【正文】 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 蘇州市職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 系 電子信息工程系 專業(yè)班級 09 電氣自動(dòng)化技術(shù) 2 班 姓 名 石 貴 江 學(xué) 號 097301226 指導(dǎo)教師 淮 文 軍 2020 年 5 月 19 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 摘要 主 要 通過 PWM 信號對直流電轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。首先預(yù)設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速，單片機(jī)將此轉(zhuǎn)速按照固定的比例轉(zhuǎn)化為一定占空比的脈沖信號輸出到直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。與直流電機(jī)同軸的光電旋轉(zhuǎn)編碼器采集脈沖信號，將此脈沖信號輸入到單片機(jī)，單片機(jī)對脈沖信號分析處理得到電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，將此轉(zhuǎn)速與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較得出差值 。將差值轉(zhuǎn)化為一定占空比，此占空比與預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速占空比的和的脈沖繼續(xù)輸出到直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，循環(huán)次過程。 該系統(tǒng)用 STC 89C52RC 型號單片機(jī)為主控芯片， L298N 芯片為直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，LCD1602 液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。 本系統(tǒng)硬件電 路設(shè)計(jì)可靠，抗干擾能力強(qiáng)， 調(diào)速快、波動(dòng) 范圍 1%。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ， 電機(jī)驅(qū)動(dòng) ， 液晶顯示 ，轉(zhuǎn)速設(shè)定 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) ABSTRACT The speed of DC motors is mainly controlled by PWM signals in my Graduation project. First a preset speed will be transferred to singlechip puter. Then the speed will be fixed into a certain proportion of the duty cycle of the pulse signal by singlechip puter. The signal is transferred to DC motor driver module. Axis photoelectric rotary encoder with DC motors collection pulse, the pulse input signal to a singlechip, chip for pulse signal analysis and processing to be motor speed in real time, pare this speed with the preset speed on business value. Turning difference into certain duty cycle, this duty with preset speed duty cycle and the pulse continues to output to DC motor driving module, cyclic process. The STC 89C52RC SCM for system control chip, L298N IC for DC motor drive, LCD1602 LCD screen display speed in real time. This reliable system hardware circuit design, strong antijamming ability, fast speed, less volatile. Keyword: SCM, motors, LCD display, set speed 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 目錄 第一章 緒論 .................................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)背景 ............................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)要求 ...................................................... 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ...................................................... 2 第二章 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)方案的比較擇 ................. 3 調(diào)速方案一 .................................................... 3 調(diào)速方案二 .................................................... 3 方案選擇 ...................................................... 4 第三章 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................. 5 總體設(shè)計(jì) ...................................................... 5 元件簡介 ...................................................... 5 STC89C52RC 單片機(jī) .......................................... 5 L298N 芯片 ................................................. 7 S38J3V100 光電旋轉(zhuǎn)編碼器 .................................. 8 LCD1602 液晶顯示屏 ......................................... 8 直流電機(jī) .................................................. 9 電路設(shè)計(jì) ...................................................... 9 CPU 單元原理圖 ............................................. 9 按鍵單元原理圖 ........................................... 10 L298N 驅(qū)動(dòng)部分原理圖 ...................................... 10 液晶接口電路 ............................................. 11 電路板焊接 ................................................... 11 單片機(jī)程序編寫及燒錄 ......................................... 11 程序設(shè)計(jì)軟件簡介 ......................................... 11 基于單片機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ...................... 12 單片機(jī)程序燒錄 ........................................... 14 第四章 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)性能測試 .................... 15 調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試步驟 ............................................. 15 調(diào)速系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄及性能分析 ................................... 15 結(jié)論 ............................................................... 19 參考文獻(xiàn) ........................................................... 20 附錄 ............................................................... 21 基于單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 設(shè)計(jì)背景 直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種便攜式的電子設(shè)備或器具中，如錄音機(jī)、 VCD 機(jī)、電唱機(jī)、電動(dòng)按摩器及各種玩具，也廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、電動(dòng)自行車、蓄電池車、船舶、航空、機(jī)械等行業(yè)，在一些高精尖產(chǎn)品中也有廣泛應(yīng)用，如錄像機(jī)、復(fù)印機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)、精密機(jī)床、銀行點(diǎn)鈔機(jī)、捆鈔機(jī)等。在舞臺(tái)燈光方面，永磁直流電機(jī)，特別是小型永磁直流齒輪電機(jī)的用量非常大。計(jì)算機(jī)行業(yè)中的打印機(jī)、掃描儀、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、刻錄機(jī)、冷卻風(fēng)扇等都要用到大量的永磁直流電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)分為有換向器和無換向器兩大類。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動(dòng)機(jī)供電，通過改變電樞回路中的電阻來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡單易行、設(shè)備制造方便、價(jià)格低廉；但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟，不能得到較寬和平滑的調(diào)速性能。該法只適用在一些小功率且調(diào)速范圍要求不大的場合。 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）是英文 “Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng) 域。一種模擬控制方式，根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實(shí)現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。 本文通過基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn) PWM，由 于其輸出電壓無法直接驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)所使用的直流電機(jī)，所以設(shè)計(jì)加入了直 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，使電機(jī)調(diào)速更準(zhǔn)確快速。 設(shè)計(jì)要求 (1) 輸入轉(zhuǎn)速范圍 0 n/min～ 600 n/min； (2) 直流電機(jī)， 普通直流電機(jī)， 額定電壓 12 V； (3) 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，能夠驅(qū)