【正文】 ............................................10 信號輸入模塊的選擇 ...................................................................................11 驅動電路選擇 ...............................................................................................12 液晶顯示的的選擇 .......................................................................................13 直流電機的選擇 ...........................................................................................13 本章小結 .......................................................................................................14 第 4 章 硬件電路設計 ...........................................................................................15 硬件電路總框圖 ...........................................................................................15 單片機的模塊設計 .......................................................................................15 復位電路 ................................................................................................15 時鐘電路 ................................................................................................16 信號輸入模塊設計 .......................................................................................17 液晶顯示模塊 ...............................................................................................18 驅動電路模塊設計 .......................................................................................20 四川理工學院本科畢業(yè)設計 電源模塊設計 ...............................................................................................22 整體電路圖 ...................................................................................................23 本章小結 .......................................................................................................24 第 5 章 系統(tǒng)軟件設計 ...........................................................................................25 系統(tǒng)軟件設計分析 .......................................................................................25 主程序流程圖 ...............................................................................................25 系 統(tǒng)初始化程序流程圖 ...............................................................................26 定時器程序流程圖 .......................................................................................27 獨立按鍵外中斷程序流程圖 .......................................................................27 本章小結 .......................................................................................................29 第 6 章 系統(tǒng)調(diào)試及現(xiàn)象分析 ...............................................................................30 PROTUES 簡介 ...............................................................................................30 PROTEUS 設計與仿真平臺 ...........................................................................31 PROTEUS 設計與單片機傳統(tǒng)開發(fā)過程比較 ...............................................31 仿真結果 .......................................................................................................32 本章小結 .......................................................................................................35 第 7 章 結束 ...........................................................................................................36 致 謝 .......................................................................................................................37 參考文獻 .................................................................................................................38 附 錄 I ....................................................................................................................39 附 錄 II ....................................................................................................................41 附錄 III .....................................................................................................................48 鄧賢彥：直流電機 控制系統(tǒng)設計 1 第 1 章 引 言 直流電機控制系統(tǒng)設計 的背景 隨著人們對控制系統(tǒng)的要求越來越高 ,電機調(diào)速成了人們研究的課題 ,現(xiàn)在對于普通直流 電機的調(diào)速已經(jīng)有了一些比較成熟的方法 .直流電動機轉速的控制方法可分為兩類勵磁控制法與電樞電壓控制法 .勵磁控制法控制磁通 ,其控制功率雖然小 ,但低速時受到磁飽和的限制 ,高速時受到換向火花和換向器結構強度的限制 ,而且由于勵磁線圈電感較大 ,動態(tài)響應較差 ,所以使用較少 .電樞電壓控制法總體上可以分為兩種 ,一種是調(diào)節(jié)電壓 ,一種是調(diào)節(jié)電流 .傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)是用模擬電子電路來實現(xiàn)的 ,這種電路雖然響應快 ,但是靈活性較差 ,維修復雜 .單片機作為一種可編程控制器技術上已經(jīng)比較成熟 .通過單片機對普通直流電機進行調(diào)速的系統(tǒng)已經(jīng)存在 .單片機 具有性能高、速度快、體積小、價格低、穩(wěn)定可靠、應用廣泛、通用性強等突出優(yōu)點 . 直流電機控制系統(tǒng)設計 的發(fā)展歷史 無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生于 20 世紀 50 年代，美國首先研究出了用于軍事領域的測試系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能優(yōu)良，超過了系統(tǒng)自動檢測儀表和專用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。 20 世紀 90 年代至今，國際上技術先進的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成功運用到了軍事、航空電子設備以及宇航技術、工業(yè)等領域。數(shù)據(jù)采集技術現(xiàn)已經(jīng)成為了一種專門的技術，在很多領域得到了廣泛的應用 [1]。調(diào)壓調(diào)速方法常采用可控直流電源供電。隨著電力電子器件的發(fā)展，四川理工學院本科畢業(yè)設計 2 靜止變流裝置主要有靜止可控整流器和直流斬波或脈寬調(diào)制變換器兩種調(diào)速系統(tǒng)。這種調(diào)速系統(tǒng)響應快，功放大，經(jīng)濟可靠，靜止無噪聲，但必須設置多種可靠的保護裝置和符合散熱條件，且易產(chǎn)生電力公害，危及電網(wǎng)以及機械特性的不穩(wěn)定性。它具有效率高，體積小，重量輕，成本低的特點。其中，最主要的調(diào)速方法是脈寬調(diào)制 (PWM)，即保持通斷周期 T 不變，只改變開關導通時間 ton。線路簡單，控制方便，但受容量的限制， PWM 調(diào)速系統(tǒng)目前只用于中小功率負載。 2：直流電機的反轉。 4： 直流電機的減 速。 6：直流電機的啟動 7：直流電機的停止 。概要講解 單片機控制電機 系統(tǒng)響應速度快，動態(tài)抗干擾性強，系統(tǒng)低速性能好，調(diào)速范圍寬，損耗小，效率高，所需元件少。 以及電機控制的兩種發(fā)展趨勢， 并且提出本次直流電動機控制鄧賢彥：直流電機 控制系統(tǒng)設計 3 系統(tǒng)設計的要求。電氣調(diào)速有許多優(yōu)點，如可簡化機械變速機構，提高傳動效率，操作簡單，易于獲得無極調(diào)速，便于實現(xiàn)遠距離控制和自動控制，因此在生產(chǎn)機械中廣泛采用電氣方法調(diào)速。所以，直流調(diào)速系統(tǒng)仍然是自動調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。而且，直流調(diào)速系統(tǒng)在理論上和實踐上都比較成熟，從控制技術的角度來看，它又是交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎。 直流電機的工作原理 直流電動機，多年來一直用作基本的換能器。圖 21 為直流電機的物理模型圖，其中，固定部分（定子）由磁鐵（稱為主磁極）和電刷組成；轉動部分（轉子）由環(huán)形鐵心和繞在環(huán)形鐵心上的繞 組組成，定子與轉子之間有一氣隙。換向片之間互相絕緣，由換向片構成的整體稱為換向器。在換向片上放置著一對固定不動的電刷 B1 和 B2，當電樞旋轉時，電樞線圈通過換向器和電刷與外電路接通。 鄧賢彥：直流電機 控制系統(tǒng)設計 5 圖 21 直流電機的物理模型圖 給兩個電刷加上直流電源，如圖 22(a)所示，有直流電流從電刷 A 流入，經(jīng)過線圈 abcd，從電刷 B 流出，根據(jù)電磁力定律，載流導體 ab 和 cd 收到電磁力的作用，其方向可由左手定則判定，兩段導體受到的力形成了一個轉矩，使得轉子逆時針轉動；如果轉子轉到圖 22(b)所示的位置， 電刷 A 和換向片 2 接觸，電刷 B和換向片 1 接觸，直流電流從電刷 A 流入，在線圈中的流動方向是 dcba，從電刷B 流出。電樞一經(jīng)轉動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由線圈邊 ab 和 cd 流入，使線圈邊只要處于 N極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流入的方向，而在 S 極下時，總是從電刷 B 流出的方向，這就保證了每個磁極下線圈邊中的電流始終是一個方向，這樣的結構，就可使電動機連續(xù)旋轉 [2]。 圖 22 直流電機原理圖 直流電機的調(diào)速方法 根據(jù)直流電機的基本原理，由感應電勢、電磁轉矩以及機械特性方程式可知，直流電動機的調(diào)速方法有三種： 四川理工學院本科畢業(yè)設計 6 （ 1）調(diào)節(jié)電樞供電電壓 U。對于要求在一定