单片机直流电机调速系统的设计【字数：9756】
直流电机调速目前大多是改变电压实现的，能够实现比较精准的调速功能，但由于电刷的限制，直流电机的功率一般不大。本文主要研究通过使用89C51单片机改变占空比来实现对电动机的调速，并详细介绍了脉宽调制信号的工作原理和方法，并介绍了如何用霍尔元件测速。本设计实现了通过按键来控制电动机的精准的调速和启停，并且在液晶显示屏上面显示实时占空比。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究目的 1
1.2 单片机直流电机调速系统的背景与意义 1
1.3 单片机直流电机调速的发展状况及趋势 2
2. 系统概述 3
2.1系统工作原理 3
2.2系统的设计方案 4
3. 系统硬件电路 6
3.1主要硬件概述 6
3.2主电路 7
3.2.1驱动电路 7
3.2.2 霍尔元件测速电路 8
3.2.3按键电路 9
3.2.4液晶显示电路 10
3.2.3单片机的最小系统 12
4.系统软件 15
4.1整体系统流程图 15
4.2 测速模块 15
4.3 PWM输出模块 16
4.4按键检测模块 16
4.5液晶显示模块 17
5.系统调试与分析 19
5.1系统仿真 19
5.2硬件调试 20
5.3 硬件测试 20
5.3.1减速功能测试 21
5.3.2加速功能测试 21
6.结论 22
致谢 23
附录1 25
附录2 26
1. 绪论
1.1 课题研究目的
现在技术高速发展，自动化技术成为主流，工农业的发展呼唤着自动化的进一步发展。而在自动化领域内，我们绕不开电机控制技术。这项技术能有力带动其他电动机行业的发展， 正是因为这项技术的大跨步，工业产业自动化的程度越来越高，农业机械自动化的发展水平也在不断提高。
在如今的现实生活中，有很多行业的机器中都在使用直流电机，它的应用场景越来越多元 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
化。再细化来看，自动调节速度系统的应用也扮演着至关重要的角色。与交流电机相比，直流电机虽然结构复杂性有所上升、制造工艺难度增高、元件成本有所上升，但是它具有着更为突出和优秀的起制动性能，依赖于这些特点，直流电机可以轻易实现稳定的调速功能，因此电机业的主流形式还是直流调速系统。
伴随着电子技术的不断更新换代，响应快速操作简便的MOSFET和GBT成为全控型功率器件的翘楚，备受人们青睐。脉宽调制的优越性也不显自明。它的优点主要有：线路架设的简便性；电子流动的稳定性；发热损耗小；产生的无用波形少；稳流的准度高并且加速状态下效果优异；调速范围频带覆盖广；系统启动速度更快，装置效率较高。
1.2 单片机直流电机调速系统的背景与意义
直流电机目前最需要的功能是平稳的调速，简单来说就是制动控制性能要稳定。在很多领域甚至包括民生行业的机床都需要具备调速的功能。就内部结构来看，直流调速是交流拖动系统的基石。众所周知,与交流调速系统相比,直流调速系统很多年来在调速传动系统中处于领先地位，因为其调速精度非常高,调速范围很广,变流装置操作起来相对比较容易。在科学萌芽之初，模拟电路一度成为电机控制的主流地，在模电领域，运算放大器不可否认的占据一定位置。但是控制系统的硬件层面功能太少，软件系统不方便，难以调试。这种情况十分不利于直流电机调速技术的发展。
传统的控制系统使用模拟部件，虽然满足制造要求，但部件容易损坏并且受到干扰，电路的动荡和电流信号的不稳定会引发较大的误差，另一方面设备的布线太过于复杂，在安全方面得不到保障。所以,直流调速的存在依旧有其合理性和必要性。正是因为以上特点，一个直流电机调速系统在日常工作中有着举足轻重的意义和影响。
1.3 单片机直流电机调速的发展状况及趋势
脉宽调制技术是在上个世纪大约1970年代中期左右问世的。当时有很多新的电枢电压控制方法，脉宽调制技术也包括其中。它工作的机制是改变电压和改变占空比来调节速度，简单来说就是电动机增加电压时增速，减少电压就减速。但是最近这些年，我们晶体管技术和大规模的集成电路制造工艺技术发展高歌猛进，其中就伴随着高速永磁直流电机。这些行业与技术领域的发展使得这个PWM技术也不断进行改造与升级。
在海外，PWM最初用于军工行业和载人航天方面，属于高科技并且机密性较强，民生行业最初无法使用这项技术。因为这项技术满足具有卓越性能的高速，精度高，并且能够满足系统的需要。PWM技术生活中比较常见的一种电机调速技术。在过去十年中，它已经开始接近我们普通民众，接近民生，特别是机床工业，生产线和机器人项目中。
PWM技术已经问世了三十多年,直流电机调速系统已经历了翻天覆地的变化。第一个方面是整流器已经更新换代,它最成功的一面是是用晶闸管成功取代了以前经常使用的电动机组，这使得直流电机调速完成了一次比较成功的更新换代。另外,控制电路的集成化程度越来越高，成本越来越低，体积越来越小，运行越来越稳定不受干扰。当前全球环境法规越来越严格，恒速电机向变速电机的开发也必须严格按照这个标准。相信在未来，电动机调速系统会更加稳定，越来越符合人民的需求和企业需求。
2. 系统概述
2.1系统工作原理
根据激励方法，直流电动机分为两种类型：自激励和其他类型的激励。 不同激发方法的性质不同。 式21是直流电机的速度关系。
（式21）
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题研究目的 1
1.2 单片机直流电机调速系统的背景与意义 1
1.3 单片机直流电机调速的发展状况及趋势 2
2. 系统概述 3
2.1系统工作原理 3
2.2系统的设计方案 4
3. 系统硬件电路 6
3.1主要硬件概述 6
3.2主电路 7
3.2.1驱动电路 7
3.2.2 霍尔元件测速电路 8
3.2.3按键电路 9
3.2.4液晶显示电路 10
3.2.3单片机的最小系统 12
4.系统软件 15
4.1整体系统流程图 15
4.2 测速模块 15
4.3 PWM输出模块 16
4.4按键检测模块 16
4.5液晶显示模块 17
5.系统调试与分析 19
5.1系统仿真 19
5.2硬件调试 20
5.3 硬件测试 20
5.3.1减速功能测试 21
5.3.2加速功能测试 21
6.结论 22
致谢 23
附录1 25
附录2 26
1. 绪论
1.1 课题研究目的
现在技术高速发展，自动化技术成为主流，工农业的发展呼唤着自动化的进一步发展。而在自动化领域内，我们绕不开电机控制技术。这项技术能有力带动其他电动机行业的发展， 正是因为这项技术的大跨步，工业产业自动化的程度越来越高，农业机械自动化的发展水平也在不断提高。
在如今的现实生活中，有很多行业的机器中都在使用直流电机，它的应用场景越来越多元 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
化。再细化来看，自动调节速度系统的应用也扮演着至关重要的角色。与交流电机相比，直流电机虽然结构复杂性有所上升、制造工艺难度增高、元件成本有所上升，但是它具有着更为突出和优秀的起制动性能，依赖于这些特点，直流电机可以轻易实现稳定的调速功能，因此电机业的主流形式还是直流调速系统。
伴随着电子技术的不断更新换代，响应快速操作简便的MOSFET和GBT成为全控型功率器件的翘楚，备受人们青睐。脉宽调制的优越性也不显自明。它的优点主要有：线路架设的简便性；电子流动的稳定性；发热损耗小；产生的无用波形少；稳流的准度高并且加速状态下效果优异；调速范围频带覆盖广；系统启动速度更快，装置效率较高。
1.2 单片机直流电机调速系统的背景与意义
直流电机目前最需要的功能是平稳的调速，简单来说就是制动控制性能要稳定。在很多领域甚至包括民生行业的机床都需要具备调速的功能。就内部结构来看，直流调速是交流拖动系统的基石。众所周知,与交流调速系统相比,直流调速系统很多年来在调速传动系统中处于领先地位，因为其调速精度非常高,调速范围很广,变流装置操作起来相对比较容易。在科学萌芽之初，模拟电路一度成为电机控制的主流地，在模电领域，运算放大器不可否认的占据一定位置。但是控制系统的硬件层面功能太少，软件系统不方便，难以调试。这种情况十分不利于直流电机调速技术的发展。
传统的控制系统使用模拟部件，虽然满足制造要求，但部件容易损坏并且受到干扰，电路的动荡和电流信号的不稳定会引发较大的误差，另一方面设备的布线太过于复杂，在安全方面得不到保障。所以,直流调速的存在依旧有其合理性和必要性。正是因为以上特点，一个直流电机调速系统在日常工作中有着举足轻重的意义和影响。
1.3 单片机直流电机调速的发展状况及趋势
脉宽调制技术是在上个世纪大约1970年代中期左右问世的。当时有很多新的电枢电压控制方法，脉宽调制技术也包括其中。它工作的机制是改变电压和改变占空比来调节速度，简单来说就是电动机增加电压时增速，减少电压就减速。但是最近这些年，我们晶体管技术和大规模的集成电路制造工艺技术发展高歌猛进，其中就伴随着高速永磁直流电机。这些行业与技术领域的发展使得这个PWM技术也不断进行改造与升级。
在海外，PWM最初用于军工行业和载人航天方面，属于高科技并且机密性较强，民生行业最初无法使用这项技术。因为这项技术满足具有卓越性能的高速，精度高，并且能够满足系统的需要。PWM技术生活中比较常见的一种电机调速技术。在过去十年中，它已经开始接近我们普通民众，接近民生，特别是机床工业，生产线和机器人项目中。
PWM技术已经问世了三十多年,直流电机调速系统已经历了翻天覆地的变化。第一个方面是整流器已经更新换代,它最成功的一面是是用晶闸管成功取代了以前经常使用的电动机组，这使得直流电机调速完成了一次比较成功的更新换代。另外,控制电路的集成化程度越来越高，成本越来越低，体积越来越小，运行越来越稳定不受干扰。当前全球环境法规越来越严格，恒速电机向变速电机的开发也必须严格按照这个标准。相信在未来，电动机调速系统会更加稳定，越来越符合人民的需求和企业需求。
2. 系统概述
2.1系统工作原理
根据激励方法，直流电动机分为两种类型：自激励和其他类型的激励。 不同激发方法的性质不同。 式21是直流电机的速度关系。
（式21）
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