直流電機PWM調(diào)速與控制設計報告

1、綜合設計報告單 位： 自動化學院學生姓名：專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器班 級： 0820801學 號：指導老師：成 績：設計時間：2011年12月 重慶郵電大學自動化學院制、題目直流電機調(diào)速與控制系統(tǒng)設計。二、技術(shù)要求設計直流電機調(diào)速與控制系統(tǒng)，要求如下：1、學習直流電機調(diào)速與控制的基本原理；2、了解直流電機速度脈沖檢測原理；3、利用51 單片機和合適的電機驅(qū)動芯片設計控制器及速度檢測電路；4、使用C語言編寫控制程序，通過實時用口能夠完成和上位機的通信；5、選擇合適控制平臺，繪制系統(tǒng)的組建結(jié)構(gòu)圖，給出完整的設計流程圖。6、要求電機能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制；7、系統(tǒng)具有實時顯示電機速度功能；8、電機的設定速度

2、由電位器輸入；9、電機的速度調(diào)節(jié)誤差應在允許的誤差范圍內(nèi)。三、給定條件1、 直流電機驅(qū)動原理 ， 單片機原理及接口技術(shù)等參考資料；2、電阻、電容等各種分離元件、IC 、直流電機、電源等；3、STC12C5A60S2片機、LM298以及 PCft;四、設計1. 確定總體方案；2. 畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；3. 選擇以電機控制芯片和單片機及速度檢測電路，設計硬件電路；4. 設計串口及通信程序，完成和上位機的通信；5. 畫出程序流程圖并編寫調(diào)試代碼，完成報告；直流電機調(diào)速與控制摘要： 當今社會，電動機作為最主要的機電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應用范圍已遍及國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運

3、輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務和辦公設備中，還是在日常生活的家用電器和消費電子產(chǎn)品（如電冰箱，空調(diào)，DV*）中，都大量使用著各種各樣的電動機。據(jù)資料顯示，在所有動力資源中，百分之九十以上來自電動機。 同樣， 我國生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動機的。 電動機與人的生活息息相關(guān)，密不可分。電氣時代，電動機的調(diào)速控制一般采用模擬法、 PID 控制等，對電動機的簡單控制應用比較多。 簡單控制是指對電動機進行啟動， 制動， 正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。 這類控制可通過繼電器， 光耦、可編程控制器和開關(guān)元件來實現(xiàn)。還有一類控制叫復雜控制，是指對電動機的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進行控制。

4、本電機控制系統(tǒng)基于51內(nèi)核的單片機設計，采用LM298直流電機驅(qū)動器，利用PWM永寬調(diào)制控制電機， 并通過光耦管測速， 經(jīng)單片機 I/O 口定時采樣， 最后通過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的精確控制， 其中電機的設定速度由電位器經(jīng) A/D 通過輸入， 系統(tǒng)的狀顯示與控制由上位機實現(xiàn)。 經(jīng)過設計和調(diào)試， 本控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速較小誤差的控制， 系統(tǒng)具有上位機顯示轉(zhuǎn)速和控制電機開啟、停止和正反轉(zhuǎn)等功能。具有一定的實際應用意義。關(guān)鍵字：直流電機、反饋控制、51內(nèi)核、PW咻寬調(diào)制、LM298系統(tǒng)原理及功能概述1、系統(tǒng)設計原理本電機控制系統(tǒng)采用基于51 內(nèi)核的單片機設計， 主要用于電機的測速與轉(zhuǎn)速控制

5、，硬件方面設計有可調(diào)電源模塊， 串口電路模塊、 電機測速模塊、 速度脈沖信號調(diào)理電路模塊、直流電機驅(qū)動模塊等電路；軟件方面采用基于C語言的編程語言，能實現(xiàn)系統(tǒng)與上位機的通信， 并實時顯示電機的轉(zhuǎn)速和控制電機的運行狀態(tài)，如開啟、停止、正反轉(zhuǎn)單片機選用了 51 升級系列的STC12c5a60s2 作為主控制器， 該芯片完全兼容之前較低版本白所有51指令，同時它還自帶2路PWM6制器、2個定時器、2個串行口支持獨立的波特率發(fā)生器、3路可編程時鐘輸出、8路10位AD轉(zhuǎn)換器、一個SPI接口等，能非常方便的滿足本次電機控制的需求，其PW喇口用于輸出一定頻率且脈寬可調(diào)的PWM波用于控制電機轉(zhuǎn)速， 單片機自帶

6、的A/D端口作為設定速度的模擬信號輸入口，定時器用于串口通信和速度的定時采樣以及上位機的定時顯示等。系統(tǒng)的電機驅(qū)動單元選擇了LM298N功率驅(qū)動芯片，再利用TLP521光耦合器和整流二極管設計的驅(qū)動電路能實現(xiàn)電器隔離與控制，能提高控制效率和精度極大減少了撓動干擾，而且可以實現(xiàn)電機的正反裝和剎車功能。系統(tǒng)測速模塊基于槽型光耦GK105設計，將電機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成不同頻率的脈沖信號，在經(jīng)過基于LM324的電壓比較器和74HC573鎖存器進行信號波形的整形，最后通過檢測單片機的I/O 口的脈沖實現(xiàn)速度的測量。1. 1直流電機基本工作原理圖直流電機的基本結(jié)夠圖1. 2直流電機調(diào)速原理直流電機轉(zhuǎn)速n的表達式

7、為：(1 - 1)U IR n K式中：U-電樞端電壓；I-電樞電流；R-電樞電路總電阻；-每極磁通量；K-與電機結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，因此直流電機轉(zhuǎn)速n的控制方法有三種，主要以調(diào)壓調(diào)速為主。本控制器主要通過脈寬調(diào)制 PW班控制電動機電樞電壓， 實現(xiàn)調(diào)速。調(diào)脈寬的方式有三 種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。本系統(tǒng)采用了定頻調(diào)脈寬方式的PW配制，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在采用單片機產(chǎn)生 PWM（沖的軟件實現(xiàn)上比較方 便。對直流電機轉(zhuǎn)速的控制即可采用開環(huán)控制，也可采用閉環(huán)控制。與開環(huán)控制相比，速度控制閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性有以下優(yōu)越性：閉環(huán)系統(tǒng)的機械特性與開環(huán)系統(tǒng)機械特性相比，其性轉(zhuǎn)速

8、設定值能大大提高；理想空載轉(zhuǎn)速相同時，閉環(huán)系統(tǒng)的靜差率（額定負載時電機轉(zhuǎn)速降落與理想空載 轉(zhuǎn)速之比）要小得多；當要求的靜差率相同時，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍可以大大提高。直 流電機的速度控制方案如圖 1所示。偏差轉(zhuǎn)速輸出x調(diào)節(jié)器驅(qū)動電路 k直流電機測速裝置 圖1直流電機速度閉環(huán)控制方案二、系統(tǒng)硬件設計1.系統(tǒng)總體設計框圖本系統(tǒng)采用STC12C5A60師為控制核心，用上位機顯示設定轉(zhuǎn)速和測量轉(zhuǎn)速以及控制電機。采用LM29圖區(qū)動芯片作為本系統(tǒng)的驅(qū)動電路和用槽型光耦GK105乍為該系統(tǒng)的測量電路?？驁D如2所示。LM298 驅(qū)動電路 -直流電機|_光耦測速 管信號調(diào)理 電路圖2 .模塊電路及功能介紹單片

9、機最小系統(tǒng)電路時鐘電路1r"UarUARTISTC12C5A60S2 路單片機上位機顯示與控制I 二 一<11量輸入電路電源模塊2直流電機控制系統(tǒng)總體框圖單片機主要擅長系統(tǒng)控制， 而不適合做復雜的數(shù)據(jù)處理， 在設計單片機最小系統(tǒng)時我們選用STC12C5A60S前DIP-40封裝的單片機作為MCU STC12C5A60S2片是有宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘./機器周期（1T）的單片機，具有64K的用戶程序存儲空間及1280字節(jié)的RAM完全兼 容之前較低版本的所有 51指令，但速度快5瑜，內(nèi)部集成有MAX80傳用復位電路、同時它 還自帶2路PWM!制器、2個定時器、2個串行口支持獨立的波特

10、率發(fā)生器、3路可編程時鐘輸出、8路高速10位AD專換器、一個SPI接口等，應用于電機控制等強干擾場合。本系統(tǒng)的單片機最小系統(tǒng)由時鐘電路、復位電路、電源電路、外圍總線接口等部分組成。圖 3 為單片機最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖 3 51 最小系統(tǒng)電路2.1.1 系統(tǒng)時鐘電路單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。通常在引腳 XTALl 和 XTAL2跨接石英晶體和兩個補償電容構(gòu)成自激振蕩器， 系統(tǒng)時鐘電路結(jié)構(gòu)如圖 6 所示， 可以根據(jù)情況選擇6MHz 8MHz或12MHz等頻率的石英晶體，本系統(tǒng)采用12MHz的晶振。補償電容通常選擇 20-30pF 左右的瓷片電容。2.1.2 復位電路單片機

11、小系統(tǒng)采用上電自動復位和手動按鍵復位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復位操作。 上電復位要求接通電源后， 自動實現(xiàn)復位操作。 手動復位要求在電源接通的條件下， 在單片機運行期間， 用按鈕開關(guān)操作使單片機復位。 復位電路結(jié)構(gòu)如圖 6 所示。 上電自動復位通過電容充電來實現(xiàn)。手動按鍵復位是通過按鍵將電阻與VCCg通來實現(xiàn)。電機驅(qū)動模塊直流電機驅(qū)動采用常用的H 橋電路，通過控制信號選通對管與否實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)， 并改變所加電壓的占空比來改變電機轉(zhuǎn)速。如圖 4 所示，這里采用電機驅(qū)動專用芯片L298N，該芯片可驅(qū)動兩路 5 - 36V的直流電機或者一路四拍的步進電機。同時在L298N與主控芯片間通過四路光耦 TLP

12、521 - 4隔離消除干擾信號。 在STC12C5A60S2k配置好串口、 PWM實現(xiàn) 串口接收的數(shù)據(jù)直接賦值給PWM1時器CCAP1L CCAP1H利用串口調(diào)試助手發(fā)送控制信息給STC12C5A60S2同時輔助外界 6V電源更改L298N的IN1和IN2共同完成L298N電機驅(qū)動 模塊的調(diào)試。圖4 LM298N電機驅(qū)動電路直流電機測速電路2.3.1槽型光耦GK105測速電路圖5槽型光耦 GK105電路圖6電機轉(zhuǎn)速編碼裝置如圖5和圖6所示，光電對管采用槽型光耦GK105電路由一只特殊的發(fā)光二極管和光電三極管構(gòu)成，當二極管發(fā)出的光打在光電三極管的基極B上時三極管 CE導通。而正常情況下二極管的光

13、不能到達光電管的基極上，故通過裝在電機轉(zhuǎn)軸上得圓形編碼片即可實現(xiàn)對小車的測速。假設編碼片兒有n片個缺口，測得光電三極管的輸出脈沖頻率為f,則車速二f/n 。由圖7可知，電機每轉(zhuǎn)一圈，槽型光耦產(chǎn)生4個脈沖，因此可以利用槽型光耦傳感器信號得到電機的實際轉(zhuǎn)速。為盡可能縮短一次速度采樣的時間，則電機的實際轉(zhuǎn)速為：V=(N/4)*60;V:速度R/min廣N:每秒采樣的脈沖個數(shù)圖7電機轉(zhuǎn)1圈GK105光耦管信號2.3.2速度脈沖信號調(diào)理電路給電機加電讓其帶動編碼盤旋轉(zhuǎn)，將光電對管靠近編碼盤，用示波器觀測輸出脈沖信號的有無與好壞。信號調(diào)理電路主要利用LM324運算放大器設計的比較器，如圖8所示，調(diào)節(jié)比較器

14、偏置電壓使脈沖最接近于方波且幅度大于。為了提高測速的精度，在信號后級添加比較器調(diào)理信號為標準的方波，調(diào)節(jié)比較器運放的偏置電壓使方波信號最適合于測速。圖8 基于LM324勺信號調(diào)理電路用口電路設計MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的接口電路， 使用+5V單電源供電。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路，由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12V和-12V兩個電源，提供給 RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道，由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中 13 腳（R1IN）、12 腳（R1OUT、11

15、腳（T1IN ）、14 腳（T1OUT）為第 一數(shù)據(jù)通道。8 腳（R2IN）、9 腳（R2OUT、10 腳（T2IN ）、7 腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成 RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT T2OUT送 到電腦 DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從 R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后 從R1OUT R2OUT輸出。第三部分是供電，15腳GND 16腳VCC （+5V）。電路如圖9所示。圖 9 串口電路圖系統(tǒng)電源設計本系統(tǒng)要求有5V和67V的電源輸入，因此我們選用了LM317作為電源芯片。LM317作為輸出電壓可變的集成

16、三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓 塊。其應用電路如圖 10 所示。圖 11 為電源濾波電路。圖 10 穩(wěn)壓電路圖 11 濾波電路穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算， Vo=（ 1+R2/R1 ）。本系統(tǒng)中取R1 為 240n,R2取 5K 的可調(diào)電位器。通過調(diào)節(jié)R2 的阻值大小，進而可以改變輸出電壓的大小，實現(xiàn)電壓可調(diào)， 其可調(diào)范圍是Vo= 37V 。 在應用中， 為了電路的穩(wěn)定工作， 在一般情況下，還需要接二極管作為保護電路，防止電路中的電容放電時的高壓把317 燒壞。電機設定速度輸入電路本系統(tǒng)采用了簡單的電位器，通過電位器將5V 電源信號分壓在經(jīng)過單片機A/D 端口輸入到CP物理

17、，實現(xiàn)電機速度手動白可調(diào)，其電路如圖12所示。圖 12 電位器速度設置電路三、 系統(tǒng)軟件設計本程序主要分為6大塊，主程序、 A/D轉(zhuǎn)換處理程序、PWM輸出程序、串口顯示與電機狀態(tài)控制程序、定時器0 的中斷服務程序，串口中斷服務程序。主程序主要做了系統(tǒng)初始化，定時器0 的初始化和主循環(huán)等。配置STC12C5A60S2 定時器 0 為定時器方式2、50ms計數(shù)器中斷，累計 20次定時器0中斷為1秒，此時TL1即光電對管 輸入的脈沖頻率，同時在此一秒內(nèi)觸發(fā)AD采集一次電源電壓 Voltage 送入內(nèi)存并通過運算轉(zhuǎn)換成設定的速度值。PC終端的顯示也是沒隔一秒刷新一次。配置STC12C5A60S2串行口

18、 1為方式2、獨立波特率發(fā)生器9600、允許接收中斷。當串口 1接收到 PC機數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入中斷處理程序，檢測接收到的數(shù)據(jù)以此來區(qū)分數(shù)據(jù)是 屬于哪種控制信號。配置STC12C5A60S2脈寬調(diào)制 PWM 8位、無中斷。主程序中循環(huán)執(zhí)行Pwm()函數(shù)實時更改PWM6時器CCAP1L CCAP1H勺值，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制。1 .主程序主程序主要功能為系統(tǒng)初始化，定時器0的初始化和主循環(huán)等。流程圖如圖13所示圖13系統(tǒng)主程序流程圖2 .用口中斷發(fā)送程序本系統(tǒng)的串口通信指的是單片機與上位機（PC機）之間的串口通信，該通信主要用于測速模塊的調(diào)試以及在測量轉(zhuǎn)速時，單片機能從上位機（PC機）接收數(shù)據(jù)或者能將數(shù)據(jù)

19、發(fā)回給上位機（PC機），以便觀察電機轉(zhuǎn)動情況，或者獲得我們所需要的數(shù)據(jù)。如圖14所示，在本設計中，采用的是STC12C5A60S2芯片的串口 UART0來與PC機進行串口通信。在串口UART0的配置中，定時 /計數(shù)采用方式 2是將兩個 8位計數(shù)器TH1和TL1分成獨立的兩個部分，組成一個8位可自動再裝入的定時器/計數(shù)器，由TL1作為8位計數(shù)器，TH1作為計數(shù)初值寄存器，設置初值時同時送TH1和TL1 ,當TL1計數(shù)滿回0產(chǎn)生溢出，不僅置位TF1,而且控制 TH1中的初值重新裝入TL1,繼續(xù)下一輪計數(shù)，此信號送串行通信系統(tǒng)，以設置串行通信波特率，波特率設置公式如式所示：波特率 =2 SMOD*（

20、溢出率）/32。進入發(fā)送中斷1字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢1字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢中斷返回發(fā)送第二字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送1byte數(shù)據(jù)否否3 .用口中斷接收程序上位機控制單元解擴出1bit數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生一次中斷。接收時首先采用16bits 接收窗口、 1bit滑動方式來接收通信的同步幀頭0x09、0xAF,幀頭接收成功后，后續(xù)數(shù)據(jù)按每8bits 一個字節(jié)的方式進行截取，得到傳送的有效數(shù)據(jù)，同時將得到的有效數(shù)據(jù)存儲在緩沖單元中；接收過程中，按有關(guān)的通信協(xié)議進行地址判別、長度接收、校驗計算。地址相同的模塊對符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)進行應答，轉(zhuǎn)入發(fā)送態(tài)。程序流程 圖如圖15所示。圖15串口接收程序流程圖4 . A/D轉(zhuǎn)換程序A/D轉(zhuǎn)換

21、程序主要用于電機速度的輸入模擬信號的采集與轉(zhuǎn)換。程序流程圖如圖16所示。啟動指定通道延時是返回轉(zhuǎn)換結(jié)果圖16 A/D轉(zhuǎn)換程序流程圖5 . PW喻出程序PWM控制一一脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，即通過一系列脈沖的寬度調(diào)制來等效地獲得所需的 波形（含形狀和幅值），程序主要用于控制電機轉(zhuǎn)速，他通過主程序的反饋算法計算出來, 然后調(diào)整脈沖寬度來控制電機。程序流程圖如圖 17所示。6 .定時器0中斷服務程序定時器0中斷程序主要用于 1秒定時、轉(zhuǎn)速的計算、A/D值采集以及上位機顯示刷新。程序流程圖如圖18所示。圖18定時器0中斷服務程序流程圖四、系統(tǒng)調(diào)試及性能分析1 .系統(tǒng)硬件調(diào)試如圖19為系統(tǒng)測速電路的采樣波形圖

22、19經(jīng)整形后的速度脈沖波形串口收發(fā)數(shù)據(jù)調(diào)試串口電路是連接PCM與通信模塊的橋梁，可借助串口調(diào)試助手對所設計的串口通信電路和通信模塊進行測試。如圖所示，通過串口調(diào)試助手，向端口分別發(fā)送數(shù)據(jù) 0x01、0x02、0x03、0x04、0x05數(shù)據(jù)經(jīng)串口電路被單片機接收，將數(shù)據(jù)進行存儲判斷，決定是開啟顯示 和電機還是正反轉(zhuǎn)或是停止，同時將所出狀態(tài)及電機轉(zhuǎn)速發(fā)送回來，在串口調(diào)試助手的接收窗口上可以看到接收到的數(shù)據(jù)。串口調(diào)試如圖20所示。圖20電機轉(zhuǎn)速及對應的電壓顯示數(shù)據(jù)實物展示圖22系統(tǒng)實物圖2 .系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)處理利用matlab對電機兩端電壓和轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進行曲線擬合實型電壓數(shù)據(jù)：votlage_V= 2

23、345;整型電壓數(shù)據(jù)：votlage_D=77,82,87,92,97,102,108,113,118,123,128,133,138,143,148,153,159,164,169,175,179,185,190,195,200,205,210,216,220,225,231,236,241,246,251,255;測得速度數(shù)據(jù)：speed=12,17,22,27,33,42,45,48,53,58,62,65,69,73,76,80,83,87,89,93,96,99,101,103,106,109,111,113,116,119,122,125,128,133,140,144;Matla

24、b擬合命令：p=polyfit(votlage_V,speed,1);speed_poly1=p(1)*votlage_V+p(2);q=polyfit(votlage_D,speed,1);speed_poly2=q(1).*votlage_D+q(2);figure(1)plot(votlage_V,speed,'or',votlage_V,speed_poly1);grid ontitle(' 電壓 V-轉(zhuǎn)速 r/s')figure(2)plot(votlage_D,speed,'or',votlage_D,speed_poly2);gri

25、d ontitle(' 電壓 D-轉(zhuǎn)速 r/s')擬合曲線如圖21所示：圖21電壓一速度曲線如圖21所示，電機電壓與轉(zhuǎn)速基本成正比關(guān)系，所以可以按最小二乘法進行線性擬合，得到電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系式為：(1)電壓為實型，轉(zhuǎn)速 =*電壓V ,其中(a=, b=);(2)電壓為整型，轉(zhuǎn)速 =*電壓，其中(a=b=);上面兩個關(guān)系式將作為電機控制的基本數(shù)學模型，有軟件算法實現(xiàn)電機輸出轉(zhuǎn)速對輸入電壓的跟蹤。不同轉(zhuǎn)速設定值下電機對應的輸出轉(zhuǎn)速及誤差如表1輸入轉(zhuǎn) 速輸出轉(zhuǎn) 速絕對誤 差輸入轉(zhuǎn) 速輸出轉(zhuǎn) 速絕對 誤差1213-17680-41719-28078-2221938381227252878

26、9-2333308993-4424029397-445423969424849-1999905355-2101102-15859-1103104-162620106105165632109112-36971-211111107376-31131121116119-312512501191172128130-2122126-41331312表1電機轉(zhuǎn)速誤差表2. 3電機輸出轉(zhuǎn)速誤差曲線圖23 電機輸出轉(zhuǎn)速相對電壓絕對誤差曲線圖24電機輸出轉(zhuǎn)速相對電壓的相對誤差曲線2. 4系統(tǒng)性能分析對上面圖23、圖24兩個誤差曲線分析可以得出以下結(jié)論，一方面，當電機兩端的電壓在 范圍了變化時，電機的轉(zhuǎn)速變化范圍

27、在12R/S134R/S (即720R/mint8040R/mint )之間變化，當電機兩端的電壓在以下時， 電機無法驅(qū)動， 為電機的 死區(qū)電壓，電機轉(zhuǎn)速變化基本符合實際情況。另一方面，由于本系統(tǒng)自身設計本省存在著多種缺陷，所以測式結(jié)果產(chǎn)生了一定的誤差，電機轉(zhuǎn)速的絕對誤差基本在6V以下，其相對誤差根據(jù)兩端電壓范圍的不同呈現(xiàn)不同的趨勢，當電壓在左右，即電機轉(zhuǎn)速W 50R/S時，電機輸出轉(zhuǎn)速的相對誤差W16%當電機兩端電壓在左右，即電機轉(zhuǎn)速60R/S時，電機輸出轉(zhuǎn)速的相對誤差w8%所以系統(tǒng)綜合性能基本能滿足設計要求。五、設計心得課程設計是培養(yǎng)我們綜合運用所學知識發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉

28、實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對我們實際工作能力的具體訓練和考察過程。本次的課程設計是基于運用所學單片機技術(shù)、 傳感檢測技術(shù)、 電機驅(qū)動技術(shù)等方面的知識， 設計電機調(diào)速與控制系統(tǒng)， 很好的結(jié)合了當今工業(yè)直流電機方面的實際應用， 相對于前幾學期的課程設計， 這次的題目綜合性更高、 設計難度更大、 實用性更強， 是對我們所學專業(yè)知識如單片機原理及接口技術(shù)、傳感器與檢測、C語言程序設計、直流電機驅(qū)動原理 等課程知識的綜合檢驗與應用， 很好的鍛煉了我們從單一模塊到系統(tǒng)設計與調(diào)試能力的轉(zhuǎn)變與提高，同時也讓增強了我們直流電機控制原理與應用有了更深的認識和體會。回顧起此次課程設計，至今我仍感慨頗多，從選題到定稿，從

29、理論到實踐， 我們小組都付出了很多努力， 也收獲了很多， 在此次設計中不僅可以鞏固了以前所學過的知識， 而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。 通過這次課程設計也使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性， 只有理論知識是遠遠不夠的， 只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來， 從理論中得出結(jié)論， 才能做出實際的有用的東西， 從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。通過這次課程設計還鍛煉了我們的團隊合作精神，只有大家在分工明確的基礎上齊心協(xié)力，才能使團隊獲得成就。在這次設計的過程中我們也遇到了很多困難， 尤其是我們小組有兩個人都要考研， 時間特別緊迫， 還有就是這次在電機的控制其設計和測速模塊的設

30、計上都遇到了很大的問題， 但是我們在老師的指導下， 我們小組積極討論， 分工合作， 合理安排時間，通過查閱資料學習相關(guān)的知識，逐步突破了每一個技術(shù)難關(guān)，最后比較好的獨立的完成了這次設計。通過這次課程設計， 我更發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足之處， 對以前所學過的知識理解得不夠深刻， 掌握得不夠牢固， 而且缺少自主分析問題的能力， 碰到問題后有一種和逃避依賴心理。也讓我明白做電子類設計每一步都要細心嚴謹，不能馬虎。6、 參考文獻1 李朝青編 單片機原理及接口技術(shù) （ 簡明修訂版） 北京航空航天大學出版社， 19982 胡向東編傳感技術(shù). 重慶大學出版社， 2006 年第 1 版。3 .譚浩強C語言程序設計

31、.北京：清華大學出版社，2002。8 .后閑哲也編單片機C程序設計與實踐叢書北京航空航天大學出版社2008。7、 附錄程序： #include <> #include <> #include ""typedef unsigned char INT8U;typedef unsigned int INT16U;typedef unsigned int INT8;/ 以下選擇 ADC 轉(zhuǎn)換速率，只能選擇其中一種/ SPEED1 SPEED0 A/D轉(zhuǎn)換所需時間#define AD_SPEED 0x60 / 0110,0000 11 70個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次/

32、 CPU工作頻率 21MHz時A/D轉(zhuǎn)換速度約 300KHz/#define AD_SPEED0x40 /0100,000010140個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次/#define AD_SPEED0x20 /0010,000001280個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次/#define AD_SPEED0x00 /0000,000000420個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次/#define uchar unsigned char/#define uint unsigned int#defineP2M00x00#defineP2M10x00#defineP0M00x00#defineP0M10x00sbit caiji=P2A2;sb

33、it led0=P2A0; sbit led1=P2A1;INT8 flag_uart=0,flag_on=0,flag_x=0,flag_xianshi=0,flag_ad=0,n1=0;INT8 ad_vall=0,ad_val=0 ， moto_speed=0,shudu=0,shisu=0;INT8U rec,cont=0,cont2=0;float ad_fl,a1=0,a2=0,b1=0,b2=0;INT8U get_AD_result(INT8U channel); /ADvoid delay0(INT8U delay_time); /void delay(char xms) ；

34、void delay0(INT8U delay_time)；void timer_init()/ TMOD=0x21;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;TH1=0xfd; TL1=0xfd; TR1=1;/ 串口、計數(shù)器變量轉(zhuǎn)換函數(shù)聲明延時函數(shù)聲明/ 延時函數(shù)定時器計數(shù)器初始化函數(shù)ET0=1; SM0=0; SM1=1; REN=1; EA=1;ES=1void ad_init()P1ASF=0x01;AUXR1 &= 0x04;ADC_CONTR |= 0x80;void pwm_init() CCON=0; CL=0;/ 單片機

35、 AD 初始化函數(shù)/1111,1111,/0000,0100,/1000,0000將 P1 置成模 AD令 ADRJ=0打開 A/D 轉(zhuǎn)換電源/ 單片機pwMi目關(guān)寄存器初始化函數(shù)CH=0; CMOD=0x00;脈沖上升沿檢測/串口函數(shù)/串口顯示標志判斷/顯示模式及電機狀態(tài)控制命令判斷PCA_PWM0=0x00; CCAPM0=0x42;EPCnL=1, CCAPnL=FFH 時 PWMK定輸出低 */;PCA_PWM1=0x00; CCAPM1=0x42; CR=1; void PWM(INT8 a) INT8 xx; xx=256-a;CCAP0H=CCAP0L=0+xx; /P13CCA

36、P1H=CCAP1L=256-xx-5; /P14INT8 ceshu()/ 速度脈沖檢測函數(shù) if(caiji=0) n1=1; if(caiji=1)&&(n1=1)/ shudu+; n1=0; return shudu;void UART(INT8 a,INT8 b,float c) if(flag_uart=1) flag_uart=0; ES=0; TI=1; switch(flag_on) case 0: puts("Turn on n")led0=0;led1=1; TR0=1; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_()

37、;break;case 1: _nop_();_nop_();break;led0=0;led1=0; _nop_();_nop_(); led0=1;led1=0;case 2: _nop_();_nop_();break;led0=0;led1=0; _nop_();_nop_(); led0=0;led1=1;case 3: printf("Turn off n");led0=0;led1=0; TR0=0; break;case 4: puts("Error!n"); break;while(!TI);TI=0; ES=1;if(flag_xianshi=1)/ 串口顯示標志判斷 flag_xianshi=0;ES=0; TI=1;printf("real_speed is %d, set_speed is %d, voltage is%fn",a,b,c);