基于AT89C51单片机控制的双闭环直流调速系统

I摘要随着时代的进步和科技的发展，电机调速系统在工农业生产、交通运输以及日常生活中起着越来越重要的作用，因此，对电机调速的研究有着积极的意义。长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速领域占居主导地位。本设计是基于单片机控制的PWM直流电机调速系统，系统以STC89C51单片机为核心，以130小直流电机为控制对象，以L298N为H桥驱动芯片实现电动机的转速反馈控制。调节PWM占空比从而控制电机两端电压，以达到调速的目的。用4*4键盘输入有关控制信号及参数，并在12864LED上实时显示输入参数及动态转速。系统的硬件设计部分包括按键模块、电动机驱动模块、STC89C51单片机系统、光电门测速模块、保护电路、供电电源和直流电机。系统的软件部分包括键盘控制程序设计、显示程序设计、主控程序设计。整个系统实现了单片机控制电机的启制动、正反转、速度调节的效果。关键词：STC89C51单片机；直流电机；PWM；占空比IIAbstractWiththeprogressofthetimesandthedevelopmentofscienceandtechnology,motorspeedcontrolsystemintheindustrialandagriculturalproduction,transportationanddailylifeplaysanincreasinglyimportantrole,therefore,thestudyofmotorspeedhasapositivemeaning.Long-termsince,theDCmotoriswidelyusedinthecontrolsystem,andhasbeenincontrolfieldtodominate.ThedesignisbasedonthesinglechipmicrocomputercontrolofPWMDCmotorspeedcontrolsystem,thesystemusesSTC89C51singlechipmicrocomputerasthecore,with130smallDCmotorascontrolobject,withL298NHbridgedriverchiptorealizethemotorspeedfeedbackcontrol.RegulationofthePWMdutycycletocontrolthemotorvoltageatbothends,soastoachievethepurposeofspeed.With4*4keyboardinputcontrolsignalandparameters,andin12864LEDreal-timedisplayinputparametersanddynamicspeed.Systemhardwaredesignpartcomprisesakeymodule,motordrivemodule,STC89C51singlechipsystem,photoelectricdoorgunmodule,protectioncircuit,powersupplyandaDCmotor.Systemsoftwareincludeskeyboardcontrolprogramdesign,programdesign,maincontrolprogramdesign.Theentiresystemtoachievethesingle-chipmicrocomputertocontrolthemotorstartandbrake,reverse,speedregulatingeffect.Keywords：STC89C51singlechipmicrocomputer；DCmotor；PWM；Dutyratio1目录摘要..................................................................................................................IAbstract............................................................................................................II1引言...............................................................................................................11.1直流调速系统概况....................................................................................11.2设计目的和意义........................................................................................21.3国内外发展现状........................................................................................31.4设计要求和内容........................................................................................32直流调速原理分析与方案确定...................................................................42.1直流PWM调速系统原理分析................................................................42.2方案论证和选择........................................................................................63系统硬件设计.............................................................................................103.1按键控制模块..........................................................................................103.2电动机驱动模块......................................................................................113.4STC89C51单片机系统.........................................................................163.5光电门测速模块......................................................................................173.6保护电路..................................................................................................183.7供电电源..................................................................................................183.8直流电动机的说明..................................................................................183.9系统总体设计电路图..............................................................................194系统软件设计.............................................................................................214.1键盘控制程序设计..................................................................................214.2显示程序设计..........................................................................................234.3主控程序设计..........................................................................................255实物的直流调速实现与调试.....................................................................29结论...............................................................................................................33参考文献.........................................................................................................34致谢.............................................................................................................3511引言1.1直流调速系统概况现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化，因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来，而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，自动化电力拖动正朝着计算机控制的生产过程自动化的方向迈进。以达到高速、优质、高效率地生产。在大多数综合自动化系统中，自动化的电力拖动系统仍然是不可缺少的组成部分。另外，低成本自动化技术与设备的开发，越来越引起国内外的注意。特别对于小型企业，应用适用技术的设备，不仅有益于获得经济效益，而且能提高生产率、可靠性与柔性，还有易于应用的优点。自动化的电力拖动系统更是低成本自动化系统的重要组成部分[1]。在如今的现实生活中，自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展，其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护，但是它具有良好的起、制动性能，宜于在广泛的范围内平滑调速，所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。现在电动机的控制从简单走向复杂，并逐渐成熟成为主流。其应用领域极为广泛，例如：军事和宇航方面的雷达天线、火炮瞄准、惯性导航等的控制；工业方面的数控机床、工业机器人、印刷机械等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的打印机、传真机、复印机、扫描仪等的控制；音像设备和家用电器中的录音机、数码相机、洗衣机、空调等的控制。随着电力电子技术的发展，开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOS