单片机 直流电机pwm模拟控制+蜂鸣器+按键+程序+原理图+pcb图.doc

课 程 论 文 题目：PWM直流电机模拟控制 姓 名 学 院 学院专 业 年 级 学 号 指导教师 2013年 7月 5日 目 录 摘 要 2 一、设计前的介绍 2 1.直流调速系统发展概况 2 2.本课题研究目的及意义 2 3.实验内容内容 3 二、直流调速原理 3 1.直流电机调速原理 3 2.PWM脉宽调制原理 4 三、统总体设计框图及单片机系统 5 1.系统总体设计原理图 5 2.12C5A60S2单片机简介 5 （1）12C5A60S2单片机的基本组成 5 （2）CPU及8个部件的作用功能介绍如下： 6 （3）12C5A60S2单片机引脚 6 3.系统中所用其他芯片简介 7 （1）L298N 7 （2）数码管 7 （3）下载电路 9 （4）最小系统电路 9 （5）按键电路 10 （6）蜂鸣器电路 10 四、 PCB电路图绘制 10 五、总 结 11 摘 要 转速是直流电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速测量出电机转速，并且实现对电机的调速在实际工作中具有非常大的使用价值。直流电机具有非常好的调速性能，目前，在一些对调速性能要求比较严格的场合中，主要使用的还是直流调速系统。本文阐述了基于12C5A60S2单片机的直流电动机转速控制系统，硬件系统主要包括：控制驱动环节、数码管显示环节及相关硬件电路；软件设计采用C语言编程。该系统采用PWM脉冲方式驱动电动机，通过手动开关调节PWM脉冲宽度，并在数码管上实时显示电机的状态。最后对整个设计过程中出现的问题进行了分析。 一、设计前的介绍 1.直流调速系统发展概况 在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。 在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比之下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统。 随着生产技术的发展，对直流电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面都提出了更高的要求，这就要求大量使用直流调速系统。因此人们对直流调速系统的研究将会更深一步。直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。 随着单片机的发展，数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。它对单片机的要求是：具有足够快的速度；有PWM口，用于自动产生PWM波；有捕捉功能，用于测频；有各种同步串行接口、足够的内部ROM和RAM，以减小控制系统的无力尺寸；有看门狗、电源管理功能等。因此该实验中。 通过设计基于单片机的直流PWM调速系统并调试得出结论，在掌握的同时进一步加深对直流电动机调速方法的理解，对运动控制的相关知识进行巩固。 直流电动机，对其转速进行控制。基本思想是利用PWM脉冲，通过调整PWM的占空比，控制电机的电枢电压，进而控制转速。系统硬件设计为：以为核心，由转速环、显示、按键控制等电路组成。 具体内容如下：（1）介绍直流电动机工作原理及PWM调速方法。（2）完成以为控制核心的直流电机数字控制系统硬件设计。（3）以该系统的特点为基础进行分析，使用PWM控制电机调速。（4）对该数字式直流电动机调速系统的性能做出总结。 直流调速原理 由上式可知，直流电机的速度控制既可采用电枢控制法，也可采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但低 速时受到磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制是在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串联一个电阻，通过调节电阻改变电枢电压，达到调速的目的，这种方法效率低、平滑度差，由于串联电阻上要消耗电功率，因而经济效益低，