单片机直流电机PWM控制系统.doc

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课程设计报告

课程：运动控制系统实践

题目：单片机直流电机PWM控制系统

专业班级：机器人202

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目录

TOC\o1-3\h\z\u一、引言 1

二、系统论述 2

2．1设计背景 2

2．2设计思路 2

2．3系统框架设计 3

三、PWM脉宽调制原理 4

3.1PWM调速原理 4

3.2PWM调速方法 4

3.3PWM实现方式 5

四、系统硬件设计 6

4.1系统基本组成 6

4.1.1硬件模块组成 6

4.1.2单片机整个控制模块 6

4．2AT89C52的简介 7

4．2.1AT89C52主要性能 7

4．2.2AT89C52主要功能列举 7

4．2.3AT89C52各引脚功能介绍 8

4．2.4AT89C52的内部资源 11

4.3L298电机驱动模块 12

4.3.1L298电机驱动简介 12

4.3.2L298内部的原理图 12

4.3.3L298引脚符号及功能 13

4.3.4L298的逻辑功能 13

4.4LED数码管显示 14

4.4.1LED简介 14

4.4.2LED七段数码管的结构 15

4.4.3常见数字和字符的字段码 16

4.4.4LED数码管和单片机的连接 17

4.4.5简单的程序流程 18

4.5独立式键盘控制模块 18

4.5.1键盘的功能及分类 18

4.5.2独立式键盘 19

4.5.3独立式键盘与单片机的链接 19

五、系统软件设计 20

5.1流程图 20

5.1.1主程序流程图 20

心得体会 21

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一、引言

早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。

微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。此外，由于电力电子技术的发展，制作工艺的提升，使得大功率电子器件的性能迅速提高。为微处理器普遍用于控制电机提供了可能，利用微处理器控制电机完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合工业生产使用要求，还促进了电机生产商研发出各种如步进电机、无刷直流电机、开关磁阻电动机等便于控制且实用的新型电机，使电机的发展出现了新的变化。

二、系统论述

2．1设计背景

近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术已远远不能满足要求，这时通过PWM方式控制直流电机调速的方法应运而生。

2．2设计思路

直流电机PWM控制系统的主要功能包括：实现对直流电机的加速、减速以及电机的正转、反转和急停，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。

主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由AT89C52单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控制。其间是通过AT89C52单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成：

设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现对直流电机的加速、减速以及电机的正转、反转和急停控制。

设计控制部分：主要由AT89C52单片机的外部中断扩展电路组成。直流电机PWM控制实现部分主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。

设计显示部分：LED数码显示部分，实现对PWM脉宽调制占空比的实时显示。

2．3系统框架设计

图1直流电机PWM调速方案

方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C52单片机为