基于单片机的直流电机调速控制系统【字数：9585】
摘 要随着科技的不断发展，工业上也在不断尝试微型化的突破和改变，基于单片机的直流电机调速控制系统也得到越来越广阔的市场。本文设计了一个以STC89C52为核心的直流电机调速控制的系统，采用光电传感器和1602显示器来显示出电机调节的速度，此款调速控制系统不仅可以显示转速还可以显示当时的占空比；为了本着节能的目的，在显示器上加了一个调节显示器亮暗的继电器调控。望本系统的设计，可以对这项产业有一个良好的推动和促进作用。本设计完全符合生产要求，最终实现设计结果。
目 录
第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2直流电机的发展 1
1.3设计的意义和目的 1
第二章设计方案 3
2.1设计方案 3
2.2主控模块的选型 3
第三章硬件电路设计 5
3．1单片机最小系统 5
3.1.1电源电路 5
3.1.2复位电路 5
3.1.3时钟电路 6
3.2显示模块 6
3.3 驱动模块 7
3.4稳压电源电路模块 8
3.5电机模块 9
3.6按键模块 9
3.8电路PCB布线图 10
第四章软件程序设计 11
4.1主程序流程 11
4.2LCD显示器流程图 12
4.3光电传感器流程图 13
第五章实物能测试和调试 14
5.1电路调试 14
5.2通电测试 14
5.3调试 15
第六章总结和展望 19
6.1总结 19
6.2展望 19
参考文献 21
致谢 22
第七章附录 23
7.1电路原理图及PCB图 23
7.2总程序 24
第一章绪论
1.1研究背景
工业应用中，电动机被广泛运用。随着对生产工艺要求的不断提高，越来越要求生产机械能够自动化。直流电机拥有非常好的工作特性，可满足生产过程系统中各种不同的特殊要求。本文就主要介绍一下直流电机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的工作原理。首先，什么叫做直流电动机呢？可知直接用直流电流来达到驱动目的的电动机就叫做直流电动机。而直流电动机可分化为两部分：定子和转子。当我们在外部加上直流电时，电动机就会由于电磁力定律工作，然后留导体会受到电磁力的作用而运作。其中值得我们注意的是直流电机外加的电源是直流的，但线圈中流过的却是交流的，因此产生的转矩方向会一直保持不变，这也是直流电动机可以调速的原因。
1.2直流电机的发展
1980年以后，用模拟技术控制直流电动机的方式逐步减少，转而采用微处理器的方式，就是通用计算机等方式来使用。
高校之间常有智能车，移动机器人项目的竞赛，会使用到万向轮控制方向，此时每个轮子上就需要用到所谓的微型电机，用来精准地控制它转动的时间和方向，所以相对于交流电机的不便调控而言，直流电机更好。而且随着科技水平的提高，对电机的精确度的要求更是上了一个台阶，需要电机体型越来越微小化，包括它可以随时调速等，我们就考虑到可以在直流电机的基础上，加上单片机对其进行控制。以上主要是对直流电机在小型设备中的使用情况做了一下简单的描述，要知道直流电机的使用不仅仅如此，更多的是使用在大型设备上的，一些重工业也是急需求的，和小型企业一样，需要我们的电机更加人性化，自动化。
1.3设计的意义和目的
扩展直流电机的意义：
(1)随着科技水平的不断发展，无形中直流电机的市场也在扩大。往远了说，像我国在不断突破的航天技术上，卫星，导弹等等就能看见直流电机的影子；往近一点说，比如现在工业上的工业机器人，数控车床，印刷机器，汽车机械等等，所以我们确实应该好好改进直流电机已达到最大力度的利用。
（2）随着科技的发展，交流电机已经不能满足需求了，只能靠直流电机来处理，所以只能扩展直流电机。
根据以前学习的经验可知，例如机器人上的万向轮而言，转动是一个大问题，因为对于需要保持平衡的产品而言，不仅仅是结构的平衡，在转动时，更值得重视的其实是电机的转动，好的电机会使小车更平稳地使动，不好的电机不仅仅会拖拉小车的速度，方向，也会影响小车的整体平衡，影响最终的进程，而且现在都是靠软件控制硬件部分，单片机又是一个用途广泛的产品，操作起来也比较好上手，简便，就算对于初学者而言，也是一款不错的产品
第二章设计方案
2.1设计方案
本方案的运作流程是，PWM信号发生电路发射信号，通过接收信号后传达至直流电机，直流电机驱动连接电机轴上的码盘来对电机转动的转数进行测量，就是当信号发出之后，从码盘上的20个孔穿过去，类似于红外传送的原理，当接受断接收到相应的信号后就能得知此时的转速是多少，再通过显示屏显示出来数据。我是通过改变占空比的方式来改变电压，最终改变转速。用按键的加减来直接控制占空比，就是用的电压控制电流的方式，假设电机侧为负载R，是保持不变的，当电压根据占空比变化后，电流就相应变化，转速就会变化，最终所有的电机转速和占空比大小都通过显示器显示出来，设计框图如下：
图21设计框图
2.2主控模块的选型
方案一：首先想到的是STC89C52。这是一款由STC公司生产的8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
方案二：若是使用MSP430。它是一种新型的16位单片机，MSP430内部是使用RISC精简指令结构的，这样是为了使整个代码量较少，提高的是效率，MSP430的操作大部分是针对寄存器的读写完成对功能模块的设置和运行的。而我们经常使用的52属于经典的CISC复杂指令结构，代码比较多，并且随着性能增加，补充指令也在不断地增加，早先的100多到现在可能已超过200以上了。而且这些的基本结构特点造成RISC结构的在相同系统频率上，RISC结构是比CISC结构更好。据查阅，由于MSP430是采用RISC精简指令集，速度较52快12倍。一句话来概括，就是MSP430比52功能强大，速度快。但是，MSP430作为混合信号处理器，只能说它确实有许多具体应用，但是正是因为有许多功能未必有用，如果对速度的要求也不是很高的话，52完全可以胜任，不仅如此，普通52成本很低，使用方便，开发资源丰富，更适合。
方案三：若是选用STM32。它是意法半导体集团出品的一款超低功耗的产品，拥有整合型的功能和技术，瞄准超低成本预算应用的产品。它的应用面很广，该系列能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。
目 录
第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2直流电机的发展 1
1.3设计的意义和目的 1
第二章设计方案 3
2.1设计方案 3
2.2主控模块的选型 3
第三章硬件电路设计 5
3．1单片机最小系统 5
3.1.1电源电路 5
3.1.2复位电路 5
3.1.3时钟电路 6
3.2显示模块 6
3.3 驱动模块 7
3.4稳压电源电路模块 8
3.5电机模块 9
3.6按键模块 9
3.8电路PCB布线图 10
第四章软件程序设计 11
4.1主程序流程 11
4.2LCD显示器流程图 12
4.3光电传感器流程图 13
第五章实物能测试和调试 14
5.1电路调试 14
5.2通电测试 14
5.3调试 15
第六章总结和展望 19
6.1总结 19
6.2展望 19
参考文献 21
致谢 22
第七章附录 23
7.1电路原理图及PCB图 23
7.2总程序 24
第一章绪论
1.1研究背景
工业应用中，电动机被广泛运用。随着对生产工艺要求的不断提高，越来越要求生产机械能够自动化。直流电机拥有非常好的工作特性，可满足生产过程系统中各种不同的特殊要求。本文就主要介绍一下直流电机 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
的工作原理。首先，什么叫做直流电动机呢？可知直接用直流电流来达到驱动目的的电动机就叫做直流电动机。而直流电动机可分化为两部分：定子和转子。当我们在外部加上直流电时，电动机就会由于电磁力定律工作，然后留导体会受到电磁力的作用而运作。其中值得我们注意的是直流电机外加的电源是直流的，但线圈中流过的却是交流的，因此产生的转矩方向会一直保持不变，这也是直流电动机可以调速的原因。
1.2直流电机的发展
1980年以后，用模拟技术控制直流电动机的方式逐步减少，转而采用微处理器的方式，就是通用计算机等方式来使用。
高校之间常有智能车，移动机器人项目的竞赛，会使用到万向轮控制方向，此时每个轮子上就需要用到所谓的微型电机，用来精准地控制它转动的时间和方向，所以相对于交流电机的不便调控而言，直流电机更好。而且随着科技水平的提高，对电机的精确度的要求更是上了一个台阶，需要电机体型越来越微小化，包括它可以随时调速等，我们就考虑到可以在直流电机的基础上，加上单片机对其进行控制。以上主要是对直流电机在小型设备中的使用情况做了一下简单的描述，要知道直流电机的使用不仅仅如此，更多的是使用在大型设备上的，一些重工业也是急需求的，和小型企业一样，需要我们的电机更加人性化，自动化。
1.3设计的意义和目的
扩展直流电机的意义：
(1)随着科技水平的不断发展，无形中直流电机的市场也在扩大。往远了说，像我国在不断突破的航天技术上，卫星，导弹等等就能看见直流电机的影子；往近一点说，比如现在工业上的工业机器人，数控车床，印刷机器，汽车机械等等，所以我们确实应该好好改进直流电机已达到最大力度的利用。
（2）随着科技的发展，交流电机已经不能满足需求了，只能靠直流电机来处理，所以只能扩展直流电机。
根据以前学习的经验可知，例如机器人上的万向轮而言，转动是一个大问题，因为对于需要保持平衡的产品而言，不仅仅是结构的平衡，在转动时，更值得重视的其实是电机的转动，好的电机会使小车更平稳地使动，不好的电机不仅仅会拖拉小车的速度，方向，也会影响小车的整体平衡，影响最终的进程，而且现在都是靠软件控制硬件部分，单片机又是一个用途广泛的产品，操作起来也比较好上手，简便，就算对于初学者而言，也是一款不错的产品
第二章设计方案
2.1设计方案
本方案的运作流程是，PWM信号发生电路发射信号，通过接收信号后传达至直流电机，直流电机驱动连接电机轴上的码盘来对电机转动的转数进行测量，就是当信号发出之后，从码盘上的20个孔穿过去，类似于红外传送的原理，当接受断接收到相应的信号后就能得知此时的转速是多少，再通过显示屏显示出来数据。我是通过改变占空比的方式来改变电压，最终改变转速。用按键的加减来直接控制占空比，就是用的电压控制电流的方式，假设电机侧为负载R，是保持不变的，当电压根据占空比变化后，电流就相应变化，转速就会变化，最终所有的电机转速和占空比大小都通过显示器显示出来，设计框图如下：
图21设计框图
2.2主控模块的选型
方案一：首先想到的是STC89C52。这是一款由STC公司生产的8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
方案二：若是使用MSP430。它是一种新型的16位单片机，MSP430内部是使用RISC精简指令结构的，这样是为了使整个代码量较少，提高的是效率，MSP430的操作大部分是针对寄存器的读写完成对功能模块的设置和运行的。而我们经常使用的52属于经典的CISC复杂指令结构，代码比较多，并且随着性能增加，补充指令也在不断地增加，早先的100多到现在可能已超过200以上了。而且这些的基本结构特点造成RISC结构的在相同系统频率上，RISC结构是比CISC结构更好。据查阅，由于MSP430是采用RISC精简指令集，速度较52快12倍。一句话来概括，就是MSP430比52功能强大，速度快。但是，MSP430作为混合信号处理器，只能说它确实有许多具体应用，但是正是因为有许多功能未必有用，如果对速度的要求也不是很高的话，52完全可以胜任，不仅如此，普通52成本很低，使用方便，开发资源丰富，更适合。
方案三：若是选用STM32。它是意法半导体集团出品的一款超低功耗的产品，拥有整合型的功能和技术，瞄准超低成本预算应用的产品。它的应用面很广，该系列能够在经济型用户终端产品上实现先进且复杂的功能。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/121.html
