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1、XIAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY 課程名稱 直流電機測速調速實驗 專 業： 電氣工程及其自動化 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 秦剛 成 績： 2016 年 7 月 11 日 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 1 - 計算機控制系統課程設計計算機控制系統課程設計 直流電機測速調速系統直流電機測速調速系統 1、選定題目：電機速度控制系統選定題目：電機速度控制系統 二、設計目的和要求：二、設計目的和要求： 計算機控制技術的課程設計是一個綜合運用知識的過程，它不僅需要微型 機控制理論、程序設計方面的基礎知識，而且還需要具備一定的生產工藝知識。 課程設計包括確定。

2、控制任務、系統總體方案設計、硬件系統設計、控制軟件的 設計等，以便使學生掌握計算機控制系統設計的總體思路和方法。 三、功能需求：、功能需求： 1、基本功能： (1)該系統使用實驗箱的直流電機、1602 液晶、DA、鍵盤等模塊完成設 計； (2)直流電機通過 DA 模塊使用 PWM 方式進行驅動及調速； (3)能夠通過 1602 液晶顯示當前轉速及 PWM 占空比； (4)通過按鍵控制電機的啟動和停止。 2、擴展功能： (1)能夠通過按鍵手動輸入目標轉速(轉/秒) ，啟動電機后控制電機穩 定在目標轉速； (2)使用 1602 液晶實時顯示目標轉速、當前轉速及啟停狀態(on/off) 。 4 4、。

3、實驗思路：實驗思路： 本直流電機調速系統以單片機系統為依托，根據 PWM 調速的基本原理，控 制電動機的轉速為依據，實現對直流電動機的調速，并通過單片機控制速度的 變化。本設計的直流電機調速系統主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部 分是前提，是整個系統執行的基礎，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 2 - 件部分，是對硬件端口所體現的信號，加以采集、分析、處理，最終實現控制 器所要實現的各項功能，達到控制器自動對電機速度的有效控制。 用 51 來產生 PWM 波就必須要用軟件編程的方法來模擬。方法大概可以分 為軟件延時和定時器產生兩種方法。本次課程設計。

4、我們采用定時器產生 PWM 方 波。 定時器產生 PWM:這種方法利用了定時器溢出中斷，在中斷服務程序改變電 平的高低，在程序較復雜、多操作時仍能輸出較準確的 pwm 波形。 五、實驗設備：五、實驗設備： 單片機開發實驗儀一臺； AT89C51； LCD1602； DA 數模轉換； 按鍵； 光電開關 六、實驗原理：六、實驗原理： 1 1、硬件框圖：、硬件框圖： 硬件部分主要由電位器、模數轉換模塊、 51 單片機、顯示模塊、驅動電 路和無刷直流電機組成。其功能框圖如下： 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 3 - 2 2、硬件介紹：、硬件介紹： 1)1602 液晶顯示模塊電路 1602C 字符。

5、型液晶：CS：片選信號，低電平有效；RS：選擇讀寫的是 指令或數據，L：指令，H：為數據。RW：讀寫控制端，L：寫操作，H：讀 操作。 12864J 圖形點陣液晶：CS：片選信號，低電平有效；CS1/2：左右半屏使 能選擇，H：左半屏，L：右半屏；RS：選擇讀寫的是指令或數據，L：指令， H：為數據。RW：讀寫控制端，L：寫操作，H：讀操作。 12864M 圖形點陣液晶：JP6 的 16 腳是空腳，JP6 的 15 腳是 PSB：PSB 接高 電平，CPU 與液晶使用并行接口連接，連接方法與 12864J 完全相同；PSB 接低 電平，CPU 與液晶使用串行接口連接，此時，RS、RW、E 與 。

6、CPU 的 I/O 管腳相連 (STAR ES59PA 才有該功能) 。 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 4 - 10K W2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RS RW 5 6 4 U3B 1 2 3 U5A WR RD 1 2 JP9 CS VSS 1 VDD 2 V0 3 RS 4 RW 5 E 6 DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 LED+ 15 LED- 16 JP6 1602C VCC 10K R31 470 R4 DS1 (1602C 字符型液晶字符型液晶) 10K W2 D0 D1 D。

7、2 D3 D4 D5 D6 D7 RS RW 2 3 1 U3A 5 6 4 U3B 1 2 3 U5A WR RD 1 2 JP9 CS VSS 1 VDD 2 V0 3 RS 4 RW 5 E 6 DB0 7 DB1 8 DB2 9 DB3 10 DB4 11 DB5 12 DB6 13 DB7 14 CS1 15 CS2 16 RST 17 VOUT 18 LED+ 19 LED- 20 JP6 12864J VCC CS1/2 10K R31 470 R4 DS1 (1602C 字符型液晶字符型液晶) 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 5 - (12864J 圖形點陣液晶)圖形點陣。

8、液晶) 2)DAC0832 數模轉換 VREF 8 RFB 9 DGND 10 IOUT1 11 IOUT2 12 DI7 13 DI6 14 DI5 15 DI4 16 DI0 7 CS 1 WR1 2 AGND 3 DI3 4 DI2 5 DI1 6 XFER 17 WR2 18 ILE 19 VDD 20 U20 DAC0832LCN 1K W5 510 R78 0.1uF C33 2 3 6 47 1 8 5 U23 LM741CN 10K W6 4.7K R79 -12V VCC D5 +12V -12V OUT D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 DS23 470 R7。

9、1 -12V WR CS 10 9 8 C 411 U26C LM324N R150 R151 R162 Q7 C2655 VCC OUT1 R149 CS：片選，低有效； OUT：轉換電壓輸出； OUT1：經功放電路的電壓輸出； 電位器 W5：調整基準電壓。 3)發光管、按鍵、開關 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 6 - 1 1 2 2 3 3 4 4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-4Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: DS35 DS36 DS37 D。

10、S38 DS39 DS40 DS41 DS42 1 2 3 4 5 6 7 8 JP65 1 2 JP63 510R118 510R117 510R116 510R115 510R114 510R113 510R112 510R111 DS32 470 R107 VCC LED1 LED2 LED3 LED4 JP65：發光管控制接口，0燈亮，1燈滅 第 頁 1 1 2 2 3 3 4 4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-4Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: S。

11、29S30S31S32S33S34S35S36 1 2 3 4 5 6 7 8 JP74 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10KR119 VCC 按鍵電路原理圖 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 7 - 1 1 2 2 3 3 4 4 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A4 Date:2006-7-4Sheet of File:F:Inovation.Sheet1.SchDocDrawn By: 1 2 3 4 5 6 7 8 JP80 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10KR124 S21S22S23S24S25S26S27S28 VCC 。

12、K5 K6 K7 K8 開關電路原理圖 JP74：按鍵控制接口；按下0 信號，松開1 信號 JP80：開關控制接口；閉合0 信號，斷開1 信號 4) AT89C51 本課題中控制芯片的作用主要是與 ADC0809 相連接，采集模數轉換后得到 的 8 位二進制碼，過公式計算后得到電壓值，同時連接四位數碼管進行顯示。 綜合考慮，選用 AT89C51 即滿足要求。 簡介： AT89C51 是一種帶 4K 字節 FLASH 存儲器的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處 理器。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高 密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的 MC。

13、S-51 指令集和輸出管腳相兼 容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性 高且價廉的方案。 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 8 - AT89C51 引腳圖如下： 主要特性：與 MCS-51 兼容；4K 字節可編程 FLASH 存儲器；壽命：1000 寫/擦循環； 數據保留時間：10 年 全靜態工作：0Hz-24MHz ； 三級程序存 儲器鎖定；1288 位內部 RAM ；32 可編程 I/O 線；兩個 16 位定時器/計數器； 5 個中斷源；可編程串行通道； 。

14、低功耗的閑置和掉電模式； 片內振蕩器和時鐘 電路；直流電機轉速測量/控制 5)使用光電開關測速 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 DD CC BB AA Title NumberRevisionSize A0 Date:2005-12-19Sheet of File:F:Inovation.STAR.SCHDOCDrawn By: 8550 Q4 4.7K R28 VCC REV 1 2 3 4 GP2S05 OP1330 R16 4.7K R20 1 2 JP4 470 。

15、R8 DS4 VCC 12 SN74LS14N U7A 34 SN74LS14N U7B M 機機機機 CTRL DS8 DS9 DS10 330 R19 330 R17 330 R18 LIGHT CTRL：控制電壓(DAC0832 經功放電路提供)輸入； REV：光電開關脈沖輸出(用于轉速測量)； LIGHT：低電平點亮發光管。 第 頁 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 9 - 3 3、 軟件設計軟件設計 主程序設計： 主程序是一個循環程序，其主要思路是，先設定好速度初始值，這個初始 值與測速電路送來的值相比較得到一個誤差值，然后用 PID 增量式算法輸出控 制系數給 PWM 發生電路。

16、改變波形的占空比，進而控制電機的轉速。 主程序流程圖如下： 第 頁 西安工業大學課程設計(論文)用紙 - 10 - 五、實驗總結：五、實驗總結： 計算機控制技術的課程設計相比硬件的課程設計，簡直難了不止一個檔次， 作為主要的編程人員，當我實際要去控制一個物體的時候，我才知道自己以前 學的知識有多么的不牢固，不過真真正正的去做一個實物控制程序的時候，才 能真切的體會到以前書本上學的知識是如何運用到實際的，我基本上可以說是 為了應付考試勉勉強強學了一些，這次實際做到項目設計后，才理解其真正的 含義。 還有本次項目，我們采用了 LCD 顯示屏作為顯示單元，比 LED 數碼管復雜， LCD 液晶顯示屏這也是以前沒有運用到過的，所以總體來說，這次課程設計帶 給我的不僅僅是舊知識的復習，還有新的探。

總結

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