperature sensor DS18B20 the temperature monitoring, PID algorithm is used to adjust the PWM control of the speed. The system includes the following modules display microprocessor control module, as the main body of the motor drive module, monitoring module, the speed of motor is composed of LCD1602 module, power supply module and key control module.This system can realize through PID algorithm to control the speed of the programming pulse waveforms of DC motor, and can display the current motor speed.Keywords: single chip microcomputer, PID algorithm, DC motor ky r戈ml ml ——II —In —In | * 11—I 1111 ml 1111目录Bit (1)l.i选题背景及意义 (1)1.2国内外研宄现状 (2)1.3木文主要研究的内容 (3)第2章总体方案论述 (4)ky r2.1系统主要传感器介绍 (4)2.1.1温度传感器 (4)2.1.2转速检测模块 (5)2.2系统总体功能及方案选择 (6)2.2.1系统所需模块及功能 (6)2.2.2主控制器选择 (8)第3章系统总体硬件设计 (10)3.1单片机最小系统 (10)3.1.1ATmegal6L单片机的引脚分布 (10)3.1.2最小系统的硬件电路 (13)3.2电机驱动电路 (14)3.3温度检测电路 (15)3.4光电管提示电路和按键控制电路 (15)3.5LCD1602 显示电路 (16)3.6电源电路 (17)3.7本章小节 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1系统总体流程图 (19)4.2 PID算法简介 (19)4.2.1PID算法介绍 (20)4.2.2HD算法结果 (21)4.3系统调试步骤 (21)4.4误差分析即改进方法 (22)给论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)隱 (26)附录I系统总体硬件电路图 (26)附录II系统中部分程序 (27)ky r In—ml ml ml ml | , I af—.第1章绪论1.1选题背景及意义电动机简称电机,俗称马达,在现实生活中,我们处处都可以见到电机的身影,小到小学生玩的电动四驱车,大到炼钢厂用的滚动罐,这些都是电机家族的成员。
直流电机调速控制系统的设计首先,硬件设计是直流电机调速控制系统的基础。
设计者需要选择合适的电机驱动器,通常选择的是直流驱动器。
直流驱动器的选型要考虑到电机的额定功率、额定电流和额定电压等因素。
此外,还需要选择适合的控制电路,如电流反馈回路、速度反馈回路和位置反馈回路等。
其次,软件编程是直流电机调速控制系统的核心。
控制系统的编程部分需要涉及到控制算法的实现,通常采用PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法,可以实现较好的调速性能。
在编程中,需要考虑到控制系统的响应速度、稳定性和抗干扰性等因素。
同时,还需要编写界面程序,实现与上位机的通信和数据传输等功能。
第三,传感器的选择也是直流电机调速控制系统的关键。
常见的传感器包括光电编码器、霍尔传感器和磁编码器等。
传感器的种类和参数选择要根据具体的应用需求确定。
例如,如果需要测量电机的转速,可以选择光电编码器;如果需要测量电机的位置,可以选择磁编码器。
最后,控制算法是直流电机调速控制系统的核心。
常用的控制算法包括开环控制和闭环控制。
开环控制是指通过事先设定的输入信号来控制电机转速,不考虑反馈信息。
闭环控制则是通过传感器测量的反馈信号来实时调节输入信号,以实现需要的转速。
对于直流电机调速控制系统的设计,可以按照以下步骤进行:1.确定应用需求,包括所需转速范围、转速精度要求等。
2.根据应用需求选择适合的电机、驱动器和传感器。
3.进行硬件设计,包括电路布局、传感器连接和驱动器安装等。
4.进行软件编程,包括控制算法的设计和实现、数据通信和界面设计等。
5.进行系统联调,包括对系统的各个组件进行测试和调试,确保系统工作正常。
6.进行性能测试,包括对系统的转速响应、稳定性和抗干扰性进行测试。
7.最后,进行系统的优化和调试,以达到最好的调速控制效果。
综上所述,直流电机调速控制系统的设计涉及到硬件选型、软件编程、传感器选择和控制算法等多个方面。
设计者需要综合考虑各个因素,根据实际应用需求进行系统设计,以实现最佳的调速控制效果。
总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。
键盘向单片机输入相应控制指令,由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相应的PWM 脉冲,另一口输出低电平,经过信号放大、光耦传递,驱动H 型桥式电动机控制电路,实现电动机转向与转速的控制。
电动机的运转状态通过数码管显示出来。
电动机所处速度级以速度档级数显示。
正转时最高位显示“三” ,其它三位为电机转速;反转时最高位显示“F ”,其它三位为电机转速。
每次电动机启动后开始显示,停止时数码管显示出“0000”。
1、系统的硬件电路设计与分析电动机PWM 驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。
本电路采用的是基于PWM 原理的H 型桥式驱动电路。
PWM 电路由复合体管组成H 型桥式电路构成,四部分晶体管以对角组合分为两组:根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。
4个二极管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用,防止电动机两端的电流和晶体管上的电流过大的保护作用。
在实验中的控制系统电压统一为5v 电源,因此若复合管基极由控制系统直接控制,则控制电压最高为5V ,再加上三极管本身压降,加到电动机两端的电压就只有4V 左右,严重减弱了电动机的驱动力。
基于上述考虑,我们运用了TLP521-2光耦集成块,将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。
输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流;电动机驱动部分通过外接12V 电源驱动。
这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度,也使驱动电流得到了大大的增强。
在电动机驱动信号方面,我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。
单片机 PWM 电机驱动数码管显示 按键控制脉冲频率对电动机转速有影响,脉冲频率高连续性好,但带带负载能力差脉冲频率低则反之。
经实验发现,当电动机转动平稳,但加负载后,速度下降明显,低速时甚至会停转;脉冲频率在10Hz以下,电动机转动有明显跳动现象。
而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。
电子技术课程设计报告直流电机调速控制器设计姓名:学号:专业班级:指导老师:所在学院:2010年6月23号摘要直流电机在对调速和启动要求较高的场合应用广泛,并且具有交流电机不具有的特性,如启动转矩大、调速方法多、调速性能好。
但是,传统直流电机串电阻调速方法,即不能实现无级调速,又造成部分电能浪费等不足。
本设计便是基于以上调速的缺点,利用NE555时基电路构成一个占空比可调的多谐振荡器,产生PWM波,通过电位器调节占空比,以此达到无级调节电机转速的目的,以及实现节能减排的目标。
本电路设计的电路图由protel画制,电源模块由proteous仿真通过,其余各单元电路由multism 10.1仿真通过,并且各项指标符合预期设计的要求.目录摘要 (2)目录 (3)一、概述 (1)1.1设计要求 (1)1.2设计目的 (1)二、系统总体方案 (1)系统的组成 (1)系统框图 (2)三、各部分功能模块设计 (2)3.1 电源模块 (2)3.2 PWM波产生模块 (3)换向模块 (7)四、系统电路总原理图 (8)五、元器件清单; (9)六、设计总结 (9)附录 (10)参考文献 (10)一、概述1.1设计要求利用7805制作一个纹波较小的直流稳压电源;利用ne555产生占空比可调的PWM波;实现电机正反转,并显示正反转;占空比连续可调,并尽可能扩大调节范围;1.2设计目的学习课程设计的一般方法,会利用所学基本知识设计制作电路模板,掌握焊接、调试、检查实物电路的方法;进一步了解芯片7805、NE555结构与原理,以及其基本应用电路;二、系统总体方案系统的组成系统包括直流电源模块,PWM波产生模块,换向模块。
系统框图三、各部分功能模块设计3.1 电源模块如图3.1首先通过变压器把生活用电交流220V降为交流12V,其次经由四个IN4007构成的桥式整流电路变为幅值变化直流电,再经电容滤波变为幅值变化较小的直流电,又利用直流稳压器7805使输出为稳定的+5V,最后经电容滤波,输出纹波较小的+5V直流电压源。
直流电机PWM调速控制器的设计毕业设计毕业设计直流电机PWM调速控制器的设计摘要在电气时代的今天,电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机,在各领域中得到广泛应用。
研究直流电机的控制和测量方法,对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。
不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求,因此,不同的调速方法有着不同的应用场合。
本文基于PWM的双闭环直流调速系统进行了研究,并设计出应用于直流电动机的双闭环直流调速系统。
首先描述了变频器的发展历程,提出了PWM调速方法的优势,指出了未来PWM调速方法的发展前景,点出了研究PWM调速方法的意义。
应用于直流电机的调速方式很多,其中以PWM变频调速方式应用最为广泛,而PWM变频器中,H型PWM 变频器性能尤为突出,作为本次设计的基础理论,本文将对PWM的理论进行详细论述。
在此基础上,本文将做出AT89S52单片机控制的H型PWM变频调速系统的整体设计,然后对各个部分分别进行论证,力图在每个组成单元上都达到最好的系统性能。
关键词:直流调速;双闭环;PWM ;AT89S52 ;直流电机The PWM speed controller design of Dc motorAbstractIn electrical time's today, the electric motor in the industry and agriculture production, the people daily life is playing the very vital role. The direct current machine is the most common one kind of electrical machinery, obtains the widespread application in various domains. The research direct current machine's control and the measuring technique, to increase the control precision and the speed of response, the frugal energy and so on have the important meaning. A problem about speed-modulation of DC motor is very important in the field automatic. The requests to the effect after the speed-modulation of the DC motor are different in different fields. Then, different speed-modulation ways are using in different fields.This paper researches DC-drive speed system with a dual-converter and dual-closed-loop based PWM, discussing a new control method that combines PWM with D C-drive, designs applies in direct current motor's double closed loop current velocity modulation system. DC motor is used very generally because its speed-modulation effect is very good and its speed-modulation is easily to be realized. PWM theory is used most generally among the speed-modulation ways. The text will introduce the H-PWM way mostly. We will try to do modulation to the DC motor with AT89S52. The importance of the text is the parts which are composed the system. Another importance is the principles of working about every parts.Key word: DC speed regulation ;Double-loop ;PWM ;AT89S52;DC moter;目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1问题的提出 (1)1.2 微机控制电机的发展和现状 (2)1.3 电机微机控制系统 (3)1.4本课题在实际应用方面的意义和价值 (4)2 直流电机PWM调速系统原理设计 (6)2.1 PWM脉宽调制 (6)2.1.1 PWM脉宽调制介绍 (6)2.1.2 PWM基本原理 (7)2.2 总体方框图 (7)2.3 转速、电流双闭环调速系统及其静特性 (8)2.3.1 提出问题 (8)2.3.2 转速和电流双闭环调速系统的组成 (9)2.3.3 稳态结构图和静特性 (10)2.3.4 各变量的稳态工作点和稳态参数计算 (11)2.4 双闭环脉宽调速系统的动态性能 (12)2.4.1 动态数学模型 (12)2.4.2 起动过程分析 (13)2.4.3 动态性能和转速调节器、电流调节器的作用 (15)2.5 电流调节器和转速调节器的设计 (16)2.5.1电流调节器的设计 (16)2.5.2 转速调节器的设计 (17)2.6 可逆PWM变换器 (18)2.6.1 可逆PWM变换器工作原理 (18)2.6.2 PWM控制电路 (20)2.6.3 脉宽调速系统的开环机械特性 (21)2.6.4 脉宽调制器和PWM变换器的传递函数 (22)3 直流电机PWM调速系统的硬件设计 (23)3.1 直流电机 (23)3.1.1 直流电机的结构 (23)3.1.2 直流电机的基本工作原理 (24)3.1.3 直流电机的调速原理 (24)3.1.4 直流电机PWM调速基本原理 (25)3.2 单片机控制单元 (26)3.3 电源电路 (27)3.4 H桥驱动电路 (27)3.5 转速检测、反馈电路 (28)3.6 LCD显示模块 (29)4 MATLAB/SIMULINK (30)4.1 Matlab/Simulink (30)4.1.1 Matlab/Simulink 的简介 (30)4.1.2 Matlab/Simulink的语言特点 (31)4.2 Simulink的启动与界面说明 (32)4.2.1 启动Simulink (32)4.2.2 Simulink的菜单 (32)4.2.3 Simulink的功能模块组 (32)4.3 Simulink的仿真过程 (33)4.3.1 创建结构图文件 (33)4.3.2 结构图程序设计 (33)4.3.3 Simulink仿真的启动与停止 (33)4.4 建立仿真模型 (33)4.4.1 PWM发生器的建模 (34)4.4.2 H桥PWM开环调速系统仿真建模 (35)4.4.3 H桥PWM双闭环调速系统仿真建模 (35)5 直流电机PWM调速系统仿真 (36)5.1 H桥PWM开环调速系统仿真结果 (36)5.2 H桥PWM双闭环调速系统的仿真结果 (38)6 总结 (40)致谢 (42)参考文献 (43)附录A:英文文献 (44)附录B:中文文献 (49)1 绪论本章首先介绍微机控制的发展及其现状的相关知识,然后介绍微机参与直流电机调速系统控制的相关技术及其设计软件。
直流电机调速控制系统设计1.引言直流电机调速控制系统是一种广泛应用于工业生产与生活中的电气控制系统。
通过对直流电机进行调速控制,可以实现对机械设备的精确控制,提高生产效率和能源利用率。
本文将介绍直流电机调速控制系统的设计原理、控制策略以及相关技术。
2.设计原理直流电机调速控制系统的基本原理是通过调整电压或电流来改变电机的转速。
在直流电机中,电压和电流与转速之间存在一定的关系。
通过改变电压或电流的大小,可以实现对电机转速的调节。
为了实现精确的调速控制,通常采用反馈控制的方式,通过测量电机转速,并与设定值进行比较,控制输出电压或电流,以达到期望的转速。
3.控制策略开环控制是指在没有反馈的情况下,直接控制输出电压或电流的大小,来实现对电机转速的调节。
开环控制的优点是简单、成本低,但缺点是无法考虑到外界的扰动和电机的非线性特性,使得控制精度较低。
闭环控制是指在有反馈的情况下,测量电机转速,并与设定值进行比较,控制输出电压或电流。
闭环控制的优点是能够考虑到外界的扰动和电机的非线性特性,提高控制精度。
常用的闭环控制策略有PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
其中,PID控制是最为常用的一种控制策略,具有调节速度快、控制精度高的优点。
4.相关技术在直流电机调速控制系统的设计中,还需要用到一些相关的技术,如编码器、传感器和驱动器等。
编码器是一种测量旋转角度和速度的装置,可以用来测量电机的转速。
根据编码器的测量结果,可以对电机进行控制。
传感器可以用来检测电机的电流、电压和转速等参数,以获得电机的实时状态。
通过对这些参数的测量和分析,可以实现对电机转速的控制。
驱动器是将控制信号转换为电机运行的电路,可以根据输入的电压或电流信号控制电机的运行状态。
5.总结直流电机调速控制系统是一种重要的电气控制系统,可以实现对机械设备的精确控制。
在设计过程中,需要合理选择控制策略和相关技术,以实现期望的控制效果。
通过不断的研究和实践,可以进一步提高直流电机调速控制系统的性能和稳定性,满足不同领域的需求。
第一章 绪论1.1直流电动机调速概述直流电动机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。
长期以来,直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。
由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,较高的效率,优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(例如交流变频电动机、步进电动机等)的挑战,但到目前为止,直流电动机仍然是大多数调速控制电动机的最优先选择。
近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化,随着计算机进入控制领域,以及新型的电子功率元件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制(Pulse Width Modulation ,PWM )控制方式已经成为绝对主流。
这种控制方式很容易在单片机控制中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
直流电动机的工作原理:直流电动机的基本结构与直流测速发电机相同,所不同的是电动机的输入为电压信号,输出为转速信号。
根据电磁学基本知识可知,载流导体在磁场中要受到电磁力的作用。
如果导体在磁场中的长度为l ,其中流过的电流为i,导体所在的磁通密度为B ,那么导体受到的电磁力的值为F=Bli ,力F 的方向用右手定则来确定。
电磁力对转轴形成顺时针方向的转矩,驱动转子而使其旋转。
由于每个磁极下元件的电流方向不变,故此转矩方向恒定,称为直流电动机的电磁转矩。
如果电机轴上带有负载,它便输出机械能,可见直流电动机是一种将电能转化为机械能的电气装置。
直流电机是可逆的,它根据不同的外界条件而处于不同的运行状态,当外力作用使其旋转,输入机械能时,电机处于发电状态,输出电能,当在电刷两端施加电压输入机械能时,电机处于电动机状态,带动负载旋转输出机械能。
直流电动机电枢的PWM 调压调速原理:众所周知,直流电动机转速n 的表达式为: Φ-=K IR U n (1.1) 式中,U---电枢端电压,I----电枢电流,R---电枢电路总电阻,Φ---每极磁通量, K---电动机结构参数。
直流电机速控制系统设计直流电机速控制系统是指通过调整电机输入电压或者电流,以控制电机的转速。
直流电机速控制系统广泛应用于工业生产中,可以实现电机的精确控制和稳定运行。
本文将从系统需求分析、控制策略选择、系统设计以及系统优化等方面对直流电机速控制系统进行详细分析和设计。
一、系统需求分析1.系统功能要求:实现电机的速度控制,在给定运行速度的情况下,保持电机的稳定运行。
2.系统性能要求:实现速度控制的精度高、响应快、稳定性好。
3.系统安全性要求:确保系统工作时稳定可靠,避免出现电机过载或者损坏等问题。
二、控制策略选择在直流电机速度控制系统设计中,常见的控制策略有PID控制策略、模糊控制策略和神经网络控制策略。
1.PID控制策略:PID控制器通过对比目标速度和实际速度,计算出电机的控制输出,具有调节速度的精度高、响应快、稳定性好的特点。
2.模糊控制策略:模糊控制器通过模糊化输入输出变量,并且根据模糊规则进行推理和解模糊处理,从而实现对电机速度的控制。
3.神经网络控制策略:神经网络控制器通过学习和训练神经网络模型,根据输入的实时电机速度信息,输出控制信号,实现精确的电机速度控制。
三、系统设计在直流电机速度控制系统设计中,需要考虑到电源管理、传感器选择、控制器设计等方面的内容。
1.电源管理:选择合适的电源供应电路,根据电机的额定电压和电流,选择适当的电源类型和功率,确保电机的稳定工作。
2.传感器选择:选择合适的速度传感器,可以采用光电编码器、霍尔传感器等,用于实时测量电机的速度信息,并作为反馈信号输入给控制器。
3.控制器设计:设计合适的控制算法和电路结构,根据控制策略选择PID控制器、模糊控制器或者神经网络控制器,并且实现控制输出与电机输入电压或者电流的转换。
四、系统优化1.参数调整:根据实际情况,通过调整PID控制器的参数,可以达到更好的控制效果。
常用的调参方法有试错法、遗传算法等。
2.响应速度提升:通过提高控制器计算速度、减少控制器延时等方法,可以提高系统的响应速度。
《微机应用系统设计》课程设计报告题目:直流电机速度控制器专业班级:电子信息科学与技术13101 班设计学生:xxxxxx指导教师:xxx完成时间:2015年 6 月27 日湖南文理学院物理与电子科学学院源程序:.MODEL SMALL.8086.STACK.CODE.STARTUPAGAIN: CALL KEYPROCMOV AL,KEYMOV BX,OFFSET SITUATIONXLATMOV DX,0200HOUT DX,ALJMP AGAINKEYPROC PROCMOV AL,00HMOV DX,0000HOUT DX,ALMOV DX,0400HIN AL,DXAND AL,0FHCMP AL,0FHJNZ SCANRETSCAN: CALL DELAYPROC: MOV CL,0FEHMOV HANGNUM,4FROW: MOV AL,CLMOV DX,0000HOUT DX,ALMOV DX,0400HIN AL,DXAND AL,0FHCMP AL,0FHJNZ FCOLROL CL,1DEC HANGNUMJNZ FROWRETFCOL: MOV AH,CLMOV SI,OFFSET TABLE+15*2 MOV CX,16LOP0: CMP AX,[SI]JZ KEYPRODEC SIDEC SILOOP LOP0RETKEYPRO: MOV BX,OFFSET TABLEX DEC CLMOV AL,CLXLATMOV KEY,ALRETKEYPROC ENDPDELAY PROC NEARPUSH BXPUSH CXMOV BX,1DEL1: MOV CX,5882DEL2: LOOP DEL2DEC BXJNZ DEL1POP CXPOP BXRETDELAY ENDP.DATAKEY DB 0HANGNUM DB 4situation db 0,28,56,84,112,140,168,196,224,255db 0,0,0,0,0,0TABLE DW 0FE0EHDW 0FE0DHDW 0FE0BHDW 0FE07HDW 0FD0EHDW 0FD0DHDW 0FD0BHDW 0FD07HDW 0FB0EHDW 0FB0DHDW 0FB0BHDW 0FB07HDW 0F70EHDW 0F70DHDW 0F70BHDW 0F707HTABLEX DB 7,8,9,0AH,4,5,6,0BH,1,2,3,0CH,0,0DH,0EH,0FH SIT_END=$END设计总结:通过本次设计,让我们很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
题目:直流电机速度控制器设计学生姓名:王俊翔学院:机械学院系别:测控系专业:测控技术与仪器班级:测控09-3指导教师:徐永祥、徐刚、包晓艳二〇一三年一月九日直流电机速度控制器设计摘要设计直流电机驱动电路和编写相应的驱动程序,通过键盘的数字键来控制电流电机的速度,0 停止,1 1/10转速,2 2/10转速……9 最高速(D/A输出满量程),键号每加1,D/A输出增加0.5V。
基于AT89C52单片机的直流电机速度控制系统的设计特点,介绍了在Proteus仿真软件中,对直流电机进行速度控制的相关算法及软、硬件实现。
软件设计采用C语言编程,硬件设计DAC方式驱动电动机。
另外还可以通过键盘输入改变直流电机速度值。
关键词:直流电机;控制速度;AT89C52;DAC;AbstractDesign of DC motor drive circuit and the preparation of the corresponding driver, through the keyboard keys to control the current to the motor speed, 0 stops, 1 1\/10 speed, 2 speed 2\/10 ... ... 9 of the most high speed ( D\/A output full-scale ), each with 1 keys, D\/A output increased by 0.5V. Based on SCM AT89C52 DC motor speed control system design, introduced in the Proteus simulation software, the speed of the DC motor control algorithms and soft, hardware implementation. Software design using C language programming, hardware design of DAC driving motor. Also can be input through the keyboard to change the DC motor speed value.Key words: DC motor; speed control; AT89C52; DAC;目录目录1.1 设计目的和意义 (1)1.2 设计任务与要求 (1)2 系统设计 (1)2.1 总体方案设计 (1)2.2 芯片选型与具体电路设计 (2)2.2.1 单片机的选型 (2)2.2.2 振荡电路的设计 (3)2.2.3 电源和复位电路的设计 (3)2.2.5按键电路的设计 (7)2.3 系统总体电路 (8)2.4 系统所用元器件 (9)3. 软件系统设计 (9)3.1 软件系统总体设计方案 (9)3.2 软件系统流程图 (10)4 系统调试 (13)5. 总结 (13)5.1 本系统存在的问题及改进措施 (13)附录:直流电机速度控制器的源程序清单 (14)插图 (16)参考文献 (20)1 设计任务1.1 设计目的和意义直流电机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统中得到了广泛的应用。
近年来,交流调速系统发展很快,然而直流拖动系统无论是在理论上还是在实践上都比较成熟,并且从反馈闭环控制的角度来看,它又是交流拖动控制系统的基础,所以直流调速系统在生活中有着举足轻重的作用。
虽然随着电力技术的发展,特别是在大功率电力电子器件问世以后,直流电机拖动将有逐步被交流电机拖动所取代的趋势,但在中、小功率场合,常采用永磁直流电动机。
早期的直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活,调试困难。
随着单片机技术的不断进步,数字量代替模拟量使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的速度控制提供了更大的灵活性,并使系统能够达到更高的稳定性能,同时还具有软特性好,过载能力强,调速稳定等优势。
因此,本课题的研究具有很好的实际意义。
1.2 设计任务与要求本次课程设计利用D/A转换器和按键设计一个直流电动机转速控制器。
按键定义如下:0 键表示停止,1 键表示1/10转速, 2键表示2/10转速……9键表示最高速(D/A输出满量程),键号每加1,D/A输出增加0.5V。
2 系统设计2.1 总体方案设计根据系统的要求,确定系统的总体方案如图1所示。
其中单片机作为整个系统的核心,读取按键的状态量,经过数据处理后,输出数字量至DAC转换模块,从而控制直流电机的电压。
图1 系统总体设计方案2.2 芯片选型与具体电路设计2.2.1 单片机的选型本设计采用的单片机是AT89C52,其部分原理图如图2所示。
图2 AT89C52芯片外形结构和引脚分布AT89C52提供以下功能特性:1、兼容MCS51指令系统2、8k可反复擦写(大于1000次)Flash ROM;3、32个双向I/O口;4、256x8bit内部RAM;5、3个16位可编程定时/计数器中断;6、时钟频率0-24MHz;7、2个串行中断,可编程UART串行通道;8、2个外部中断源,共8个中断源;9、2个读写中断口线,3级加密位;10、低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒功能;11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式,以适应不同产品的需求。
2.2.2 振荡电路的设计该电路主要有电容C2、C3和12MHz晶振X1组成。
其组成原理图如图3所示,图中XTAL1为芯片内部振荡电路的输入端,XTAL2为芯片内部振荡电路的输出端。
图3 振荡电路2.2.3 电源和复位电路的设计单片机通常采用的复位方式有上电复位和按钮复位两种。
本次设计用到的复位方式是按钮电平复位。
其原理图如图4所示。
当按下按钮SW时,电容对R4迅速放电,RESET端变为高电平,RESET松开后,电容通过电阻R4进行充电,RESET端恢复低电平。
图4 复位电路2.2.4 ADC的选型与单片机接口电路的设计本设计中采用的数模转换器为DAC0832。
DAC0832 是由美国国家半导体公司研制的8 位双缓冲器D/A转换器。
芯片内带有资料锁存器,可与数据总线直接相连。
电路有极好的温度跟随性,使用了COMS电流开关和控制逻辑而获得低功耗、低输出的泄漏电流误差。
芯片采用R-2RT型电阻网络,对参考电流进行分流完成D/A转换。
转换结果以一组差动电流IOUT1和IOUT2输出。
2.2.4.1 DAC0832 主要性能参数:①分辨率8位;②转换时间1μs;③参考电压±10V;④单电源+5V~+15v;⑤功耗20mW。
2.2.4.2 DAC0832 的结构DAC0832 的内部结构如图5所示。
DAC0832 中有两级锁存器,第一级锁存器称为输入寄存器,它的锁存信号为ILE;第二级锁存器称为DAC寄存器,它的锁存信号为传输控制信号 XFER 。
因为有两级锁存器,DAC0832可以工作在双缓冲器方式,即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量,这样能有效地提高转换速度。
此外,两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时,利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。
图5中ILE为高电平、CS和WR1为低电平时,ILE为高电平,输入寄存器的输出跟随输入而变化;此后,当WR1由低变高时,ILE为低电平,资料被锁存到输入寄存器中,这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。
对第二级锁存器来说,XFER和WR2同时为低电平时,ILE为高电平,DAC寄存器的输出跟随其输入而变化;此后,当WR2由低变高时,ILE变为低电平,将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。
图5 DAC0832的逻辑框图和引脚排列2.2.4.3 DAC0832的引脚特性DAC0832是20引脚的双列直插式芯片。
各引脚的特性如下:CS :片选信号,和允许锁存信号ILE组合来决定WR1是否起作用。
ILE:允许锁存信号。
WR1:写信号1,作为第一级锁存信号,将输入资料锁存到输入寄存器(此时,WR1必须和 CS 、ILE同时有效)。
WR2:写信号2,将锁存在输入寄存器中的资料送到DAC寄存器中进行锁存此时,传输控制信号XFER必须有效)。
XFER:传输控制信号,用来控制WR2。
DI7—DI0:8 位数据输入端。
IOUT1:模拟电流输出端1。
当DAC寄存器中全为1时,输出电流最大,当DAC寄存器中全为0时,输出电流为0。
IOUT2:模拟电流输出端2。
IOUT1 +IOUT2 =常数。
RFB:反馈电阻引出端。
DAC0832内部已经有反馈电阻,所以,RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端。
相当于将反馈电阻接在运算放大器的输入端和输出端之间。
VREF:参考电压输入端,可接电压范围为±10V。
外部标准电压通过VREF 与T型电阻网络相连。
VCC:芯片供电电压端。
范围为+5V~+15V,最佳工作状态是+15V。
AGND:模拟地,即模拟电路接地端。
DGND:数字地,即数字电路接地端。
2.2.4.4 DAC0832 的工作方式DAC0832有3种工作方式:⑴单缓冲方式:单缓冲方式是控制输入寄存器和 DAC寄存器同时接收资料,或者只用输入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。
此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
⑵双缓冲方式:双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料,再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器,即分两次锁存输入资料。
此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。
⑶直通方式:直通方式是资料不经两级锁存器锁存,即WR1,WR2,XFER,CS 均接地,ILE接高电平。
此方式适用于连续反馈控制线路,不过在使用时,必须通过另加I/O接口与CPU连接,以匹配CPU与D/A转换。
DAC0832及其外部电路如图6所示。
本设计中选用的是单缓冲型方式,即将P2.6与CS连接。
当P2.6=0时,输入寄存器工作,其端口地址为0BFFFH。
图6 DAC0832及其外部电路图2.2.5按键电路的设计原理图如图7所示。
图7 按键电路原理图2.2.6 直流电机部分原理图如图8所示。
图8 直流电机及其驱动电路2.3 系统总体电路系统总体电路图如图9所示。
图9 系统总体电路图2.4 系统所用元器件本系统所用的元器件清单如表1所示。
表1 本系统所用的元器件元器件名称数量电阻1k 1电阻7.5k 1电阻10k 1电阻15k 2电容10uF 1电容10pF 2单片机AT89C52 1数模转换器DAC0832 1运算放大器 2直流电机 1按键开关11晶振12MHz 1电源VCC导线若干3. 软件系统设计3.1 软件系统总体设计方案根据系统要求,软件系统总体设计方案图如图10所示。