直流电机的pwm调速系统设计软件子系统(附件)
本文设计了以STC89C52单片机为核心元件，L298N电机驱动控制的直流电机脉宽调制（PWM）调速系统。通过利用单片机编程软件keil进行编程，对单片机产生的PWM信号进行控制，从而驱动直流电机进行转动。本文给出了整个系统的程序流程图、Keic51程序。硬件电路实现了对电机的启动、急停、加速、减速的控制目的，同时能够在液晶显示屏上显示设定转速与实际转速。关键字直流电动机，单片机，PWM控制，调速系统
目 录
1.1直流电机的应用前景 1
1.2 直流调速的发展 2
1.3 直流电机原理 3
2 直流电机的控制方案设计 4
2.1 直流电动机的调速方法 4
2.2 PWM调速设计 6
2.3直流电机控制结构图 7
3 直流电机调速硬件设计 7
3.1 单片机控制模块 7
3.2 电机驱动模块 8
3.3 LCD液晶显示模块 9
4 直流电机调速软件设计 10
4.1 系统语言的选择 10
4.2 系统的主流程图 11
4.3中断模块 12
4.5 LCD显示模块 13
4.6 电机计数模块 14
4.7 软件的调试与仿真 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
附 录 20
1绪论
1.1直流电机的应用前景
电动机的作用是能够将电动能转换成为机械能的一种设备。电动机的种类有很多，如按照给电机通电电源的类型划分，可以将电动机划分为直流电动机和交流电动机。直流电动机按照运行方式划分，又可以划分为有刷电机，步进电机，无刷电机。而所有电动机的基础是直流无刷电机，它有很多显著的特点，例如，通电后启动快，电机的控制电路简单，电机制动的简便，因为有了这些优点的存在，使得直流无刷电动机在自动控制行业得到了广泛的应用[1]，在机械制造业，纺织业，自动控制方面具有很高的占比，成为市场的宠儿，而直流电机中技术尚没有得到根本性解决的缺陷就是它的换向器，它限制了直流电动机的电机容量，还有电机的过载能力以及最高电压，增加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
了制造电机和维护的困难，但是，随着时代的改变，科学技术的不断发展，关于直流电机拖动方面的控制理论逐步成发展到成熟，所以这使得直流电机仍然在大范围内的使用。所以，从过去到现在，直流拖动电机的在应用中不断的完善，同时也在不停研制能够赶超直流系统性能与价格的交流拖动系统。这些年来，由于电机变频控制装置迅速发展，这些可能都够得到实现。
因为微电子技术等其他自动化行业技术的奠基，电动机控制技术因为微电子技术的发展而得以发展，这其中，最突出的就是微控制器[1]，而现代社会的控制行业就是以这种微控制器作为关键元器件的，在现代的工业控制行业，它被工业厂家广泛的采用， 它代替了常规检测的装置还有很大部分的人工操作，使得我们所需监控的对象能够按照我们所设定的方式和技术来运行，以便来完成管理任务。近些年来，这种系统在工控行业有了广泛的应用，所以，在诸多领域能见到它的身影。在90年代以后，计算机技术得到了突破，刺激了计算机技术突飞猛进的发展，正是因为了计算机技术的发展，工控技术得益于它，才能够更快的改革换代。世界上，由于拥有了丰富的硬件，软件资源，并且一些公司在这些整体资源的基础上，开发了一系列的全新的控制技术。这些新型的控制技术在原本的控制技术基础上，继承了原本的优点，并且现在也在朝着智能化和网络化的方向进行发展。
在20年内，由于的上述的技术推动了电动机的控制技术发展，在这其中，有一款技术正在悄然从历史舞台退出，这技术就是通过对电动机的模拟，实现调整转速，这些促使了以微处理器、FPGA/CPLD，PWM控制技术为核心的控制系统等现在现代化技术得到了发展[2]。而在当今社会，全新的控制系统正在慢慢地改变，它们的发展方向发生了变化，它已经向着数字化，向着智能化进行发展。
1.2 直流调速的发展
最开始的时期，通过对直流电机进行恒定的直流电压供电，因此出现了这一种调速系统，它的调速方法是改变回路中的电阻大小从而来改变电机的转速。这种调速的方法极为简单，容易操作，设备制造方便，价格很低，但是也有很多缺点，例如效率很低，机械特性不高，不能够得到较好的调速效果，所以，目前为止，很少采用这种调速方法，并且这种调速措施只适用于调速要求精度不高的场所[3]。但是在1930年代的末期，有人发明了一些旋转变流组，配合闸流管等其他控制的元器件，能够实现效果较好的调速性能，例如有很宽的调速范围，转速变化率较小和调速过程中较为平稳。尤其是在电机减速时，非常容易就可以将电机的动量反馈到电网中，这样有利于使得制动较为平滑，另一方面能够减少损耗，提高工作效率。但是上面的这种方法的缺点也很显著，该调速系统需要增加两台与之对应的一些辅助励磁装置，系统的重量大，占地广，工作效率依旧很低而且维修起来很困难。
当出现了汞弧变流器之后，就可以代替上述系统，提高了调速的性能指标，汞弧变流器的系统快速响应是它突出的特点，是上述系统没办法与之比较的。但是，汞弧变流器维修起来依旧不方便，尤其是存在水银蒸气，对维修工人有很大的人身伤害。在1957年，世界上的第一只晶闸管的出现，改变了之前存在已久的格局，它与其他变流元件相比，晶闸管具有很多优点，它的体积小，响应速度快，工作时可靠稳定，使用时间长，维修简单，这些优点让它占据了市场，直流调速系统采用晶闸管进行供电在经济和可靠性上得到了提高，而且在技术性这个指标上也有很大的提高。使用晶闸管的变流器装置，它的方法倍数已经超过10000倍，与机组相比较的话，它的放大倍数提高了1000倍，同时，与汞弧变流器方法相比，它的方法倍数提高了10倍，发电机电动机的响应速度是以秒来计算的，但是晶闸管是以毫秒计算的[2]。
在1980年后期起，晶闸管整流装置取代了之前的直流发电机组以及汞弧整流装置，推动了直流电气传动完成了一次大的跳跃。与此同时，控制电路的快速发展已经发展成高度集成，体积小，可靠性较高与成本低的技术，随着上述技术的普及与应用，直流调速系统的性能指标得到了大幅提高，扩大了使用范围，推动了调速技术发展。
1.3 直流电机原理
直流电机是由三部分构成，分别是永久磁铁、电枢以及换相器。图1.1(a)和图1.1（b）是电机的原理图电机的上下分别使用一块固定的永磁体，上方的是N极，与之对应的，下方的是S极，从N到S是磁力线的方向。两块磁体之间是一段能够自由旋转的导体ABC，而这块导体则被称为电枢，电枢的ab段接了一块半圆形金属片，cd段也是接了一块半圆形金属片，这两块金属片在国际上通常被称为换向器。
目 录
1.1直流电机的应用前景 1
1.2 直流调速的发展 2
1.3 直流电机原理 3
2 直流电机的控制方案设计 4
2.1 直流电动机的调速方法 4
2.2 PWM调速设计 6
2.3直流电机控制结构图 7
3 直流电机调速硬件设计 7
3.1 单片机控制模块 7
3.2 电机驱动模块 8
3.3 LCD液晶显示模块 9
4 直流电机调速软件设计 10
4.1 系统语言的选择 10
4.2 系统的主流程图 11
4.3中断模块 12
4.5 LCD显示模块 13
4.6 电机计数模块 14
4.7 软件的调试与仿真 15
结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
附 录 20
1绪论
1.1直流电机的应用前景
电动机的作用是能够将电动能转换成为机械能的一种设备。电动机的种类有很多，如按照给电机通电电源的类型划分，可以将电动机划分为直流电动机和交流电动机。直流电动机按照运行方式划分，又可以划分为有刷电机，步进电机，无刷电机。而所有电动机的基础是直流无刷电机，它有很多显著的特点，例如，通电后启动快，电机的控制电路简单，电机制动的简便，因为有了这些优点的存在，使得直流无刷电动机在自动控制行业得到了广泛的应用[1]，在机械制造业，纺织业，自动控制方面具有很高的占比，成为市场的宠儿，而直流电机中技术尚没有得到根本性解决的缺陷就是它的换向器，它限制了直流电动机的电机容量，还有电机的过载能力以及最高电压，增加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
了制造电机和维护的困难，但是，随着时代的改变，科学技术的不断发展，关于直流电机拖动方面的控制理论逐步成发展到成熟，所以这使得直流电机仍然在大范围内的使用。所以，从过去到现在，直流拖动电机的在应用中不断的完善，同时也在不停研制能够赶超直流系统性能与价格的交流拖动系统。这些年来，由于电机变频控制装置迅速发展，这些可能都够得到实现。
因为微电子技术等其他自动化行业技术的奠基，电动机控制技术因为微电子技术的发展而得以发展，这其中，最突出的就是微控制器[1]，而现代社会的控制行业就是以这种微控制器作为关键元器件的，在现代的工业控制行业，它被工业厂家广泛的采用， 它代替了常规检测的装置还有很大部分的人工操作，使得我们所需监控的对象能够按照我们所设定的方式和技术来运行，以便来完成管理任务。近些年来，这种系统在工控行业有了广泛的应用，所以，在诸多领域能见到它的身影。在90年代以后，计算机技术得到了突破，刺激了计算机技术突飞猛进的发展，正是因为了计算机技术的发展，工控技术得益于它，才能够更快的改革换代。世界上，由于拥有了丰富的硬件，软件资源，并且一些公司在这些整体资源的基础上，开发了一系列的全新的控制技术。这些新型的控制技术在原本的控制技术基础上，继承了原本的优点，并且现在也在朝着智能化和网络化的方向进行发展。
在20年内，由于的上述的技术推动了电动机的控制技术发展，在这其中，有一款技术正在悄然从历史舞台退出，这技术就是通过对电动机的模拟，实现调整转速，这些促使了以微处理器、FPGA/CPLD，PWM控制技术为核心的控制系统等现在现代化技术得到了发展[2]。而在当今社会，全新的控制系统正在慢慢地改变，它们的发展方向发生了变化，它已经向着数字化，向着智能化进行发展。
1.2 直流调速的发展
最开始的时期，通过对直流电机进行恒定的直流电压供电，因此出现了这一种调速系统，它的调速方法是改变回路中的电阻大小从而来改变电机的转速。这种调速的方法极为简单，容易操作，设备制造方便，价格很低，但是也有很多缺点，例如效率很低，机械特性不高，不能够得到较好的调速效果，所以，目前为止，很少采用这种调速方法，并且这种调速措施只适用于调速要求精度不高的场所[3]。但是在1930年代的末期，有人发明了一些旋转变流组，配合闸流管等其他控制的元器件，能够实现效果较好的调速性能，例如有很宽的调速范围，转速变化率较小和调速过程中较为平稳。尤其是在电机减速时，非常容易就可以将电机的动量反馈到电网中，这样有利于使得制动较为平滑，另一方面能够减少损耗，提高工作效率。但是上面的这种方法的缺点也很显著，该调速系统需要增加两台与之对应的一些辅助励磁装置，系统的重量大，占地广，工作效率依旧很低而且维修起来很困难。
当出现了汞弧变流器之后，就可以代替上述系统，提高了调速的性能指标，汞弧变流器的系统快速响应是它突出的特点，是上述系统没办法与之比较的。但是，汞弧变流器维修起来依旧不方便，尤其是存在水银蒸气，对维修工人有很大的人身伤害。在1957年，世界上的第一只晶闸管的出现，改变了之前存在已久的格局，它与其他变流元件相比，晶闸管具有很多优点，它的体积小，响应速度快，工作时可靠稳定，使用时间长，维修简单，这些优点让它占据了市场，直流调速系统采用晶闸管进行供电在经济和可靠性上得到了提高，而且在技术性这个指标上也有很大的提高。使用晶闸管的变流器装置，它的方法倍数已经超过10000倍，与机组相比较的话，它的放大倍数提高了1000倍，同时，与汞弧变流器方法相比，它的方法倍数提高了10倍，发电机电动机的响应速度是以秒来计算的，但是晶闸管是以毫秒计算的[2]。
在1980年后期起，晶闸管整流装置取代了之前的直流发电机组以及汞弧整流装置，推动了直流电气传动完成了一次大的跳跃。与此同时，控制电路的快速发展已经发展成高度集成，体积小，可靠性较高与成本低的技术，随着上述技术的普及与应用，直流调速系统的性能指标得到了大幅提高，扩大了使用范围，推动了调速技术发展。
1.3 直流电机原理
直流电机是由三部分构成，分别是永久磁铁、电枢以及换相器。图1.1(a)和图1.1（b）是电机的原理图电机的上下分别使用一块固定的永磁体，上方的是N极，与之对应的，下方的是S极，从N到S是磁力线的方向。两块磁体之间是一段能够自由旋转的导体ABC，而这块导体则被称为电枢，电枢的ab段接了一块半圆形金属片，cd段也是接了一块半圆形金属片，这两块金属片在国际上通常被称为换向器。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1830.html
