众文网1.基于单片机的直流电动机的转速检测毕业论文
基于单片机控制直流电机调速系统毕业设计论文 摘 要 近年来由于微型机的快速发展，国外交直流系统数字化已经达到实用阶段。
由于以微处理器为核心的数字控制系统硬件电路的标准化程度高，制作成本低，且不受器件温度漂移的影响。其控制软件能够进行逻辑判断和复杂运算，可以实现不同于一般线性调节的最优化、自适应、非线性、智能化等控制规律。
所以微机数字控制系统在各个方面的性能都远远优于模拟控制系统且应用越来越广泛。本文介绍的是用一台26KW的直流电动机，8051单片机构成的数字化直流调速系统。
特点是用单片机取代模拟触发器、电流调节器、速度调节器及逻辑切换等硬件设备。最后进行软件编程、调试以及计算机仿真。
实时控制结果表明，本数字化直流调速系统实现了电流和转速双闭环的恒速调节，并具有结构简单，控制精度高，成本低，易推广等特点，而且各项性能指标优于模拟直流调速系统，从而能够实际的应用到生产生活中，满足现代化生产的需要。关键词：单片机 双闭环 直流调速系统 数字方式 ABSTRACT As the fast development of microcomputer, AC/DC speed control system for digitization has reached the applied stage overseas. Since the hardware circuit of digital control system centered by microprocessor possesses the advantages that it has higher standardization and lower cost, and it doesn't be influenced by temperature drift of devices. Furthermore, the control software of digital control system can carry through logical judgment and sophisticated operation, and it has the control laws of optimality, adaptive trait, nonlinear and intelligence, which are different from the ordinary linear adjustability. In every aspects the function of digital control system has exceeded analog control system and is being used widely.Here is a digital DC speed control system composed by 26KW DC motor and 8051 single-chip computer, which has the characteristic that the analog trigger, current regulator, rotation regulator, logical handoff and other devices were replaced by single-chip computer; and finally put through the software programmer, testing and computer simulation. The result of real time control indicates that the digital DC speed control system realized the constant speed adjustability of the double closed-loop of electric current and rotate speed. This system also has the specialties such as simple structure, high control accuracy, low cost and easiness to be spread. In addition, its entire performance index is better than analog DC speed control system. As a result, the digital DC speed control system could be applied into production and ordinary life to satisfy the needs of modern manufacture.Keywords: Single-chip computer;Double closed-loop ;DC speed control system;Digital model 目录 摘 要 2 第一章 绪论 71.1单片机控制调速系统发展现状 71.2课题来源 7 第2章 系统方案选择和总体结构设计 82.1调速方案的选择 82.1.1系统控制对象的确定 82.1.2电动机供电方案的选择 82.2总体结构设计 92.2.1系统结构选择 92.2.2系统的工作原理 10 第3章 主电路设计与参数计算 113.1整流变压器的设计 113.1.1变压器二次侧电压U2的计算 113.1.2 一次、二次相电流I1、I2的计算 123.1.3变压器容量的计算 123.2晶闸管元件的选择 123.2.1晶闸管的额定电压 123.2.2晶闸管的额定电流 133.3直流调速系统的保护 133.3.1过电压保护 133.3.2 电流保护 153.3.3平波电抗器的计算 163.4励磁电路元件的选择 173.5主电路及保护电路原理图 18 第4章 控制电路与单片机系统设计 194.1 晶闸管触发控制电路设计 194.1.1 晶闸管触发方法 194.1.2 控制算法 204.1.3 控制角的计算 204.1.4 脉冲分配表 214.2 单片机系统设计 214.2.1 80C51单片机简介 224.2.2 单片机系统基本结构 224.2.3 电流测量和速度给定值输入 224.2.4 速度测量 234.2.5 晶闸管控制 25 第5章 调节器的设计 275.1 对象的数学模型 275.2 电流调节器的设计及采样周期的选择 295.2.1电流调节器的设计 295.2.2电流环的稳定性分析 315.2.3电流环在阶跃下的稳态误差 325.2.4电流环采样周期选择 325.3 转速调节器的设计及采样周期的选择 335.3.1一般设计方法 335.3.2 速度调节器的设计 34 第6章 控制系统软件设计 416.1 系统主程序设计流程图 416.2 数字PI调节器程序设计 426.3 数字滤波器程序设计 426.4 中断处理程序设计 446.4.1 电流环中断服务程序的设计 446.4.2 速度环中断服务程序的设计 486.4.3 其它中断处理程序设计 49 第7章 系统MATLAB仿真 507.1 系统的建模与参数设置 507.2 系统仿真结果的输出及结果分析 51 结束语 52 谢辞 53 参考文献 54 附录 54。
2.毕业论文：基于单片机的交流异步电动机变频调速系统设计
小型普通交流异步电动机变频调速性能研究摘要：变频器和普通交流异步电机组成的调速系统被广泛使用，但人们还只是根据经验确定电机的最佳变频调速范围。
本文通过测试普通交流异步电机在频率改变时的输出转矩转速和效率曲线，定量的研究了在频率改变时其性能的变化，在此基础上提出了交流异步电机变频调速的最佳频率范围。关键词：变频调速 普通交流异步电机 最佳调速范围Abstract:The system that ismade from common alternate inverter is extensively used. Butpeo-ple still certain the scope ofsuperior frequency thatcommon alternate experience. Author testedthe curves of rotation number, torque and efficiencywhen common alternate electrical at different frequen-cies. On the base, we bring forward the scope of superior frequency that common alternate electrical asynchronousmotor.Key words:adjusting the speed by changing frequency; common alternate electrical asynchronousmotor; optmi um scope that com-mon alternate electrical 变频调速是一种典型的交流电动机调速方法，交流电动机采用变频调速技术不仅能够实现无级调速，而且可以根据负载的不同，通过适当调节电压和频率的关系，使电机始终在高效率区运行，并且保证良好的动态性能，因而被广泛使用[1]。
目前，世界上有60%左右的发电量是通过电动机消耗的。据统计，我国各类电动机的装机容量已超过4亿kW，其中异步电动机约占90%，拖动风机、水泵及压缩机类机械的电动机约1.3亿kW。
在目前4亿kW的电动机负载中，约有50%的负载是变动的，其中的30%可以使用电动机调速[2, 3]。虽然，有专门为变频调速系统而设计的变频调速电机，但是由于变频调速电机价格较贵，所以在大多数有调速要求的系统中都是变频器和普通交流异步电机组成的调速系统[4]。
但是，在实际生产中，还只是凭借经验确定交流异步电机运行的频率范围，而对普通交流异步电机在频率改变时，电机的各项性能指标的大小和变化情况还没有定量研究。在本文中，我们以Y100L1-4普通三相交流异步电机和松下VF-8X变频器组成的变频调速系统为测试对象，测试普通交流异步电机在频率改变时的各项性能指标，以这些实验数据为依据，进而分析确定普通交流异步电机变频调速的最佳调速范围。
在测试中所有的实验均按照国标中三相异步电机型式实验的相关规定进行。1 频率改变时电机的实际性能测试在测试中，电机采用恒压频比控制方式，为了实际测得电机在不同频率下运行时，电机的输出转矩、转速和效率的变化，需要进行电机在不同频率下的负载实验。
为了保护电机，首先根据电机参数，计算出电机在各个频率和转矩提升电压下的转矩转速理论曲线，进而根据其做电机负载实验。最后，利用MATERLAB对测得的离散数据进行处理，将其用光滑曲线连接，并与理论的曲线进行比较分析。
1. 1频率变化时转矩转速理论和实际测得曲线的比较根据电机的T形等效电路图，可以得出电机的转矩转速方程为： 下的转矩转速（转差率）曲线。从图可知，电机在不同频率下的转矩转速理论曲线是一组相互平行的曲线，电机的最大转矩随频率的降低而降低。
实际测得的转矩转速曲线和理论转矩转速存在有落差，这主要是由电机的各种损耗引起的，并且，随着电机负载的增加，电机实际转速相对于理论转速的落差越大，当达到或接近电机最大转矩时，转速会急剧降落[5]。另外，实际转矩转速曲线之间并不平行，而是随着频率降低曲线变得越陡，也就是说电机的机械特性变得越来越软。
可以看出在频率为10Hz时，电机转矩转速实际曲线和理论曲线相差较大，电机的机械特性变得很软，过载能力变得很低。虽然，当电压提升时，电机在低频时的性能会得到一定的改善，例如，实际测试中，在f=20 Hz时，提升电压从0增加到30 V时，电机实际测得的最大转矩从19.5(N·m)增加到了28·5(N.m)。
但是，在f=10 Hz时，其过载能力改善并不理想，理论最大转矩能达到31. 2 (N·m)，但是实际测试只有18(N·m)，而且，由于机械特性太软，导致转速太低，散热能力变差，同时由于转矩提升电压过高，将引起电机铁心的过分饱和，励磁电流急剧增加，导致绕组过分发热，从而损坏电机，实际能够长期稳定拖动的最大负载只能达到10(N·m)左右。1. 2频率变化时实际测得的效率变化曲线电机的效率是电机性能的重要参数之一，电机的效率可由下式计算得出：η=1-Pcu1+Pfe+Pcu2+PΩ+PΔP1Pcu1=3I21R1 Pfe=3I2mRm Pcu2=3I′22R′2式中：η—效率，Pcu1—定子铜耗，Pfe—电机铁耗，Pcu2—转子铜耗，PΩ—机械损耗，PΔ—杂散损耗，Rm—励磁电阻，I1—定子电流，Im—励磁电流，I′2—转子归算电流。
实验中可测出定转子的电流值，根据温升可修正电机的定转子电阻值，进而计算出电机定转子铜耗和电机铁耗，另外，电机机械损耗和杂散损耗取其推荐值，从而计算出电机的理论效率。而电机实际效率则是由测得的电机输出功率直接除以。
3.基于单片机的直流电动机的转速检测毕业论文
（一百）方案一：PWM波调速 采用由达林顿管组成的H型PWM电路（图1—1）。
用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电度路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。
我们采用了定频调宽方式，内因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。
图1 PWM波调速电路其结构图如图1—2所示：容图2 电机调速系统框图。
4.单片机控制直流电动机转速毕业设计
关键词：调速；直流电动机；PWM控制；PI控制器 1 直流电动机PWM控制系统 1.1直流电动机PWM控制系统原理。PWM控制技术一直是变频技术的核心技术之一。它通过分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。 直流电动机PWM控制系统有可逆和不可逆系统之分。可逆系统是指电动机可以正反两个方向旋转；不可逆系统是指电动机只能单方向旋转。对于可逆系统，又可分为单极性驱动和双极性驱动两种方式[1]。这里只研究双极性驱动。 1.2 H型双极性可逆PWM驱动系统控制原理。“H”型是双极性驱动电路的一种，也称为桥式电路。如图1所示。其电路是由四个开关管和四个续流二极管组成，单电源供电。四个开关管分为两组，V1和V4为一组，V2和V3为另一组。同一组的开关管同步导通或关断，不同组的开关管的导通与关断正好相反。 在每个PWM周期里，当控制信号Vi1高电平时，开关管V1和V4导通，此时Vi2为低电平，因此V2和V3截止。电枢绕组承受从A到B的正向电压；当控制信号Vi1为低电平时，开关管V1和V4截止，此时Vi2为高电平，因此V2和V3导通，电枢绕组承受从B到A的反向电压，这就是所谓的“双极”。 由于在一个PWM周期里电枢电压经历了正反两次变化，因此其平均电压U0可以用下式决定： U0=（■-■）US=(2■-1)US=(2a-1)US(1) 可见，双极性可逆PWM驱动时，电枢绕组所承受的平均电压取决于占空比α大小。当α=0时，U0=-US，电动机反转，且转速最大；当α=1时，U0=US，电动机正转，转速最大；当 时，α=1/2时U0=0，电动机不转，但电枢绕组中仍然有交变电流流动，使电动机产生高频振荡，这种振荡有利于克服电动机负载的静摩擦，提高动态性能。 2 调速系统的设计 对于一个控制系统而言，最关键的是控制器的设计，控制器设计的好坏关系到控制系统性能的优劣。控制器要求实时性强，通用性强，具有较强的智能，在满足性能指标的前提下应尽可能的简单。 PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于S左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或提高系统的稳态误差，改善系统的稳态性能。而增加的负实零点则用来提高系统的阻尼度，缓和PI控制器极点对系统稳定性产生的不利影响。只要积分时间常数Ti足够大，PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制系统中，PI控制器主要用于改善控制系统的稳态性能[2]。 闭环调速系统的转速和电流调节器都采用PI调节器。采用PI调节器的自动控制系统。 从传递函数看，自动调节系统为： ■=WP1(S)=KP■=KP+■（2） U1可分成比例部分U1P，和积分部分U1I，其中，比例部分与偏差成正比积分部分同偏差的积分有关，把两部分加起来，就是调节器的输出信号U1。 当偏差信号ε是阶跃信号时，比例部分会突然加大，而积分部分则按线性增长，经过一定时间后，U1输出达到限幅值。而实际系统中，偏差信号ε只是一开始突跳，随着输出信号USC的增长，偏差信号ε便逐渐降低，U1是否能够升到限幅值，就要看U1的增长和ε的衰减哪一方更快。如果调节对象的时间常数远大于调节器的时间常数，则ε下降较慢，由于调节器的积分作用，尽管在下降，U1仍继续增长，在ε衰减到零以前U1还来得及升到限幅值[3]。如果调节对象的时间常数较小，则ε衰减较快，当积分量还来不及把U1抬高到限幅值以前，ε已经衰减到零，U1也就不能再增长，这时积分器不会饱和。 在动态过程中，PI调节器输出电压U1是否饱和对系统的输出波形很有影响。若U1一旦饱和，只有ε变负，即USC>Usr时，才有可能使它退出饱和，因此必然超凋。 3 直流脉宽调速系统的机械特性 由于采用了脉宽调制，严格地说，即使在稳态情况下，五金加工脉宽调速系统的转矩和转速也都是脉动的[4]。所谓稳态，是指电动机的平均电磁转矩与负载转矩相平衡的状态，机械特性是平均转速与平均转矩（电流）的关系。采用不同形式的PWM变换器，系统的机械特性也不一样。对于双极式控制的可逆电路，电流的方向是可逆的，无论是重载还是轻载，电流波形都是连续的，因而机械特性关系式比较简单。 US=Rid+L■+E(0≤t<ton)(3) -US=Rid+L■+E (ton≤t&
5.单片机直流电机调速系统
单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，成为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，更是工业生产中必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。而在电气时代的今天，电机在工农业生产、人们日常生活中亦起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。与交流电机相比，直流电机结构复杂，成本高，运行维护困难。但是直流电机具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力强等许多优点，因此在许多行业中仍有应用。近年来，直流电机的结构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的开关功率元件进行脉宽调制（pulse width modulation，简称PWM）已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点，更重要的是这种调速方式很容易在单片机控制系统中实现，因此具有很好的发展前景。
2.2.1 电机调速控制模块
方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二：采用由L298组成的PWM电路。用单片机控制L298使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速，效率非常高，保证了可以简单地实现转速和方向的控制。
由于方案二调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案二。
2.2.2PWM调速工作方式
方案一：双极性工作制。双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。
方案二：单极性工作制。单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。
由于单极性工作制电压中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。
2.2.3 PWM调脉宽方式
调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。本设计采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。
2.2.4 PWM控制方式
方案一： 使用PWM信号控制三极管的导通时间，导通的时间越长则做功的时间越长，电机的转速就越高。
方案二： 使用PWM控制信号控制三极管导通时间，改变控制电压高低来实现。
L298内部逻辑主要由三极管组成，而占空比可改变控制电压即L298输入电压，故选方案二。
2.2.5显示模块选择
方案一：采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格适中，亮度高，对于显示数字合适，但是连接复杂，耗电流大，驱动电路复杂。
方案二：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示简单文字比较适合，如显示数字则浪费资源，且价格也相对较高。
方案三：采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，并且连接很方便 ，所以在此设计中采用了LCD液晶显示屏。
6.单片机用于电机变频调速设计控制
变频调速，要么是步进电机。要么就是交流电机。绝对不会是直流电机。直流电机只可以是电压调速。
你所做的暂时就叫做数字变频器吧。大体原理是这样的：首先用整流滤波器件将220V的交流市电转化为300V左右的直流电。然后用高反压大功率的半导体器件对这个300V的直流电进行开关。可以使用电容输出，也可以是桥式输出。桥式输出使用的原件较多，但是其应用将更加广泛。桥式输出可以有很宽的频率范围。单片机的工作就是产生一个频率可调的波。这个波可以是单路输出，然后在驱动级加反相。也可以是双路输出。分别推动两路开关。单路的话，需要在电机主电源电路中加接延时接入电路。双路的话就不需要了。在输出可调频率的同时，单片机还可以驱动数码管显示频率。还可以加入电机短路保护。强化控制电路的功能。达到真正实用的目的。
7.基于单片机设计的直流电机调速系统文献综述怎么写
单片机控制的直流电机调速系统
摘要：本文采用AT89C52作为主控芯片，设计了一种直流电机高速系统。AT89C52产生单极性工作制的定频PWM脉冲，配合驱动能力强大的L298，从而实现控制和调整直流电机转速和转向的功能。利用软件编程，能够设置多个占空比不同的脉冲，使得电机转速可以逐步增大或减小，同时在LCD上显示电机的工作状态，易于观察和识别。本设计主要由电机调速控制模块和LCD显示模块组成，具有电路简单，可靠性高，运行稳定的特点，是对于小型直流电机调速装置的一种探究。
关键词：AT89C52 定频PWM LCD 直流电机
目 录
1 绪论。 1
2 方案设计。 1
2.1 功能要求。 1
2.2 方案论证。 1
3 系统硬件的设计。 3
3.1 电机调速控制模块。 3
3.2 LCD显示模块。 6
3.3 硬件设计总原理图。 11
4 系统软件的设计。 12
4.1 主程序。 12
5 调试及性能分析。 14
5.1 调试与测试。 14
6 结论。 15
7 致谢。 15
参考文献。 17
附录。 18
8.基于单片机的电动机调速实验系统设计
前言 1
1.总体设计方案 2
（一）方案一：PWM波调速 2
（二）方案二：晶闸管调速 2
2.单元模块设计 3
（一） H桥驱动电路设计方案 3
（二） 调速设计方案 5
（三）系统硬件电路设计 6
1.电源电路 6
2.H桥驱动电路 6
3.基于霍尔传感器的测速模块 7
4.LCD显示模块 8
（四） 调速设计模块 9
1.PWM波软件软件设计 9
2.测速软件设计 12
3.系统功能调试 13
（一）调试软件介绍 13
（二）直流电机的调速功能仿真 14
1.调速前的波形图 14
2.调速后的波形图 14
（三）电机速度的测量并显示功能仿真 15
（四）系统的电路原理图 15
（五）系统的PCB图 16
4.设计总结 17
5.参考文献 17
附录 17
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