摘 要

这篇文章研究的主要内容，能够对直流电机转速进行调节的是PWM信号占空比，而PWM信号又可以经由MCS-51系列的单片机控制。本文中研究的PWM信号发生系统是由专门的芯片组成的。这篇文章在如何使用软件编程来调整改变PWM信号占空比,如何产生PWM信号,进一步控制输入信号波形等其他方面做了一个详细的表达。

除此以外，这篇文章当中还使用了L298芯片作为直流电机的驱动模块，这个驱动模块是能够正向转调速功率放大电路的，并且延时电路能够与之相互结合，这样就可以完成在主电路当中就能实现对直流电机的控制。

不仅如此，在此次的控制系统中，测量直流电机的转速使用的是霍尔元件测速传感器，系统将测到的转速值经过滤波电路后被发送到单片机，并且最终在单片机内部进行PID算法的测量值是通过系统反馈的，从而实现直流电机的速度控制。

关键词：PID运算 直流电机 PWM

The DC motor PID speed controller design

Abstract

This article main research content is, the PWM duty cycle to regulate DC motor speed signal, the PWM signal can be through the MCS - 51 series single-chip microcomputer control.This article studies the PWM signal generation system is composed of special chip.How to produce PWM signal, the method,and how to use the software programming to adjust to change the PWM signal duty ratio .to be able to further control the input signal waveform and other aspects ,which has be made a detailed interpretation in this artical.

In addition , this article also uses the L298 chips as DC motor driver module, the driver module is to be able to turn positive speed power amplifier circuit, and can be combined with the delay circuit, so that it can be completed in the middle of the main circuit can realize the control of DC motor.

what’s more, the control system also uese hall element speed sensor, and measuring the rotating speed of DC motor, to the speed of value after filter circuit ,is sent to the single-chip microcomputer, and ultimately in the single chip microcomputer internal PID arithmetic ,which is through feedback measurements, so as to realize the DC motor speed control.At the same time, this article also introduces PID algorithm of the preparation of the formula and operation program.

Key words: PID calculation;DC motor;PWM

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1.课题背景和应用价值 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1 直流电机调速最新发展 2

1.2.2 PID最新研究成果 2

1.3.本文研究内容 4

第二章 直流电机调速技术 5

2.1直流电机 5

2.2电枢电路中接入调速电阻 6

2.3 调节电枢电压来调速 6

2.4调节励磁电流来调速 7

2.5直流电机数学模型 7

2.6 本章小结 8

第三章 硬件电路设计 9

3.1 总体硬件电路设计 9

3.2 51单片机核心控制模块 9

3.3电源电路设计 11

3.3.1 芯片介绍 11

3.3.2电源电路的设计 12

3.4键盘输入模块设计 12

3.5测速电路的设计 13

3.6输出显示模块设计 15

3.7.PWM模块设计 17

3.8驱动电路设计 18

3.9 本章小结 20

第四章 软件设计 20

4.1.PID算法实现 21

4.2 主程序设计 22

4.3 PWM基本原理及程序设计 23

4.3.1 PWM基本原理 23

4.3.2 PWM信号发生程序设计思路 24

4.4 定时器中断程序设计 24

4.5 本章小结 25

第五章 系统仿真与调试 26

5.1系统仿真 26

5.2软硬件调试 26

5.2.1软件程序调试 26

5.2.2程序在硬件上的调试 27

第六章 总结和展望 28

致 谢 29

参考文献 30

附录1 32

附录2 33

第一章 绪论

1.1.课题背景和应用价值

随着人类的知识进步与发展，科学技术也在不断推陈出新，随之而来的变化时控制技术的欣欣向荣，这也意味着现我们已经处在一个信息爆炸的信息化时代，现代控制设备的结构和性能也在悄然往更好更完善的方向发展，控制技术自然而然地成为了当今科学技术的主流之一。

历史上，自控制理论诞生以来，就经历了三个里程碑式的阶段，分别是：古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论^[1]。最通用的控制系统的传递过程通常是这样的，控制器的输出接口输出信号，然后通过执行机构，输出信号因此被发送到被控系统。与输出信号的传递方式不同，控制系统的被控变量(Controlled variables)的传递方式，被控变量先是经过传感器的作用，然后经过变送器环节，最后从输入接口送到控制器^[2]。不同的控制系统，所包含的传递环节也是不相同的。举例来说，液体温度控制系统所需要的传感器是温度传感器，但是压力控制系统就应该要采使用用压力传感器。因此，如果控制系统不一样，那也意味着被控对象也不一样，而不同的被控对象所需的传感器也不同。到目前为止，在工程实践中得到广泛应用的PID控制及其控制器、智能PID控制器，还有与其相关的各种周边产品都已经在市面上层出不穷。

近几十年来，全球经济处于高速增长的状态，PID控制成果因此而受益。在全球份额较大的中国市场，一大批机器设备制造商正在蓬勃发展，欣欣向荣。这些制造商步进能够满足本土市场的大量内需，他们更是走向了国际市场，在海外市场份额中占据越来越多的比重，成为全球经济中不可忽视的一部分，提升了国际竞争力。

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