毕业设计（论文）-直流电机调速系统设计
毕 业 论 文 题 目 直流电机调速系统设计英文题目 DC Motor Speed Control System 摘要摘 要本文主要是设计一个以单片机为主控芯片，通过按键改变直流电机的转速和转动方向，并能实时显示转速和脉冲数。本文首先初步确定了总体设计方案，根据设计的要求分模块进行设计。首先对设计用到的主要芯片如AT89C52单片机、霍尔元件、LCD1602液晶显示进行了参数和性能的介绍。根据所要达到的设计目的分模块进行了设计。在单片机模块主要设计了单片机最小系统。在驱动模块主要设计了H桥驱动电路。在测量模块运用霍尔元件对电机进行测速并输出信号给单片机中断端口。在显示模块采用LCD1602液晶显示，单片机通过输出电压信号给液晶实现实时显示。在按键模块由于按键数量比I/O口数量少，为了接线方便决定采用独立按键的连接方式。最后将各模块与单片机相连接，通过软件进行编程从而实现设计功能。 关键词： 直流电机； 单片机； 分模块1 ABSTRACTABSTRACTIn this paper, the design of a microcontroller based control chip, through the button to change the motor speed and rotation direction, and can display real-time speed and the number of pulses. In this paper, the overall design scheme is preliminarily determined, and the modules are designed according to the requirements of the design. First, the design of the main chip used in such as AT89C52 microcontroller, Holzer components, LCD1602 liquid crystal display parameters and the performance of the introduction. According to the design goal to achieve the design of modules were designed. The single chip microcomputer module is designed. In the drive module, the main design of the H bridge driver circuit. In the measurement module using Holzer components of the motor speed and output signal to the microcontroller interrupt port. In the display module using LCD1602 liquid crystal display, microcontroller through the output voltage signal to the liquid crystal display in real time. In the key module because the number of keys is less than the number of I/O port, in order to facilitate the connection to determine the use of independent key connection mode. In the end, each module is connected with the single chip microcomputer, and the software is programmed to realize the function of the design.Keywords: continuous current dynamo; singlechip; Sub module2 目录目 录摘 要IABSTRACTII1.绪 论11.1 设计的背景11.2 直流电机的发展11.3 单片机以及微处理器控制系统的发展11.4 本选题的理由及意义22. 系统总体设计方案32.1 本论文研究的主要内容32.2 直流调速系统设计任务分析32.3 系统设计目标42.4 直流电机调速43. 硬件电路的设计63.1 单片机电路设计63.1.1 STC89C52单片机介绍63.1.2 单片机最小系统73.2.2.2 晶振电路83.2.2.3 复位电路93.2 电源电路设计93.2.1 电源接口电路设计93.2.2 直流稳压电源设计103.3 测速电路设计113.3.1 霍尔传感器简介113.3.2 霍尔测速电路设计113.4 液晶显示电路设计123.4.1 LCD1603液晶简介123.4.2 显示电路设计133.5 按键电路设计143.6 PWM信号发生电路设计153.6.1 系统的硬件电路设计与分析163.6.2 H桥驱动电路174. 软件系统的设计184.1 系统软件总体设计184.2 主程序184.3 键盘扫描程序184.4 初始化程序204.5 LCD1602设置和显示程序设计214.6 各中断程序设计224.6.2 定时器中断0程序224.6.1 定时中断1程序234.6.2 外部中断1程序设计23结论24致 谢25参考文献26附录127附录228 绪论1.绪 论1.1 设计的背景：随着科学技术的发展，人们对产品越来越追求精细化。这得益于自动化生产技术在现代生产中占有越来越重要的地位。要加工精细的元器件，只有高性能的电机才能为加工提供所需要的动力。直流电机转速调节范围宽、调节方便灵活等良好特性，广泛运用在生产加工、智能机器人等领域。随着中国经济的迅猛发展，中国制造业从劳动密集型向自动化、智能化转型升级，对电机的转速精度，启动、正反转反应速度等性能提出了更高要求。为此设计更高要求的直流电机调速系统，对于中国的产业发展具有不可估量的作用。1.2 直流电机的发展 直流电机比交流电机更早被发明，但早期的直流电机技术还很不成熟，安全性、经济性、制造运行远远达不到人们的要求。与交流电机相比直流电机很晚才转化为生产力。传统的直流控制调速以模拟器件控制为主，控制精度不高，具有很大的局限性。随着计算机时代的到来，特别是微处理器的发明运用，这一局面很快被打破。PWM控制技术很早就成熟，一直苦于没有很好的产生PWM脉冲的器件。单片机与PWM技术的结合，改变了过去依靠模拟器件对直流电机进行控制的时代。 直流电机在矿产开发冶炼、工业生产、自动化、智能化等行业领域获得了广泛的运用。传统的直流电机只能进行最基本的控制，控制精度远远不能满足时代的发展需要，更不能与计算机技术相结合，阻碍了智能化的实现。现在，单片机已经深刻的影响着直流电机控制技术的发展，伴随着单片机技术的不断完善与发展，自动化技术也获得了新的发展机遇，使自动化技术深入到生产生活的方方面面。单片机技术不是一孤立的存在，它与许多学科有着千丝万缕的联系，引起了新技术的产生与新事物的发展。单片机应用在许多科学领域，带动了一批产业的发展与新学科的诞生，促进了单片机技术的不断发展。由于体积小、重量轻、功能强大、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，对计算机的性能有了不断改进，在许多行业领域中越来越多的出现单片机的身影。 由于直流电机的速度控制很容易起动和制动性能良好的特点，并且可以范围广泛的改变速度和功率，在冶金，机械制造等工业部门的已被广泛使用。励磁控制与电枢电压控制是直流电机调速常见的两种方法。1.3 单片机以及微处理器控制系统的发展 在计算机的发展过程中微处理器的出现具有划时代的意义，随着科技的发展特别是大规模集成电路技术的出现，微处理器也由当初的价格昂贵性能单一，到如今的性能强大价格却便宜，这其中电力电子技术的发展功不可没。电力电子技术的不断推陈出新，出现了许多新的元器件与更为简便的新型电路，增强了大功率元器件的功能，便于使更多功能集成在一起，使微处理器控制电机变得可能。微处理器以弱电控制强电具有简单、方便、安全的特点，便于通过编程实现复杂的电机控制，使电机的性能优点发挥到最大，更符合当今智能控制的发展趋势，还让传统的各种电机控制系统焕发新的生机获得更大的发展。 最初的微处理器功能简单，只能通过控制触电开关对电机速度进行控制。如今微处理器往往自带可编程器，微处理器的功能获得了大大的提高。现在远程控制在工业控制中得到广泛应用。通过对可编程器的编程，由现场总线将电机的运行状态实时传送到远程终端，实现了信息的交互，为少人控制乃至无人控制的工厂的实现打下了基础。也可以通过编程同时控制多台电机工作，实现电机之间运行数据的交换，使电机调速系统真正做到了自动化、智能化。直流电机的调速性能相比交流电机优良。但直流电机换向采用机械换向器，换向磨损大，容易出现换向火花。相比交流电机直流电机结构复杂易出现故障，维修难度大，可靠性也远不如交流电机。随着高性能微处理器如DSP的出现，直流电机性能得到很好的发挥。为直流调速系统的调速方式的创新与发展提供了可能。DSP等高性能微处理器每秒运算速度可达百亿兆以上且可进行矩阵运算，在先进的数控机床中得到广泛的采用。1.4 本选题的理由及意义现代科技日新月异，电气传动也早由传统的模拟控制转为采用数字化的微处理器控制。近年来工业自动化、智能机器人等高新产业的兴起，直流电机具有调速性能好，无级调速，适用于需要频繁启动、对过载要求高的场合的由于性能优良而被大规模采用。以往的直流调速系统都是模拟控制只能控制电机的某一方面的性能，往往顾此失彼不能综合控制系统参数，不便于编程实现精确控制，已大大落后于时代的要求，不能满足工业系统对动力传动的加工需求。随着中国工业化的进一步升级，市场对直流电机的需求大大增加，迫切需要高性能的直流电机。因而生产符合市场要求的直流电机迫在眉睫，而一台直流电机性能的发挥，一个好的调速系统是必不可少。为此，设计一种通过编程实时可以高精度的控制电机，在当下微处理器广泛应用在调速系统领域的背景下，具有提升直流控制电机控制精度的重要意义。 基于以上理由设计了基于以上理由设计了运用单片机为主控模块，控制电机速度的1 系统总体设计方案2. 系统总体设计方案系统总体设计包括系统设计的主要内容、系统最终设计的目标、和可行性方案的提出；下面几个小节都分别有详细的阐述。2.1 本论文研究的主要内容
