畢業(yè)設(shè)計論文-----直流電機(jī)pwm調(diào)速器設(shè)計的研究(已修改)
2024-12-19 16:36 本頁面
【正文】 I 課 程 設(shè) 計 題目 直流電機(jī) PWM 調(diào)速器設(shè)計 的研究 專業(yè) 測控技術(shù)與儀器 姓名 學(xué)號 II 摘要 本文是對 直流電機(jī) PWM 調(diào)速器設(shè)計 的研究，主要實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的控制。本課程設(shè)計主要是實(shí)現(xiàn) PWM 調(diào)速器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作。并實(shí)現(xiàn)電路的仿真。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的微機(jī)控制，在設(shè)計中，采用了 AT89C51 單片機(jī)作為整個控制系統(tǒng)的控制電路的核心部分，配以各種顯示、驅(qū)動模塊，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測量；由命令輸入模塊、 光電隔離模塊及 H 型驅(qū)動 模塊 組成。采用帶中斷的獨(dú)立式 鍵盤 作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，不斷給光電隔離電路發(fā)送 PWM 波形， H 型驅(qū)動電路完成電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制 .在設(shè)計中，采用 PWM 調(diào)速方式，通過改 變 PWM 的占空比從而改變電動機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的調(diào)速。設(shè)計的整個控制系統(tǒng)，在硬件結(jié)構(gòu)上采用了大量的集成電路模塊，大大簡化了硬件電路，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使整個系統(tǒng)的性能得到提高。 關(guān)鍵字：電機(jī)控制、 PWM 調(diào)速 、 AT89C51 單片機(jī) III 目錄 第一章 系統(tǒng)論述 設(shè)計思路 …………………… …………………………………… 1 基本原理 ………………………………………………………… 1 總體設(shè)計框圖 …………………………………………………… 2 第二章 直流電機(jī)單元電路設(shè)計與分析 直流電機(jī)驅(qū)動模塊 ………………………………………………… 3 直流電機(jī)類型 ………………………………………………… 3 直流電機(jī)結(jié)構(gòu) ………………………………………………… 3 直流電機(jī)工作理 ……………………………………………… 4 直流電機(jī)主 要技術(shù)參數(shù) ……………………………………… 4 直流電機(jī) PWM 調(diào)速原理 …………………………………… 4 電機(jī)驅(qū)動模塊的電路設(shè)計 …………………………………… 7 程序設(shè)計流程圖 ……………………………………………… 8 直流電機(jī)的中斷鍵盤控制模塊 …………………………………… 9 外部中斷設(shè)置 ………………………………………………… 9 外部中斷擴(kuò)展方法 ………………………………………… 10 1602LCD 液晶顯示模塊 … ……………………………………… 11 IV 引腳分布和接口信號說明 …………………………………… 11 LCD 液晶電路 ……………………………………………… 11 顯示程序流程圖 …………………………………………… 13 第三章 直流電機(jī) PWM 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 總電路圖 ………………………………………………………… 15 總電路功能介紹 ………………………………………………… 15 直流電機(jī)控制程序 ……………………………………………… 15 第四章 結(jié)束 語 參考文獻(xiàn)資料 ………………………………………………………… 26 5 第一章 系統(tǒng)論述 設(shè)計思路 直流電機(jī) PWM 控制 系統(tǒng)的主要功能包括 ：直流電機(jī)的加速 、 減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。其間，還包括直流電機(jī)的直接清零、啟動（置數(shù)）、暫停、連續(xù)功能。 該 直流電機(jī) 系統(tǒng)由以下電路模塊組成： 振蕩器和時鐘電路：這部分電路主要由 80C51 單片機(jī)和一些電容、晶振組成。設(shè)計輸入部分 ：這一模塊主要是利用 帶中斷的 獨(dú)立式鍵盤 來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計 控制 部分：主要由 80C51單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。設(shè)計顯示部分 ： 包括液晶顯示部分和 LED 數(shù)碼顯示部分 。 液晶顯示部分由 1602LCD 液晶顯示 模塊 組成 。 LED 數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。直流電機(jī) PWM 控制實(shí)現(xiàn)部分：主要由一些二極管、電機(jī)和 L298 直流電機(jī)驅(qū)動模塊組成。 基本原理 主體電路：即 直流電機(jī) PWM 控制模塊 。 這部分電路主要由 89C51單片機(jī)的 I/O 端口、定時計數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速 、 減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的 讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和了解電機(jī)的轉(zhuǎn)向，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。其間，還包括直流電機(jī)的直接清零、啟動（置數(shù)）、暫停、連續(xù)功能。其間是通過 89C51 單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號并輸入到 L298 驅(qū)動芯片來控制直流電機(jī)工作的。 該 直流電機(jī) PWM 控制 系統(tǒng)由以下電路模塊組成： 設(shè)計輸入部分 ：這一模塊主要是利用 帶中斷的獨(dú)立式鍵盤 來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計 控制 部分：主要由 80C51 單片機(jī)的外 6 部中斷擴(kuò)展電路組成。設(shè)計顯示部分 ： 包括液晶顯示部分和 LED 數(shù)碼顯示部分 。 液晶顯示部分由 1602LCD 液晶顯示 模塊 組成。直流電機(jī)PWM 控制實(shí)現(xiàn)部分： 主要由一些二極管、電機(jī)和 L298 直流電機(jī)驅(qū)動模塊組成。 總體設(shè)計框圖 系統(tǒng)組成：直流電機(jī) PWM 調(diào)速方案如圖 所示： 方案說明： 直流電機(jī) PWM調(diào)速系統(tǒng) 以 AT89C2051 單片機(jī)為控制核心，由命令輸入模塊 、 LCD 顯示模塊及電機(jī)驅(qū)動 模塊 組成。采用帶中斷的獨(dú)立式 鍵盤 作為命令的輸入，單片機(jī)在程序控制下，定時不斷給直流電機(jī)驅(qū)動芯片發(fā)送 PWM 波形， H 型驅(qū)動電路完成電機(jī)正，反轉(zhuǎn)控制；同時單片機(jī)不停的將從鍵盤讀取的數(shù)據(jù)送到 LCD 顯示模塊去顯示，從中不僅能讀取其速度，而且能知曉其轉(zhuǎn)向及一些溫心提示。 AT89C51直流電機(jī)驅(qū)動模塊直流電機(jī)直流電機(jī)驅(qū)動模塊直流電機(jī)AT89C51直流電機(jī)驅(qū)動模塊直流電機(jī)加速控制端減速控制端正轉(zhuǎn)控制端反轉(zhuǎn)控制端停止控制端LCD液晶顯示P0 口P2 口P1 口單片機(jī) 圖 直流電機(jī) PWM 調(diào)速方案 7 第二章 直流電機(jī)單元電路設(shè)計與分析 直流電機(jī)驅(qū)動模塊 主要由一些二極管、電機(jī)和 L298直流電機(jī)驅(qū)動模塊（內(nèi)含 CMOSS管、三太門等）組成。現(xiàn)在介紹下直流電機(jī)的運(yùn)行原理 直流電機(jī)類型 直 流電機(jī) 可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進(jìn)行分類 ， 其中 根據(jù)直流電機(jī)的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機(jī) （ 將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能 ）、 直流電動機(jī) （ 將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 ）、 直流測速發(fā)電機(jī) （ 將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換為電信號 ）、 直流伺服電 動 機(jī) （ 將控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號 ） 。 下面以直流電動機(jī)作為研究對象 。 直流電機(jī)結(jié)構(gòu) 直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子上裝有磁極（電磁式直流電機(jī)磁極由繞在定子上的磁繞提供），其轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)嵌有電樞繞組，繞組通過換向器和電刷引出 ,直流電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 直流電動機(jī)結(jié)構(gòu) 8 直流電機(jī)工作原理 直流電機(jī)電路模型如圖 所示， 磁極 N、 S 間裝著一個可以轉(zhuǎn)動的鐵磁圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個線圈 abcd。
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