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摘 要

本次通过单片机技术为控制核心设计了一款基于单片机直流电机PWM调速装置，可以实现对直流电机速度的控制和速度的调节。可以实现对直流电机的加速、减速、停止、正转、反转控制。系统在设计上分为硬件电路设计、软件程序调试、系统的功能仿真等主要的三部分组成。硬件电路设计，使用Altium Designer 9软件绘制系统的整体原理图。软件程序部分使用单片机C语言进行程序的编写并在keil软件上对程序进行整体的调试。系统的功能仿真使用Proteus仿真软件，将硬件电路和软件程序组合到一块，进行直流电机速度的设定、速度的检测、速度的调节、速度值的显示等功能验证，最后完成了系统的所有功能的设计。

经过设定本系统可以满足部分设计的要求，系统的功能可靠，使用灵活，具有一定的使用价值。

关键词：直流电机,调速,PWM,单片机

Abstract: DC motors can be seen everywhere in our lives and play a very important role. Many machines will use DC motors. Therefore, the design of a DC motor speed regulation device based on single chip microcomputer will be of great significance for understanding the control principle of DC motor.

This paper designed a PWM speed control device based on single chip microcomputer based on single chip computer technology, which can control the speed of DC motor and speed. It can realize acceleration, deceleration, stop, positive turn and reverse control of DC motor. The design of the system is divided into three parts: hardware circuit design, software debugging, system function simulation and so on. Hardware circuit design used Altium Designer 9 software to draw the overall schematic diagram of the system. The software part is programmed by C language and the whole program is debugged on keil software. The function simulation of the system uses Proteus simulation software. The hardware circuit and software program are combined into one block to verify the function of speed setting of DC motor, speed detection, speed adjustment, speed value display and so on. Finally, the design of all the functions of the system is completed.

After setting up the system, it can meet some design requirements. The system has reliable functions, flexible use, and has certain use value.

Key words: DC motor, speed regulation, PWM, single chip microcomputer

目 录

1 绪论 7

1.1 课题研究的背景与意义 7

1.2 主要研究内容 8

1.3 研究方法及技术路线 8

2 系统整体方案设计 8

2.1 直流电机测速系统结构及工作原理 8

2.1.1 电机测速系统的结构 8

2.1.2 直流电机测速的工作原理 9

2.2 系统的整体方案设计 9

2.3 相关模块的选择和论证 10

2.3.1 单片机模块的方案选择 10

2.3.2 测速模块的方案选择 11

2.3.3 显示模块的方案选择 11

2.3.4 按键模块的方案选择 12

3 系统硬件电路设计 12

3.1 确定系统调速方案 12

3.2 单片机的介绍 13

3.3 电源电路设计 15

3.4 键盘电路设计 15

3.5 直流电机测速电路 16

3.5.1 霍尔传感器测量原理 16

3.5.2 电机测速电路 16

3.6 显示电路设计 16

3.7 电机驱动电路 18

4 系统软件设计 19

4.1 编程语言的选择 19

4.2 主程序流程图 19

4.3 显示模块子程序流程图 20

4.4 按键模块子程序流程图 20

4.5 电机驱动程序流程图 21

4.6 测速程序流程图 22

5 系统的仿真测试 23

5.1 软件程序的调试 23

5.2 仿真过程分析 25

5.3 测试数据及实物演示 28

结 论 30

参 考 文 献 31

致 谢 32

附录1电路图 33

绪论

课题研究的背景与意义

关于直流电机的使用，生活中到处都是，因为直流电机使用起来非常稳定，并且可以任由我们控制它的转速和转向，在不论生活还是工业生产等大大小小场合实用性够较强，方便了我们的生活，给我们带来的好处那是有目共睹，但也存在一些或多或少需要我们去避免的问题。应而设计了直流直流电机伺服控制系统，直流电机伺服控制系统可以有效地解决这个问题。直流电机伺服控制系统更加稳定，适用的场合更广。接下来主要围绕直流电机伺服控制系统进行阐述它的原理及使用中的优良特征。

为了使电机转子的惯性变小，达到想要的结果，我们就可以将电动机转子直径设计的非常小，以上这些为直流电机速度的反应的特点。

直流电机伺服控制系统的设计方式中，要想使直流电机得到控制，并且完成无极调速功能，只需要轻微调动一下电动机的输入电压的大小即可。直流电机伺服控制系统的设计，一方面可以使电刷摩擦阻力减小，另一方面也可减少电能的损耗，电刷的摩擦阻力小了，相应的电刷适用年限就会增加，能够起到保护电刷的作用，电机运行的效率就会变高。

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