基于PWM控制的直流电动机调速系统设计--毕业论文

毕业论文（设计）

题目：基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

学生姓名

学号

专业电气工程及其自动化

班级

指导教师

学部计算机科学与电气工程

答辩日期

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（一）

姓名学号专业

班级

总

成绩

毕业论文（设计）题目：基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

答

辩

委

员

会

评

语

答辩成绩

主任签字：年月日答辩委员会成员签字

学部

毕业

论文

（设

计）领

导小

组意

见

组长签字：年月日学部公章

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（二）姓名学号专业班级

毕业论文（设计）题目：基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

指导教师成绩

指

导

教

师

评

语

指导教师签字：年月日

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（三）姓名学号专业班级

毕业论文（设计）题目：基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

评阅教师成绩

评

阅

教

师

评

语

评阅教师签字：年月日

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书

姓名学号专业班级

毕业论文（设计）题目：基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

毕业论文（设计）的立题依据

直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转。本课题的目的是要设计一种基于PWM控制的直流电动机调速系统，利用STC 89C52单片机控制PWM 信号，从而实现电压的改变，最后控制直流电动机进行调速。

主要内容及要求

1. 选择STC89C52单片机为控制芯片。

2. 采用PWM方式控制直流电动机进行调速。

3. 转速采用LCD显示。

4. 应用C语言进行软件编程。

进度安排

2011-12-20 ～2012-01-20 查阅资料，方案论证，系统设计

2012-01-21 ～2012-03-31 软硬件设计及调试

2012-04-01 ～2012-05-18 撰写论文，准备答辩

学生签字：

指导教师签字：

年月日

基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

摘要

近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，为满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，对直流电机调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足实际应用的要求，通过PWM方式控制直流电机调速的方法就应运而生。

本论文主要研究了利用STC 89C52单片机控制PWM信号从而实现对电压改变最后控制直流电机进行调速，并且通过单元模块电路分析了整个系统的工作原理。以C 语言进行软件编写，通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，单片机根据程序进行操作，进一步控制了H桥电路的输入信号，而测速系统把电机转速反馈给单片机通过按键控制其转速，LCD把转速显示出来，从而实现电动机的调速、变向等功能，这种设计方法的电路简单，具有操作简单、非常实用前景和价值。

关键词：直流电机；STC89C52；PWM调速；L298；LCD1602

黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）

PWM DC motor control system design

Abstract

In recent years, with advances in technology, the DC motor has been more widely used, DC has excellent speed characteristics, speed is smooth, convenient, wide speed range, overload, able to withstand frequent impact loads,can achieve frequent Promise fast start, brake and reverse, you need to meet a variety of special requirements of the production process automation systems, the higher requirements of the DC motor, change the armature circuit resistance speed, changing the voltage governorthe technology has been far from satisfying the requirements of modern technology, which came into being through PWM control of DC motor speed control.

In this thesis, the STC 89C52 control PWM signal in order to achieve the final control of DC motor speed control, and the whole system works through the unit module circuit voltage change. In this thesis, software written in C language, the PWM signal duty cycle adjust by software programming, microcontroller according to the procedures, to further control the input signal of the H-bridge circuit, velocimetry system, the motor speed feedback to the microcontroller through the button control its speed, the LCD, the speed is displayed, enabling the motor speed, and change the function to such as simple circuit of this design method is simple, very practical prospects and value.

Keywords：DC motor; STC89C52; the PWM speed control; L298; the LCD1602

目录

摘要......................................................................................................................................... I Abstract ......................................................................................................................................... II 第1章绪论.. (1)

1.1开发背景 (1)

1.2 国内外研究趋势 (2)

1.3 技术要求及工作内容 (3)

第2章直流电机调速系统总体设计 (4)

2.1 系统总体框图设计 (4)

2.2 PWM调速原理 (4)

2.3 PWM调速方法 (5)

2.4 PWM控制流程图 (5)

2.5 各模块作用 (5)

2.6本章小结 (5)

第3章系统硬件设计 (6)

3.1单片机控制模块 (6)

3.1.1 STC89C52的简介 (7)

3.1.2 STC89C52主要性能 (7)

3.2 电机驱动模块 (8)

3.3 液晶显示模块 (11)

3.4 独立式键盘控制模块 (13)

3.5 电机测速模块 (14)

3.6 本章小结 (15)

第4章系统软件设计 (16)

4.1 主程序流程图 (16)

4.2 定时器中断程序流程图 (16)

4.3独立式键盘控制流程图 (17)

4.4 系统仿真调试 (19)

4.4.1仿真结果分析 (20)

4.5 本章小结 (22)

结论 (23)

参考文献 (24)

附录 (25)

致谢 (34)

黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）

基于PWM控制的直流电动机调速系统设计

第1章绪论

1.1 开发背景

当今，自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛的应用和发展，而直流调速控制作为电气传动的主流在现代化生产中起着主要作用，无论是在工农业生产、交通运输、国防、航天航空、医疗卫生、商务与办公设备、还是在日常生活中的家用电器都大量使用着各式各样的电气传动系统，其中许多系统有调速的要求：如车辆、电梯、机床、造纸机械等等。为了满足运行、生产、工艺的要求往往需要对另一类设备如风机、水泵等进行控制：为了减少运行损耗，节约电能也需要对电机进行调速[1]。电机调速系统由控制部分、功率部分和电动机三大要素组成一个有机整体。各部分之间的不同组合，可构成多种多样的电机调速系统。

三十多年来，直流电机传动经历了重大的变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进。同时，控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[2]。

随着微控制器尤其是脉宽调制PWM 专门控制芯片的飞速发展，其对电机控制方面的应用起了很重要的作用，为设计性能更高的直流控制系统提供了基础。本文对基于PIC 单片机的直流电机PWM 调速系统进行了较深入的研究，从直流调速系统原理出发，逐步建立了单闭环直流PWM调速系统的数学模型。用微机硬件和软件发展的最新成果，探讨一个将微机和电力拖动控制相结合的新的控制方法，研究工作在对控制对象全面回顾的基础上，重点对控制部分展开研究，它包括对实现控制所需要的硬件和软件的探讨。在硬件方面充分利用微机外设接口丰富，运算速度快的特点，采取软件和硬件相结合的措施，实现对转速闭环调速系统的控制。在微机控制方面，讨论了显示、PWM、光电编码盘测速的原理,并给出了软、硬件实现方案。该方案以驱动芯片与一些外围电路。通过实时测试，调节电动机的转速，此调速系统可获得快速、精确的调速效果。