PWM脉宽调制的直流电机控制设计--课程设计报告书.docx

皖 西 学 院
课程设计报告书

系 别：
机电系
专 业：

学 生 姓 名：

学号：

课程设计题目：
PWM脉宽调制的直流电机控制设计
起 迄 日 期:
06月 9日 ~ 06月22日
课程设计地点:
微机原理与应用实验室
指 导 教 师:

目录

第1章 任务分析........................................3
第2章 设计综述........................................4
2.1 设计思路..............................................4
2.2 设计功能.......... .......... ........................4
第3章 总体设计........................................5
3.1 硬件设计..............................................5
3.2 软件设计..............................................7
第4章 proteus仿真.....................................10
5.1启停的仿真............................................11
5.2加速的仿真............................................11
5.3减速的仿真............................................12
第5章 课程设计总结.....................................15
参考文献
附录1 源程序
附录2 元件清单

摘要
随着信息技术的高速发展，直流电机调速在生活以及工业生产中担任着越来越重要的作用。因而掌握直流电机调速对我们电气专业的学生非常重要。本文介绍用单片机做控制器产生PWM波来调节直流电机转速。本设计电路采用开环控制电路，具有线路简单、结构可靠、性能较好等特点。
第一章 任务分析
本次课程设计是基于PWM脉宽调制的直流电机控制设计，它要求我们能够设计出用D/A输出控制负载直流电机的变化控制电路且设计一个接口电路，在处理器的控制下，能根据开关的状态，产生不同的占空比的脉冲控制输出对象的转速。
对于上述要求我们可以选择两种方案来实现。第一种是用PLC来搭载端口、控制接口等再加上数模转换电路实现。第二种是直接使用单片机加上数模转换电路实现。综合考虑我还是选用了第二种方法，因为单片机相对于PLC之类的微机来说具有很大的优势，单片机它是将处理器、中断、定时器等集成成在一起的芯片。使用它不需要外接串口、中断、定时器等芯片。而且单片机编程使用的使C语言或汇编语言更容易我们实现，因为这些课程我们在此之前已经学过了。因此使用单片机作为控制器来实现控制直流电机的转速是较佳的选择。对于PWM脉宽的产生可以使用编程的方法来实现的。先将编好的PWM脉宽程序烧录在单片机中，通过检测按键的状态来调用相应的程序，然后通过D/A转换和放大电路产生一定要求的PWM脉宽，进而调节直流电机的转速。
由于，本课程设计没有对转速的静差率等参数有严格的要求，本着原理简单，电路可靠和编程方便的原则，我们选择了开环调节直流电机的转速。

第二章 设计综述
2.1 设计思路
数字信号可以通过数/模转换成模拟信号。因此可通过产生数字信号在转换成模拟信号的方法产生所需的PWM脉宽波形。AT89C51本身就是一个完整的计算机，具有组成微机的个部分部件；中央处理器、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、计数器/定时器及串口中断等。因此只要将AT89C51在配置键盘、数模转换及PWM波形输出即可构成所需的直流调速系统。其原理图1如下：
直流电机
89C51单片机
D/A转换器
放大电路
图1 原理框图
2.2 设计功能
（1）本方案采用的是3个独立式按键，分别表示着启动/停止、加速、减速。选择不同的按键对应着不同的功能。如开关按键对应着电机的启动或停止，加速按键能增大PWM波的占空比，减速按键能减小PWM波的占空比。
（2）占空比的变化范围为0~100%，对应的转速由0r/min~585r/min。

第3章 总体设计
3.1硬件设计
最小系统：最小系统是单片机能正常工作的最小电路，它虽然简单，但是他是单片机工作必不可少的电路。单片机最小电路通常由震荡电路、复位电路和电源电路三大部分组成。本设计的晶振用的是12MHz。电路如下图所示：

图2 单片机最小系统

指示显示电路：指示灯在系统运行中有着特殊的作用，一方面它能监视系统的运行状态，另一方面指示灯的颜色还能给操作人员以警示的作用。如红色表示危险，系统出故障等，蓝色代表系统开启等。由于led灯的额定功率比较小，可以直接由单片机的IO口控制。另外启动用蓝色LED灯指示，加速用红色LED灯指示，减速用黄色LED指示。电路原理图如下所示。

图3 LED灯指示电路

控制电路：由于本设计用到三个按键分别控制电机的启动停止、加速和减速，且单片机的IO比较多，故设计用独立键盘控制电路。电路原理图如下图所示。

图4 控制电路

驱动放大电路：本实验采用三极管搭建的H桥电路来驱动直流电机。
当方向控制端接地，PWM端接高电平时，三极管Q1和Q7、Q5和Q6导通，三极管Q3和Q2、Q4和Q8截止，直流电动机以最大电压启动。
当方向控制端和PWM端都接低电平时，8个三极管都工作在截止状态，直流电动机停止。
当方向控制端接地，PWM端接PWM波时，利用不同的占空比改变电机两端的平均电压，进而能控制电机的转速。

图5 电机驱动电路

3.2软件设计
本次设计要求用汇编语言设计。汇编语言是机器语言的符号化，它和机器语言一一对应，因而执行效率高，执行时间能预算等优点。
本设计的流程图如下所示

图6 主流程图
主程序如下所示。
MAIN: MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#0FCH ;定时1ms
MOV TL0,#18H
SETB EA
SETB P0.0
CLR ET0
CLR TR0
CLR P1.0
CLR P1.1
MOV R7,#00H
MOV 30H,#14H; ;周期20ms
MOV 32H,#04H; ;高电平持续时间，占空比为4/20=20%

WAIT: MOV A,P3
CPL A
JZ WAIT
ACALL DELAY10MS
MOV A,P3
CPL A
JZ WAIT
JB ACC.0,KEY0
JB ACC.1,KEY1
JB ACC.2,KEY2
JMP WAIT
；按键对应的子程序：
KEY0: CPL ET0
CPL TR0
CPL P0.0
CLR P1.0 ;启动/停止
CLR P1.1
JB ET0,LOOP
SETB P0.1
SETB P0.2
LOOP: JB P3.0,WAIT
JMP LOOP
KEY1: JNB ET0,WAIT
MOV A,#14H ;加速
CLR C
SUBB A,32H
JZ WAIT
INC 32H
SETB P0.2
CLR P0.1
LOOP1: JB P3.1,WAIT
JMP LOOP1
KEY2: JNB ET0,WAIT
MOV A,32H ;减速
CLR C
SUBB A,#00H
JZ WAIT
DEC 32H
SETB P0.1
CLR P0.2
LOOP2: JB P3.2,WAIT
JMP LOOP2
中断服务子程序流程图如下所示

图7 中断服务子程序
中断代码如下所示：
中断处理子程序：
INTT0: PUSH PSW ；入栈保护
PUSH ACC
MOV TH0,#0FCH
MOV TL0,#18H
INC R7
CLR C
MOV A,R7
CJNE A,32H,NEXT1
CLR P1.1
NEXT1: CJNE A,30H,NEXT
SETB P1.1
MOV R7,#00H
NEXT: POP ACC
POP PSW
RETI

第4章 proteus仿真
一、仿真系统启动时的画面如下图所示。

图8 电机启动画面

二、仿真系统加速时的画面如下图所示。

图9 电机加速画面
三、仿真系统减速时的画面如下图所示。

图10 电机减速画面
四、仿真系统停止时的画面如下图所示。

图11 电机停止画面

第五章 课程设计总结

课程设计是锻炼同学们独立动手能力，发现为题并解决为题的重要环节。对于同学们能力的提高具有很大的帮助。一方面它能帮助同学巩固学过的知识，另一方面又能使我们学到性的知识。因此，它是非常有意义的。
刚从老师手中拿到这个课题的时候，脑子里还是一塌糊涂，根本不知道该从何下手，但在查阅了许多的资料和请教了老师之后，发现它没有我想象中的那么难。我们可以把一个大的问题化简为一个个小的问题，然后再对这些小的问题逐个的解决，这样大的问题就解决了。在此次设计中我还发现了自己的一个大的问题：就是在将书本上的知识应用到具体实践上的时候还比较困难。
这次的课程设计终于完成了，在设计中遇到了许多的问题，同时也学到了许多知识。比如说单片机，这是我第一次接触它。所以在开始的时候看了不少单片机教学视频，同时也查阅了一些资料，能够编一些比较简单的程序。这次课程设计相当于对自己所学过的知识进行了一次全面的总结和检查，它培养了我们自身的创新能力，自主设计能力和动手能力。总之这是一次对我们具有很大帮助的课程设计。

参考文献

[1]张毅坤.单片微型计算机原理及应用，西安电子科技大学出版社
[2]徐建民.《汇编语言程序设计》，电子工业出版社
[3]余锡存、曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西：西安电子科技大学
[4]周明德.微型计算机原理及系统引用.北京：清华大学出版社
[5]戴梅萼，史嘉权.微型计算机技术及应用.北京：清华大学出版社

附录1：源程序
ORG 0000H
LJMP MAIN

ORG 000BH
LJMP INTT0
RETI

ORG 0100H
MAIN: MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#0FCH ;定时1ms
MOV TL0,#18H
SETB EA
SETB P0.0
CLR ET0
CLR TR0
CLR P1.0
CLR P1.1
MOV R7,#00H
MOV 30H,#14H; ;周期20ms
MOV 32H,#04H; ;高电平持续时间

WAIT: MOV A,P3
CPL A
JZ WAIT
ACALL DELAY10MS
MOV A,P3
CPL A
JZ WAIT
JB ACC.0,KEY0
JB ACC.1,KEY1
JB ACC.2,KEY2
JMP WAIT

KEY0: CPL ET0
CPL TR0
CPL P0.0
CLR P1.0 ;启动/停止
CLR P1.1
JB ET0,LOOP
SETB P0.1
SETB P0.2
LOOP: JB P3.0,WAIT
JMP LOOP
KEY1: JNB ET0,WAIT
MOV A,#14H ;加速
CLR C
SUBB A,32H
JZ WAIT
INC 32H
SETB P0.2
CLR P0.1
LOOP1: JB P3.1,WAIT
JMP LOOP1
KEY2: JNB ET0,WAIT
MOV A,32H ;减速
CLR C
SUBB A,#00H
JZ WAIT
DEC 32H
SETB P0.1
CLR P0.2
LOOP2: JB P3.2,WAIT
JMP LOOP2

INTT0: PUSH PSW
PUSH ACC
MOV TH0,#0FCH
MOV TL0,#18H
INC R7
CLR C
MOV A,R7
CJNE A,32H,NEXT1
CLR P1.1
NEXT1: CJNE A,30H,NEXT
SETB P1.1
MOV R7,#00H
NEXT: POP ACC
POP PSW
RETI

DELAY10MS: MOV R5,#08H
DELAY1:MOV R6,#0FFH
DELAY2:DJNZ R6,DELAY2
DJNZ R5,DELAY1
RET
END
附录2 原理图

1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！
项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！
单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！

21