基于单片机实现直流电机PWM调速系统毕业设计2853705.doc

基于单片机实现直流电机PWM调速系统 摘 要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到A/D转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PI运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词： PWM信号 测速发电机 PI运算 题目：基于单片机实现直流电机PWM调速系统 指导思想和目的： 通过毕业设计，培养学生综合运用所学的知识和技能解决问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解；培养学生调查研究的习惯和工作能力；培养学生建立正确的设计和科学研究的思想，树立实事求是、严肃认真的科学工作态度。 设计任务或主要技术指标： 利用MCS-51系列单片机，通过PWM方式控制直流电机调速的方法。采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给A/D转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行PI运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。 目 录 1. 系统硬件电路的设计 ………………………………………………………1 1.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计…………………………………1 1.1.1 系统总体设计框图 ……………………………………………………1 1.1.2 8051 单片机简介………………………………………………………1 1.1.3 单片机系统中所用其他芯片简介 ……………………………………3 1.1.4 8051 单片机扩展电路及分析…………………………………………5 1.2 PWM信号发生电路设计……………………………………………………8 1.2.1 PWM的基本原理…………………………………………………………8 1.2.2 PWM信号发生电路设计…………………………………………………8 1.2.3 PWM发生电路主要芯片的工作原理……………………………………10 1.3 功率放大驱动电路设计……………………………………………………12 1.3.1 芯片IR2110性能及特点………………………………………………12 1.3.2 芯片IR2110引脚图及功能……………………………………………12 1.4 主电路设计…………………………………………………………………15 1.4.1 延时保护电路 …………………………………………………………15 1.4.2 主电路 …………………………………………………………………15 1.4.3 输出电压波形 …………………………………………………………17 1.5 测速发电机 ………………………………………………………………17 1.6 滤波电路 …………………………………………………………………17 1.7 A/D 转换 …………………………………………………………………18 1.7.1 芯片ADC0809介绍………………………………………………………18 1.7.2 ADC0809 的引脚及其功能 ……………………………………………18 2.直流调速系统 …………………………………………………………………20 2.1 直流调速系统概述 …………………………………………………………20 2.2 单闭环直流调速系统 ………………………………………………………20 2.3 开环系统机械特性和闭环系统静特性的比较 ……………………………22 3.系统软件程序的设计 …………………………………………………………25 3.1 PI 转速调节器原理图及参数计算 ………………………………………25 3.2 系统中部分程序的设计 ……………………………………………………25 3.2.1 单片机资源分配 ………………………………………………………25 3.2.2 程序流程图 ……………………………………………………………28 总结 ……………………………………………………………………………30 致谢 ……………………………………………………………………………31 参考文献 1. 系统硬件电路的设计 1.1