畢業(yè)設計-基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計

1、學校代碼： 11059 學 號：0605073043畢 業(yè) 論 文設計BACHELOR DISSERTATION論文題目 基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計 學位類別 工學學士 學科專業(yè) 自 動 化 作者姓名 導師姓名 完成時間 2021年5月20日 基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計中 文 摘 要本文介紹了基于單片機的直流電機PWM調(diào)速的根本方法，直流電機調(diào)速的相關知識以及PWM調(diào)速的根本原理和實現(xiàn)方法。重點介紹了基于MCS一51單片機的用軟件產(chǎn)生PWM信號以及信號占空比調(diào)節(jié)的方法。對于直流電機速度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑。直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性,調(diào)速平滑，方便，調(diào)速范圍廣，

2、過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程中自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。電動機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)自動控制，是電氣傳動開展的主要方向之一。采用微機控制后，整個調(diào)速系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、操作維護方便，電動機穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速精度可到達較高水平，靜動態(tài)各項指標均能較好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中高性能電氣傳動的要求。關鍵詞：單片機最小系統(tǒng)； PWM； 直流電機調(diào)速The Design of DC Motor Speed Control System Based on The SCMABSTRACTThis paper introduces a kind

3、of method of DC motor speed modification based on PWM theory by the SCM.Showing some relative knowledge upon the DCmotor timing，the basic theory and the way to implement.And it emphasizes on the way for carrying out PW M signals based on MCS一51.This paper still provides a method for modifying the sp

4、eed of DCmotor by way of taking count of data and time delay by software.It offers a sort of efficient method for the DC motor speedcontrolling system. DC Motor Speed Control has excellent characteristics, speed smooth and easy, and speed a wide range of Shock, able to withstand the impact of freque

5、nt load can be achieved without frequent fast-starting, braking and reverse; meet the production process automation systems various special operating requirements. Drives using micro-computer control, the development of electric drive is one of the major directions. Using computer control, the speed

6、 control system as a whole size, simple structure, high reliability, ease of maintenance and operation. Stable operation at the motor speed precision can be achieved at higher levels, static and dynamic indicators can better meet the industrial production of high-performance electric transmission re

7、quirements.KEY WORD：SCM； PWM； DC motor speed modification目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc262630176 第一章 直流電機調(diào)速分析及研究意義 ，當改變勵磁電流時，可以改變磁通量的大小，從而到達變磁通調(diào)速的目的。但由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流,和磁通量只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。而對于調(diào)節(jié)電樞外加電阻時，會使機械特性變軟，導致電機帶負載能力減弱。對于他勵直流電機來說，當改變電樞電壓時，分析人為機械特性方程式，得到人為特性曲線1-2。如圖1-1所示。理想

8、空載轉(zhuǎn)速隨電樞電壓升降而發(fā)生相應的升降變化。不同電樞電壓的機械特性曲線相互平行，說明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機帶負載能力恒定。當我們平滑調(diào)節(jié)他勵直流電機電樞兩端電壓時，可實現(xiàn)電機的無級調(diào)速?；谝陨咸匦?，改變電樞電壓，實現(xiàn)對直流電機速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。圖1-1直流電動機機械特性曲線 圖1-2 電樞電壓“占空比與平均電壓關系1.2 PWM根本原理及其實現(xiàn)方法1.2.1 PWM根本原理PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，從而改變負載兩端的電

9、壓，進而到達控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應用在許多方面，如電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通和“斷開時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開關驅(qū)動裝置。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時間，即可讓電機轉(zhuǎn)速得到控制。設電機始終接通電源時，電機轉(zhuǎn)速最大為,設占空比為=/，那么電機的平均速度為: =* 公式 1-2式中， 電機的平均速度;電機全通電時的速度(最大)

10、;=/占空比。由公式1-2可見，當我們改變占空比時=/，就可以得到不同的電機平均速度 ，從而到達調(diào)速的目的。嚴格地講，平均速度與占空比=/并不是嚴格的線性關系，在一般的應用中，可以將其近似地看成線性關系3。1.3 實現(xiàn)方法PWM信號的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。硬件方法的實現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做贅述。本文主要介紹利用單片機對PWM信號的軟件實現(xiàn)方法。MCS一51系列典型產(chǎn)品AT89S52具有兩個定時器 和 。通過控制定時器初值和 ，從而可以實現(xiàn)從S52的任意輸出口輸出不同占空比的脈沖波形。由于PWM信號軟件實現(xiàn)的核心是單片機內(nèi)部的定時器，而不同單片機的定時器

11、具有不同的特點，即使是同一臺單片機由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關系也不同。因此，首先必須明確定時器的定時初值與定時時間的關系。如果單片機的時鐘頻率為，定時器計數(shù)器為位，那么定時器初值與定時時間的關系為： (公式 1-3)式中， 定時器定時初值； 一個機器周期的時鐘數(shù)。隨著機型的不同而不同。在應用中，應根據(jù)具體的機型給出相應的值。這樣，我們可以通過設定不同的定時初值 ，從而改變占空比=/，進而到達控制電機轉(zhuǎn)速的目的4。1.4 控制程序設計控制程序的設計有兩種方法：軟件延時法和計數(shù)法。軟件延時法的根本思想是：首先求出占空比=/，再根據(jù)周期分別給電機通

12、電個單位時間，所以=/。然后，再斷電個單位時間，所以= 。改變和的值，從而也就改變了占空比。計數(shù)法的根本思想是：當單位延時個數(shù)求出之后，將其作為給定值存放在某存儲單元中。在通電過程中，對通電單位時間的次數(shù)進行計數(shù)，并與存儲器的內(nèi)容進行比擬。假設不相等，那么繼續(xù)輸出控制脈沖，直到計數(shù)值與給定值相等，使電機斷電。軟件采用定時中斷進行設計。如圖2-12所示，單片機上電后，系統(tǒng)進入準備狀態(tài)。當按動按鈕后，執(zhí)行相應的程序，根據(jù)P3.0。根據(jù)不同的加、減速按鈕，調(diào)整P3.0輸出上下電平時的占空比，從而可以控制P3.0輸出上下電平時的延時時間，進而控制電壓的大小來決定直流電機轉(zhuǎn)速。 研究背景隨著社會的開展，

13、各種智能化的產(chǎn)品日益走入尋常百姓家。為了實現(xiàn)產(chǎn)品的便攜性、低成品以及對電源的限制，小型直流電機應用相當廣泛。對直流電機的速度調(diào)節(jié)，我們可以采用多種方法，本文在給出直流電機調(diào)整和PWM實現(xiàn)方法的根底上，提供一種用單片機軟件實現(xiàn)PWM 調(diào)速的方法。 論文研究的目的與意義1.6.1 目的對基于MCS-51系列單片機實現(xiàn)直流電機調(diào)速系統(tǒng)進行研究和設計，能夠在不同的按鈕作用下分別實現(xiàn)直流電機的停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制；能夠?qū)崿F(xiàn)基于MCS-51系列單片機的直流電機PWM的調(diào)速設計。1.6.2 意義(1) 直流電動機有良好的起動、制動性能, 宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速, 至今在金屬切削機床、造紙機等需要

14、高性能可控電力拖動的領域中仍有廣泛的應用。直流調(diào)速系統(tǒng)在不斷開展, 尤其是近年來, 國內(nèi)外各廠家競相推出全數(shù)字直流調(diào)速裝置, 使得直流調(diào)速系統(tǒng)在理論和實踐方面都邁上了一個新的臺階。以往的直流調(diào)速裝置是全模擬式設備。變電壓調(diào)速是直流調(diào)速的主要方法, 常用晶閘管可控整流器做可控直流電源。這些舊設備急待更新改造。另外, 目前高等院校的電力拖動自動控制系統(tǒng)的實驗教學, 還采用全模擬式的實驗設備, 尚無適合于教學的全數(shù)字式直流調(diào)速實驗裝置, 有待于開發(fā)。(2) 本文研究的基于MCS-51系列單片機的直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)屬于微機控制領域，通過對單片機的學習和研究對自己以后從事硬件產(chǎn)品的開發(fā)有一定的實際指

15、導意義。(3) 將所學的知識理論和實踐想結(jié)合，為以后再此根底上結(jié)合相關領域設計智能化產(chǎn)品和改良某些產(chǎn)品性能具有很好的實踐意義。第二章 系統(tǒng)硬件設計本設計以AT89S52單片機為核心，以5個彈跳按鈕作為輸入到達控制直流電機的停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。在設計中，采用PWM技術對電機進行控制，通過對占空比的計算到達精確調(diào)速的目的。設計要求1能實現(xiàn)通過調(diào)節(jié)給定的電壓對直流電機的速度及轉(zhuǎn)向控制；2通過按鈕能實現(xiàn)直流電機的加速、減速、等變速及轉(zhuǎn)向控制；功能簡介直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑、方便，調(diào)速范圍廣；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、停止和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過程

16、自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。電動機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)自動控制，是電氣傳動開展的主要方向之一。采用微機控制后，整個調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，操作維護方便，電動機穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速精度可到達較高水平，靜動態(tài)各項指標均能較好地滿足工業(yè)生產(chǎn)中高性能電氣傳動的要求。由于單片機性能優(yōu)越，具有較佳的性能價格比，所以單片機在工業(yè)過程及設備控制中得到日益廣泛的應用。PWM 調(diào)速系統(tǒng)與可控整流式調(diào)速系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點：由于PWM 調(diào)速系統(tǒng)的開關頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可獲得平穩(wěn)的直流電流，低速特性好：同樣，由于開關頻率高，快速響應特性好，動態(tài)抗干擾能力強，可以獲得很寬的頻帶；開關器件只

17、工作在開關狀態(tài)，主電路損耗小，裝置效率高。本文所介紹的系統(tǒng)就是一個采用典型的開環(huán)調(diào)速原理組成的單片機PWM 調(diào)速系統(tǒng)4-5。主要內(nèi)容 采用單片機構(gòu)成的直流電動機數(shù)字PWM 調(diào)速系統(tǒng),其控制核心主要由最小系統(tǒng)、電源模塊12v 5v、電機驅(qū)動電路、按鍵加速、減速、急停、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、顯示模塊四位數(shù)碼管、直流電機組成。系統(tǒng)采用L298N芯片作為PWM 驅(qū)動直流電動機的供電主回路。單片機通過軟件處理輸出PWM信號, 實現(xiàn)了直流電動機的速度控制,在運行中獲得了良好的動靜態(tài)性能。由于系統(tǒng)性價比高,結(jié)構(gòu)簡單,具有實用價值和推廣價值。在介紹了基于單片機用PWM實現(xiàn)直流電機調(diào)整的根本方法，直流電機調(diào)速的相關知識，

18、及PWM調(diào)整的根本原理和實現(xiàn)方法。重點介紹了基于AT89S52單片機的用軟件產(chǎn)生PWM信號的途徑，并介紹了一種獨特的通過軟件定時中斷實現(xiàn)PWM信號占空比調(diào)節(jié)的方法。對于直流電機速度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑。1鍵盤識別：通過P1口的低電平輸入識別不同的按鍵。2通過對單片機程序燒錄實現(xiàn)對直流電機的停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。3由于單片機的驅(qū)動能力不強，驅(qū)動直流電機需要很強的電流所以必須有外圍的驅(qū)動電路，因此本設計采用L298芯片放大單片機微弱的電流。控制原理：89S52單片機為核心的直流電機控制系統(tǒng)控制簡圖如圖2-1所示，由軟件轉(zhuǎn)換成PWM 信號，并由P3.0輸出，經(jīng)驅(qū)動電路輸出給

19、電機，從而控制電機得電與失電。軟件采用定時中斷進行設計。單片機上電后，系統(tǒng)進入準備狀態(tài)。當按動啟動按鈕后，根據(jù)P3.0為高電平實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)，P3.1為高電平時實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)。根據(jù)不同的加減速按鈕，調(diào)整P3.0/ P3.1輸出上下電平時的預定值，從而可以控制P3.0/ P3.1輸出上下電平時的占空比，進而控制電壓的大小?？刂瞥绦驊糜陔姍C的加減速。在電動機驅(qū)動信號方面，我們采用了占空比可調(diào)的周期矩形信號控制。脈沖頻率對電動機轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負載能力差脈沖頻率低那么反之。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，脈沖頻率在40Hz以上，電動機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，但加負載后，速度下降明顯，低速時甚至會停轉(zhuǎn)；脈沖頻率在1

20、0Hz以下，電動機轉(zhuǎn)動有明顯跳動現(xiàn)象。實驗證明，脈沖頻率在15Hz-30Hz時效果最正確。而具體采用的頻率可根據(jù)個別電動機性能在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過 P3.0輸入高電平信號P3.1輸入低電平與P3.0輸入低電平P3.1輸入信號分別實現(xiàn)電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)功能。通過對信號占空比的調(diào)整來對直流電機進行調(diào)節(jié)。方案選擇方案一：采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調(diào)整電動機的分壓，從而到達調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡只能實現(xiàn)有級調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價格比擬昂貴。更主要的問題在于一般電動機的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行

21、調(diào)整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、機械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案三：采用驅(qū)動芯片L298N驅(qū)動直流電機，L298N具有驅(qū)動能力強，外圍電路簡單等優(yōu)點，因此我們采用方案三。2.5.2 PWM調(diào)速工作方式方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個脈沖周期內(nèi)，單片機兩控制口各輸出一個控制信號，兩信號上下電平相反，兩信號的高電平時差決定電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。方案二：單極性工作制。單極性工作制是單片機控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號，兩口的輸出切換和對PWM的占空比調(diào)節(jié)決定電動機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最

22、大波動也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。2.5.3 PWM調(diào)脈寬方式調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比擬穩(wěn)定；并且在采用單片機產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實現(xiàn)上比擬方便。2.5.4 PWM軟件實現(xiàn)方式方案一：采用軟件延時方式，在引入中斷之后，將有一定的誤差。方案二：采用定時器作為脈寬控制的定時方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個us，綜合考慮我們采用方案二6-7。2.6系統(tǒng)分析與硬件設計鍵盤向單片機輸入相應控制指令，由單片機通過P3.0與P3.1其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相應的PWM脈沖，另一口輸出低電平，

23、經(jīng)過信號放大、驅(qū)動電動機控制電路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制，電動機正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加速，減速、急停?？傮w設計方案的硬件局部詳細框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)硬件框圖單片機最小系統(tǒng)：所謂最小系統(tǒng)就是指由單片機和一些根本的外圍電路所組成的一個可以工作的單片機系統(tǒng)。一般來說，它包括單片機，晶振電路和復位電路。設計局部分析：1、單片機AT89S52AT89S52 8位單片機是MSC-51系列產(chǎn)品的升級版，有世界著名半導體公司ATMEL在購置MSC-51設計結(jié)構(gòu)后，利用自身優(yōu)勢技術掉電不丟數(shù)據(jù)閃存生產(chǎn)技術對舊技術進行改良和擴展，同時使用新的半導體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。與此同時，世界上其他的著名公

24、司也通過根本的51內(nèi)核，結(jié)合公司自身技術進行改良生產(chǎn)，推廣一批如51F020等高性能單片機。AT89S52片內(nèi)集成256字節(jié)程序運行空間、8K字節(jié)Flash存儲空間，支持最大64K外部存儲擴展。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個定時器、8個中斷、軟件設置低能耗模式、看門狗和斷電保護?？梢栽?V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷開展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。同時，該單片機支持計算機并口下載，簡單的數(shù)字芯片就可以制成下載線，僅僅幾塊錢的價格讓該型號單片機暢銷10年不衰。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種封裝，本

25、次設計根據(jù)最小系統(tǒng)有時需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插DIP-40的封裝。圖2-2 DIP-40封裝89S52引腳圖復位電路及時鐘電路復位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運行的根本模塊。復位電路通常分為兩種：上電復位和手動復位。 上電復位 手動復位有時系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)程序跑飛的情況，在程序開發(fā)過程中，經(jīng)常需要手動復位。所以本次設計選用手動復位。XTAL1和XTAL2引腳。并聯(lián)2個30pF陶瓷電容幫助起振。最小系統(tǒng)如圖：圖2-3 最小系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源的根本原理：直流穩(wěn)壓電源一般有電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，根本框圖如下。圖2-4 直流電源原理 各局部作用：(1)電源變

26、壓器T的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。(2)整流電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。圖2-5 整流電路3濾波電路：各濾波電路C滿足RL-C=35T/2，式中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。圖2-6 濾波電路(4)穩(wěn)壓電路:常用的穩(wěn)壓電路有兩種形式：一是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，二是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。二者的工作原理有所不同。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路其工作原理是利用穩(wěn)壓管兩端

27、的電壓稍有變化，會引起其電流有較大變化這一特點，通過調(diào)節(jié)與穩(wěn)壓管串聯(lián)的限流電阻上的壓降來到達穩(wěn)定輸出電壓的目的。它一般適用于負載電流變化較小的場合。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負反響的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓的。集成穩(wěn)壓電源事實上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。常用穩(wěn)壓電路歸納如下表：電路名稱典型電路輸出電壓及有關參數(shù)特點與用途穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓電路簡單，適用于輸出電壓恒定，負載電流變化小的場合，常用作基準電源可調(diào)穩(wěn)壓電源電路引入電壓串聯(lián)負反響，使輸出電壓更穩(wěn)定且可調(diào)， 可獲得負電源串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路較復雜，輸出電壓可調(diào)，輸出電流較大，應用范圍廣集成穩(wěn)壓電源系列為正電源系列為負電源輸出電壓固定，為5V，9V，1

28、2V，15V，18V等，可根據(jù)需要選用電路簡單，輸出電壓固定由于單片機P3口輸出的電壓最高才有5V，難以直接驅(qū)動直流電機。所以我們需要使用恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N來驅(qū)動電機。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2.546V。輸出電流可達2.5A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅(qū)動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。E

29、nA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。同時需要加四個二極管在電機的兩端，防止電機反轉(zhuǎn)的時候產(chǎn)生強大的沖擊電流燒壞電機8-9。具體驅(qū)動電路如以下圖2-7： 圖2-7 驅(qū)動電路本次設計顯示模塊采用的是SM410564 四位共陽數(shù)碼管顯示，因為單片機的輸出端口輸出的電流小，點亮數(shù)碼管的能力不大，所以需要采用三極管放大輸出電流，此次三極管采用的是C9013，具體放大電路如圖示： 圖2-8 放大電路正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速五個開關分別與單片機的P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，P1.4相連，然后再與地相連。急停實現(xiàn)直流電機的停轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)實現(xiàn)直流電機的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)實現(xiàn)直流電機的反轉(zhuǎn)，加速實現(xiàn)直流

30、電機的加速，減速實現(xiàn)直流電機的減速，其電路如圖： 圖2-9 按鍵電路1整流電路參數(shù)輸出電壓平均值：Uo(AV)=2輸出電流平均值：IO(AV)=平均整流電流：ID(AV)=最大反向電壓：URM=整流二極管的選擇考慮電網(wǎng)： 2濾波電路參數(shù)濾波電容選擇：RLC=(35)一般選幾十至幾千微法的電解電容，耐壓3實際計算過程1.要使7812正常工作，必須保證輸入與輸出之間維持大于2V的壓降，因此7812輸入端直流電壓必須保證14V以上。7812輸入端的電流是對變壓器副邊輸出電壓Ut整流、濾波后得到的。假設整流電路內(nèi)阻為0，負載電流為0，7812輸入端有最大電壓U=1.414Uef，Uef是Ut有效值。由

31、于濾波電容不可能無限大，所以U1.414Uef，根據(jù)經(jīng)驗可知U=1.2Uef，可知Uef=14.4V，考慮到整流橋經(jīng)過兩個二極管約有1.4V的壓降，得變壓器可取15V。2.變壓器選擇：變壓器選擇雙15V變壓，考慮到電流不需要太大，最大電流為1A，實際選擇變壓器輸出功率為10W，可以很好的滿足要求。3.整流橋：考慮到電路中會出現(xiàn)沖擊電流，整流橋的額定電流是工作電流的23倍。選取RS301100V，3A即可，實際購置過程中選擇了RS307700V，3A也符合設計要求。4.濾波電容：考慮到對紋波電壓要求比擬高，應選擇了2200F耐壓值為25V以及100F耐壓值50v的電解電容。F、，用來濾除高頻分量

32、防止產(chǎn)生自激。6.為了防止負載產(chǎn)生沖擊電流，故在輸出端參加2200F、耐壓值為25V的電解電容。7.7805支路的元件參數(shù)根本相同。至此，所有元件的參數(shù)都已經(jīng)確定。412v、5v電源電路 圖2-10 12v直流電源電路圖 圖2-11 5v直流電源電路圖系統(tǒng)整體硬件電路圖如圖2-12示： 圖2-12 系統(tǒng)硬件電路圖2.7設計所需局部器件AT89S52、L298N、12MHZ晶振、四位共陽數(shù)碼管、電容、電阻、彈跳開關等。2.8技術路線P3.0/P3.1脈沖寬度調(diào)制器(PWM) 通道,它們產(chǎn)生可由編程決定寬度和間隔的脈沖。脈沖的間隔周期是由一個FOR循環(huán)控制,來產(chǎn)生不同的占空比。單片機產(chǎn)生的PWM信

33、號不能直接驅(qū)動電機,這就需要設計適宜的驅(qū)動電路。我們可借助于恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片L298N來完成對電動機的驅(qū)動。具體的設計方法是通過Keil C編程，Proteus聯(lián)合仿真來實現(xiàn)的。Proteus是一種低投資的電子設計自動化軟件，提供Schematic Drawing，SPICE仿真與PCB設計功能，這一點proteus 與 multisim比擬類似，只不過它可以仿真單片機和周邊設備，可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU，與keil和MPLAB不同的是它還提供了周邊設備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真，例如373，led，示波器，Proteus提供了大量的元件庫有RAM，ROM，

34、鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，局部SPI器件，局部IIC器件，編譯方面支持Keil和MPLAB，里面有大量的例子參考.(1) Proteus可提供的仿真元件資源Proteus軟件提供了可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件和多達30多個元件庫。(2) Proteus可提供的仿真儀表資源虛擬儀器儀表的數(shù)量、類型和質(zhì)量，是衡量仿真軟件實驗室是否合格的一個關鍵因素。在Proteus軟件中，理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。這些虛擬儀器

35、儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。Proteus可提供的調(diào)試手段(3) Proteus提供了比擬豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。Keil是德國開發(fā)的一個51單片機開發(fā)軟件平臺，最開始只是一個支持C語言和匯編語言的編譯器軟件。后來隨著開發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級，使它已經(jīng)成為了一個重要的單片機開發(fā)平臺，不過KEIL的界面并不是非常復雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開發(fā)的優(yōu)秀程序都是在KEIL的平臺上編寫出來的?？梢哉f它是一個比擬重要的軟件，熟悉他的人很多很多，用戶群極為龐大，要遠遠超過

36、偉福等廠家軟件用戶群，操作有不懂的地方只要找相關的書看看，到相關的單片機技術論壇問問，很快就可以掌握它的根本使用了。1Keil的Vision2可以進行純粹的軟件仿真(仿真軟件程序，不接硬件電路)；也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入工程程序后進行實時仿真；還可以使用Vision2的內(nèi)嵌模塊Keil Monitor-51，在不需要額外的硬件仿真器的條件下，搭接單片機硬件系統(tǒng)對工程程序進行實時仿真。2uVision2調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復雜斷點等功能。DDE界面和shift語言支持自動程序測試。2.9 應用軟件的編制、調(diào)試使用Kei

37、l 軟件工具時，工程開發(fā)流程和其它軟件開發(fā)工程的流程極其相似。(1) 創(chuàng)立一個工程，從器件庫中選擇目標器件，配置工具設置。(2) 用C語言或匯編語言創(chuàng)立源程序。(3) 用工程管理器生成應用。(4) 修改源程序中的錯誤。(5) 測試，連接應用。第三章 系統(tǒng)軟件的設計3.1程序的總體設計利用P3口，編制程序輸出一串脈沖，經(jīng)放大后驅(qū)動直流電機，改變輸出脈沖的電平的持續(xù)時間，到達使電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停轉(zhuǎn)等目的10-11。由軟件PWM 信號，經(jīng)驅(qū)動電路輸出給電機，從而控制電機得電與失電。軟件采用延時法進行設計。單片機上電后，系統(tǒng)進入準備狀態(tài)。當按動啟動按鈕后，根據(jù)P3.0為高電平時實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)

38、，P3.1為高電平時實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)。根據(jù)不同的加減速按鈕，調(diào)整P3.0/ P3.1輸出上下電平時的占空比，從而可以控制P3.0/ P3.1輸出上下電平時的有效值，進而控制電機的加減速。其總體流程圖如圖3-1示：圖3-1 總體程序流程圖第四章 調(diào)試與仿真初始狀態(tài)，直流電機有如圖示4-1運行效果 圖4-1 電機半速運轉(zhuǎn)按下急停鍵，直流電機有圖4-2的停止運行結(jié)果。 圖4-2 電機停轉(zhuǎn)按下加速鍵，直流電機有圖4-3的正向加速運行結(jié)果。 圖4-3 電機正轉(zhuǎn)加速按下減速鍵，直流電機有圖4-4正向減速運行結(jié)果。 圖4-4 電機正轉(zhuǎn)減速按下反轉(zhuǎn)鍵，直流電機有圖4-5反向加速運行結(jié)果。 圖4-5 電機反轉(zhuǎn)加速第

39、五章 結(jié)論和總結(jié)經(jīng)過將近幾個月的努力，終于完成了畢業(yè)設計。在 Protuse和Keil c中仿真了出來，同時也做出了實物，根本上實現(xiàn)了直流電機的停止、加速、減速以及轉(zhuǎn)向控制。畢業(yè)設計是每個大學生必須面臨的一項綜合素質(zhì)的考驗，如果說在過去三年里，我們的學習是一個知識的積累過程，那么現(xiàn)在的畢業(yè)設計就是對過去所學的知識的綜合應用，是對理論進行深化和重新認識的實踐活動。在這近兩個月的畢業(yè)設計中，我們有艱辛的付出，也有了收獲。知識固然得到了穩(wěn)固和提高，但我相信在實踐中的切身體會將會使我在以后的工作和學習中終身受用。首先，學習能力和解決問題的信心都得到了提高。在畢業(yè)設計的過程中，遇到了很多困難，但是在查閱

40、了很多有關書籍和向同學請教后終于解決了。通過這次畢業(yè)設計，我不僅對理論有了更深一步的認識，還培養(yǎng)了自學能力和解決問題的能力，更重要的是，培養(yǎng)了克服困難的勇氣和信心。其次，我們的畢業(yè)設計之所以能根本完成，要深深地感謝我們的指導老師的悉心指導和幫助。 參 考 文 獻1 顧繩谷.電機及拖動根底M，北京：機械工業(yè)出版社，2007.2 楊斌文，梅英，徐宇明.并勵直流電動機的機械特性分析(英文)J，湖南文理學院學報(自然科學版)，2006，Vol.18，NO.2：60-61,68.3 王鑒光.電動機控制系統(tǒng)M，北京：北京機械工業(yè)出版社，1994.4 王小明.電動機的單片機控制M，北京：北京航空航天大學出版

41、社，2002.5 張琛.直流無刷電動機原理及應用M，北京：北京機械工業(yè)出版社，1996.6 袁淑芬.實現(xiàn)直流無刷電動機調(diào)速控制的一種新型方法J，長春理工大學學報，2021，：113-115.7 吳寶啟，張元偉，劉陽.基于單片機的無刷直流電機控制方案設計J，煤礦現(xiàn)代化，2021，Vol.16，NO.6：74.8 劉小春，首珩.無刷直流電動機的單片機控制J，自動化技術與應用，2021，Vol.21，NO.3：129-131. 9 周興華.用單片機控制直流電機變速J，電子制作，2006，Vol.34，NO.6：34-35.10 岳東海，顏鵬.直流電機PWM無級調(diào)速控制系統(tǒng)設計J，價值工程，2021，

42、NO.2:135-136.11郭浩.3A驅(qū)動能力PWM直流電機控制電路的制作J，電子制作，2007，Vol.9，NO.10:42-43.致謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的催促指導，想要完成這個設計還是比擬困難的。 在這里首先要感謝我的導師老師。老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的時期，一直關心我的論文進展，從設計草案確實定和修改，中期檢查，后期詳細設計等整個過程中都給予了我很大的關心。然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下電氣專業(yè)知識的根底；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的

43、支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 最后感謝我的母校四年來對我的大力栽培。 附程序清單/畢業(yè)論文設計：基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計/#include#define unchar unsigned char#define unint unsigned intunsigned char code dispcode=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x84,0 xff,0 xbf; /顯示代碼unsigned char dispbitcode

44、=0 xfe,0 xfd,0 xfb,0 xf7;/位選口unsigned char dispbuf4=0,0,0,0;unsigned char dispbitcnt;unint mstcnt;unint i;unint count=0;unchar tp=0;void ledshow();void keyscan();void delay();void just();void turn();void motorstop();void speedup();void speeddown();void main(void)P3_0=1;P3_1=0;dispbuf0=16;TMOD=0 x02;

45、TH0=0 x06;TL0=0 x06;TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1)ledshow();/數(shù)碼管顯示keyscan();/鍵盤掃描/延時10ms程序void delay()unsigned char i,j;for(i=20;i0;i-)for(j=248;j0;j-);/鍵盤掃描程序void keyscan()unchar temp=0;P1=0 xff;if(P1&0 x1f)!=0 x1f)delay();if(P1&0 x1f)!=0 x1f)temp=P1&0 x1f;switch(temp)case 0 x1e:just();break;case 0 x1d:

46、turn();break;case 0 x1b:motorstop();break;case 0 x17:speedup();break;case 0 x0f:speeddown();break;while(P1&0 x1f)!=0 x1f);/數(shù)碼管顯示程序void ledshow()/* P0=dispcodedispbufdispbitcnt;P2=dispbitcodedispbitcnt;dispbitcnt+;if(dispbitcnt=4)dispbitcnt=0; */P2=0 x01;P0=dispcodedispbuf0;for(i=0;i700;i+);P2=0 x02;

47、P0=dispcodedispbuf1;for(i=0;i700;i+);P2=0 x04;P0=dispcodedispbuf2;for(i=0;i700;i+);P2=0 x08;P0=dispcodedispbuf3;for(i=0;i100) count=0; if(counttp) P3_7=0; else P3_7=1; count+;void just()P3_0=1;P3_1=0;dispbuf0=16;void turn()P3_0=0;P3_1=1;dispbuf0=17;void motorstop()tp=0;void speedup()if(tp99) tp=100;

48、else tp+;void speeddown()if(tp1) tp=0; else tp-;g an employment tribunal claiEmployment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if:you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against youyour emplo

49、yer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more information about dismissal and unfair dismissal, seeDismissal.You can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. However, if you

50、 win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your application is r

51、eceived after this time limit, the tribunal will not usually accept i.If you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underFurther help.Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process and you wil

52、l need to give evidence under an oath or affirmation.Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underFurther help.If you are being re

53、presented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as adamages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you win the case

54、.If you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that give advice by

55、e-mail, click onnearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, seeEmployment tribunals.The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Football Associations 150th anniversary celebrations and

56、 will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday.I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure, he told BBC Sport.For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was.Uefa has HYPERLINK :/ bbc.co.uk/sport/0/f

57、ootball/24654499 opened disciplinary proceedings against CSKAfor the racist behaviour of their fans during HYPERLINK :/ bbc.co.uk/sport/0/football/24615218 Citys 2-1 win.Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees acti

58、ons.CSKA said they were surprised and disappointed by Toures complaint. In a statement the Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA.Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the s

59、ame day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment, these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字

60、開頭的年齡已經(jīng)到了尾聲。或許是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏?？傆X得自己自己似乎應該去做點什么，或者寫點什么。二十年的人生軌跡深深淺淺，突然就感覺到有些事情，非做不可了。The end of our life, and can meet many things really do?而窮盡我們的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary