基于STC89C52单片机的直流电机双向可逆控制系统设计.doc

基于STC89C52单片机的直流电机双向可逆控制系统设计

内容摘要

随着工业制造的不断发展，对于机械设备以及操作技术的要求越来越严格，基础的工业设备也需要机械可以达到对向的运动，生活中常见的传送带的传输过程、电梯的上下运动等，都需要借助正反两个不同方向的动力装置，才能够实现。通过可编程控制系统改变电场力的方向与大小，从而实现电机的反转运动。直流电机较之于交流电机具有很强的优势在很多情况下应用非常广泛，可以在不同情况下满足人们对自动化系统的要求。

本文以STC89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制L298N大功率H桥路驱动直流电机达到控制转速的目的。通过数码管将速度等级显示出来，此外分别从主控制芯片的选择、显示电路的比较与选择、电机调速控制模块、电源电路与电机驱动电路四个方面进一步确定系统的总体设计方案，最后通过数码管LED显示程序设计以及电机控制子程序完成实验步骤，并在结论部分对系统调试过程中的常见的故障分析和注意事项做出了摘要说明，具有一定的理论和实际意义。

关键词：无刷直流电机；控制系统；PWM调速

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

目录 2

1绪论 4

1.1课题研究的背景 4

1.2国内外技术发展的现状 5

1.3本设计的任务 5

2系统总体方案 6

2.1主控制芯片的选择 6

2.2显示电路的比较与选择 7

2.3电机调速控制模块 7

2.4电源电路与电机驱动电路 7

3系统硬件方案设计 8

3.1系统总电路框图设计 8

3.2系统模块电路设计及原理 8

3.2.1单片机最小系统设计 8

3.2.2直流电机的调速设计 11

3.2.3测速发电机 12

3.2.4数码管显示电路设计 12

3.2.5L298N驱动电路设计 14

3.2.6按键电路电路设计 16

4系统的软件设计 18

4.1系统的整体程序流程图 18

4.2数码管LED显示程序设计 18

4.3电机控制子程序 19

4.4读按键子程序流程图 20

4.5按键处理子程序流程图 21

4.6电机中断程序流程图 22

4.7测速控制子程序 22

5系统调试 24

5.1常见的故障分析 24

5.2系统调试注意事项 24

5.3系统的仿真与硬件的调试 24

5.3.1Protues仿真软件 24

5.3.2电路仿真 25

结论 30

参考文献 31

附录一 32

毕业论文诚信承诺书 301绪论

1.1课题研究的背景

随着时代不断的发展，在实际生产过程中，尤其是在工业制造领域，对于机械设备以及操作技术的要求越来越严格，一般需要机械可以达到对向的运动，例如生活中常见的传送带的传输过程、电梯的上下运动以及汽车的前进与后退等运动，都需要借助正反两个不同方向的动力装置才能够实现[1]。

工业发展的初期，动力装置仅仅只能够借助传统的手闸扳斥，通过改变电场力的方向与大小才能够实现电机的反转运动，传统和常规的控制方式存在可靠性差，动作灵活度不够等缺陷。可编程控制器是一种基于继电器控制并整合了其他一些先进的设备以及相关软件系统所构建的一种新型控制器[2]。例如常用到的设备以及软件有：微型电动机、传输电路、信号接收器以及相关控制软件等。相比于传统的控制器系统来说，新型控制器主要存在以下特点：反应灵敏、安全性能高、稳定性较强、适用范围广以及维护性较容易等。

近些年来，社会在飞速发展，生产力在不断的提高。因为无刷直流电机的应用范围广，且可以满足不同情况下人们对电机的各种近乎苛刻的要求，所以无刷直流电机的优势地位越来越明显。现在的生产力越来越高就离不开人们对电机的高质量的要求。如果仅仅通过改变电枢、改变电压等远远满足不了人们对电机的要求，生产力也跟不上，所以这时用PWM方法调控直流电机运转速度的办法就由此产生[3]。

调速系统是在长期的运用过程中人们发现主要有以下问题有待完善：模拟电路使用的时间越长，会因为发热在运行的过程中造成损耗，并且对噪声特别敏感。当无刷直流电机用上PWM后，就完美的覆盖了以上的缺点，实现了数控，大大的降低了成本和减少了噪音。并且PWM的开始的频率就非常的高，所以仅仅靠电枢电感就可以得到直流电，同时高的开关频率，可以使电机控制系统得到很快的响应，噪音小、抗干扰的能力也强[4]。节约能耗的原因在于只要保持开关处于工作状态，就可以减少主要电路上运行的