2025【基于单片机的直流电机控制系统设计5500字】.docx
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基于单片机的直流电机控制系统设计
摘要:近年来，直流电机研究和开发的功能非常活跃。直流电机有良好的调速性能，例如：调速范围广，使用时方便，起动转矩大，过载能力强。因此直流电机的应用技术发展蓬勃，广泛投入生产和日常生活中使用。但因为在改变电阻或电压时，模拟电路很容易出现时移，产生一些噪音和热损耗。应用PWM技术不仅能有效避免上述缺点，而且还可以对模拟信号进行数字化的控制，因此直流电机与PWM技术结合使用，在很大程度上降低了生产成本和生产功耗。又由于传统调速系统的技术手段表现出的低速特性差、抗噪性能弱、损耗大、效率低、经济成本大、占用空间大等缺点不能满足现代社会科技日益发展的需求。所以，用单片机通过串口进行PWM调制实现直流电机调速的在线控制的技术发展显得尤为重要。
关键字:直流电机;STC89C51;PWM;L289
目录
TOC\o1-3\h\u167941.绪论 1
174071.1研究背景及意义 1
79891.1.1课题背景 1
302971.1.2课题意义 1
181212.直流电机概述 1
254252.1直流电机工作原理 2
301762.2直流电机的调速原理 2
42723.软硬件选取及介绍 3
266153.1KeiluVision4 3
198223.2Protues 3
296463.3STC89C51 3
292653.3.1STC89C51引脚功能 3
183.4L298 4
246724.基于单片机的直流电机控制系统设计 5
293034.1电路设计原理 5
297304.1.1单片机最小系统 5
52434.1.2按键驱动系统 6
71194.1.3定时器和中断系统 6
8744.1.4PWM调速系统 7
286134.1.5直流电机驱动 7
116124.2方案设计 8
266384.3软件调试及仿真 9
110744.3.1软件调试 9
242534.3.2仿真分析 10
2108结束语 13
20060参考文献 14
1.绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1课题背景
从直流控制电机问世以来，已广泛应用了140多年，在设计制造产业、电子计算技术、电源、新材料能源等方面都取得了很大的进步，直流电机应用程序的开发和扩展得到了广泛的应用。变频技术出现后，交流调速技术不断发展。交流电动机的性能提升使其拥有比直流系统具有构造简单、成本低廉、维护修缮更加方便等优点，但其调速困难的缺点使其难以广泛应用。在八十年代中期，计算机、电气等行业都在致力于数字式调速系统的开发与应用，全数字直流调速系统的出现也有力地提高了直流调速系统的精确度和可靠性。相比较之下，直流调速系统制动性能好、易于实现大范围平稳调速等优点，使得直流电机在结构、价格、维护等方面存在的缺点在整个系统中最小化。从直流电机的发展历程能看出，直流控制电动机电源在社会和经济上都领取了迅速的发展。目前，它正朝着速度高、功率大的方向发展。因此，直流调速是自动调速系统的重要形式，直流调速系统将处在无以替之的地位。
1.1.2课题意义
应用电子专业的专业基础知识和拓展课程，结合直流电机和PWM调速原理通过keil编程软件、protues仿真软件实现直流电机的正反转、加减速等功能。通过联系、学习各方面知识，巩固学科知识，提升实践能力。
2.直流电机概述
电机在我们生活上得到了很多的应用，小到风扇，大到发电站，电机的使用随处可见。本设计中应用到的是我们生活中最常见的一类电机——马达。这类电机只需要在其外部接通直流电就可以旋转，使用起来非常方便，因此我们也叫这类电机为直流电机。直流电机主要由电机铁壳组件(定子组件)、电枢组件(转子组件)和端盖组件这三部分组成REF_Ref25882\r\h[1](P310)。
2.1直流电机工作原理
图2.1.1中的弧形铜片称为换向片，它们彼此绝缘，也与转轴绝缘，电枢线圈连接换向片，这就构成所谓的换向器，换向器固定在转轴上，电刷A、B固定于换向片，直流电源通过电刷为电枢绕组提供电流，电枢线圈中转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变，产生感应电动势REF_Ref17794\r\h[2]。换向器与电刷把电能引入电枢线圈，同一极下线圈边保持同向电流和同向电磁力，使得电机不停地旋转，实现电能与机械能的能量转化。所以对于直流电机来说，转换器是非常重要的。由此可见，转子的力由电流和磁场强度决定。磁场强度与励磁紧密相关，励磁可独立控制，因此转矩与电流直接相关。
图2.1.1直流电机的工作原理图
2.2直流电机的