内容发布更新时间 : 2024/5/29 19:37:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于单片机的直流电机调速系统设计

目 录

前言 ·································· 1 1.总体设计方案 ···························· 2

（一）方案一：PWM波调速 ······················· 2

（二）方案二：晶闸管调速 ······················· 3

2.单元模块设计 ···························· 4

（一） H桥驱动电路设计方案 ····················· 4 （二） 调速设计方案 ························· 5 （三）系统硬件电路设计 ························ 6

1.电源电路 ···························· 6 2．H桥驱动电路 ·························· 7 3．基于霍尔传感器的测速模块 ··················· 8 4．LCD显示模块 ·························· 9 （四） 调速设计模块 ························ 10

1．PWM波软件软件设计 ······················ 10 2．测速软件设计 ························ 13

3.系统功能调试 ··························· 14

（一）调试软件介绍 ························· 14 （二）直流电机的调速功能仿真 ···················· 15

1．调速前的波形图 ······················· 15 2．调速后的波形图 ······················· 16 （三）电机速度的测量并显示功能仿真 ················· 16 （四）系统的电路原理图 ······················· 17 （五）系统的PCB图 ························· 17

4.设计总结 ······························ 18 5.参考文献 ······························ 18 附录 ································· 19

前言

在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。大家熟悉的录音机、电唱机、录相机、电子计算机等，都不能缺少直流电机。所以直流电机的控制是一门很实用的技术。直流电机，大体上可分为四类：几相绕组的步进电机、永磁式换流器直流电机、伺服电机、 两相低电压交流电机

直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，最大转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。与交流调速相比，直流电机结构复杂，生产成本高，维护工作量大。随着大功率晶体管的问世以及矢量控制技术的成熟，使得矢量控制变频技术获得迅猛发展，从而研制出各种类型、各种功率的变频调速装置，并在工业上得到广泛应用。适用范围：直流调速器在数控机床、造纸印刷、纺织印染、光缆线缆设备、包装机械、电工机械、食品加工机械、橡胶机械、生物设备、印制电路板设备、实验设备、焊接切割、轻工机械、物流输送设备、机车车辆、医疗设备、通讯设备、雷达设备、卫星地面接受系统等行业广泛应用。高性能的交流传动应用比重逐年上升，在工业部门中，用可调速交流传动取代直流传动将成为历史的必然。

尽管如此，我认为设计一个直流电机调速系统，不论是从学习还是实践的角度，对一名电子信息工程专业的大学生都会产生积极地作用，有利于提高学习热情。

1.总体设计方案

（一）方案一：PWM波调速

采用由达林顿管组成的H型PWM电路（图1—1）。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。

图1 PWM波调速电路

其结构图如图1—2所示：

显示器 键 盘 单片机（速度的测量计算、输入 设定及系统控制） 速度采集电路 电机 单片机（PID运算控制器、 PWM模拟发生器） 电机驱动电路