基于单片机的直流调速系统的设计_毕业设计.doc

武汉纺织大学 毕业设计（论文）任务书 课题名称：基于单片机的直流调速控制系统设计 摘 要 本文设计是一套基于PIC单片机的直流电机控制器，作为其配套的试验装置。论文根据系统的要求完成了整体方案设计和系统选型，针对所设计的控制方案对控制系统的软、硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以PIC16F458单片机为核心的硬件构成，对键盘电路、测量电路、显示电路等作了详细阐述;软件部分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图。论述了软件的设计思想和方法;实现了对直流电动机转动参数的设置、启动、停止、加速、减速和显示等功能。利用PIC系列芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 针对直流电机运行环境恶劣、干扰严重的特点，从系统的硬件设计、软件设计等多方面进行抗干扰的综合考虑，并利用多种软件和硬件技术来提高和改善系统的抗干扰能力，有效地提高了系统的可靠性和实用性。 关键词：直流电机、PIC单片机、速度控制 TOC \o 1-2 \h \z \u 1 绪论 h 12 1.1 引言 h 12 1.2 直流电机调速系统的发展 h 13 1.3 直流电机基本调速方法 h 14 1.4 PWM调速方案的优越性 h 16 2 系统方案设计 h 17 2.1 直流电机的能量转换和特性曲线 h 17 2.2 系统总体方案 h 19 2.3 系统器件型号选择 h 20 2.4 单片机选型 h 21 2.5本章小结 h 26 3 硬件电路设计 h 26 3.1 引言 h 26 3.2 H桥电路PWM控制电路 h 27 3.3放大电路的连接电路 h 29 3.4键盘输入电路 h 30 3.5电源电路 h 30 3.6复位和时钟电路 h 31 3.7显示电路 h 32 3.8转速测量电路设计 h 33 3.9本章小结 h 34 4系统软件设计 h 35 4.1引言 h 35 4.2系统应用程序设计 h 35 4.3直流电机转速控制器的软件设计 h 35 4.4本章小结 h 47 5结论 h 47 5.1工作总结 h 47 1 绪论 1.1 引言 目前，自动化控制系统在各行各业都得到了广泛的应用和发展，其中，直流调速系统更是在现代化生产中起着重要作用。无论是工农业生产、国防、医疗卫生、交通运输、航天航空、还是在日常生活中的家用电器都大量的使用了电气传动系统，车辆、电梯、机床、造纸机械等电气传动系统都有调速要求。为了满足运行、生产、工艺的要求往往需要进行调速控制:为了减少运行损耗，节约电能也需要对电机进行调速。电机调速系统由控制部分、功率部分和电动机三大部分组成。 1957年，晶闸管问世，到20世纪60年代，已产生出成套的晶闸管整流装置，使变流技术产生了根本性的变革。同时，控制电路实现高集成化、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。 直流电机脉冲宽度调制系统PWM产生于20世纪70年代中期，最早用于不可逆、小功率驱动。近十多年来，由于晶体管器件水平的提高和电路技术的发展，同时又因出现了宽调速永磁直流电机。他们之间的结合促使PWM技术高速发展。为设计高性能直流控制系统提供了基础。 本文利用PIC单片机为核心,研究设计了一套基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统。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必威体育精装版成果，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。 1.2 直流电机调速系统的发展 直流电气传动系统中需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行，设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了