直流电动机控制课程设计总结报告1.docx
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直流电动机控制课程设计总结报告1
直流电动机控制课程设计总结报告
微机原理及应用B课程设计任务书
2010－2011学年第2学期第19周－19周
题目直流电机控制
内容及要求
内容：
设计一直流电机控制系统，实现对电机的正转，反转和速度控制
要求：
1、用proteus画出原理图；
2、用c语言或汇编编写程序；
3、实现对电机的正转，反转和速度控制
进度安排
1、方案论证0.5天
2、分析、设计、调试、运行4天
3、检查、整理、写设计报告、小结0.5天
学生姓名：
5组（组长：
25盛夏；组员：
23彭亚彬，24阮水盛，26陶志鹏）指导时间2011年6月27日至2011年7月1日指导地点：
F楼613室任务下达2011年6月27日任务完成2011年7月1日
考核方式1.评阅2.答辩3.实际操作□4.其它□
指导教师郭亮系（部）主任
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
目录
摘要（3）
Abstract（4）
一、概述（5）
二、直流电机硬件电路设计及描述（6）
2.1直流电机的结构（6）
2.2直流电机的工作原理（6）
2.3电磁关系（7）
2.4直流电机主要技术参数（7）
2.5直流电机的类型（8）
2.6直流电机的特点（8）
三、直流电机硬件电路设计及描述（8）
3.1总体方案设计（8）
3.1.1设计思路（8）
3.1.2设计原理图（10）
3.2设计原理及其实现方法（10）
3.2.1速度调节的实现（10）
3.2.2转向的控制（11）
四、流程图（12）
五、.程序代码（C语言）（13）
六、程序代码（汇编语言）（18）
七、收获、体会和建议（24）
附录（25）
1.本设计所需要芯片以及作用（25）
2.主要参考文献（26）
摘要
随着自动控制技术与计算机科学技术的快速发展，制造业领域已大量采用计算机技术进行自动控制，这使制造业各个领域的成果，效率和质量得到大幅度提高。
各种微机控制系统在基本构造上是类同的，主要由微机控制器，被控对象与接口电路（输入，输出及驱动接口电路）组成。
根据被控对象的不同，微机控制系统又分为闭环控制系统（反馈控制输出信号的大小）与开环控制系统，学好“微机原理与接口技术”是掌握微机控制系统原理与技术的基础；而“微机原理与接口技术课程设计”是巩固，深化，掌握本门课程知识不可缺少的重要环节。
通过本次课程设计加深对《微机原理与接口技术》的理解和掌握。
在设计程序的过程中，广泛的查阅相关资料，如各类中断的作用和调用方式,屏幕显示等等，通过实践来加深对理论知识的理解，同时将自己对这门技术的理解应用在电动机控制的设计当中，理论与实践相互融合、相互促进，提高自己的理论水平和实践能力。
关键词:
微机原理；计算机控制技术；电动机控制；仿真
Abstract
Alongwiththeautomaticcontroltechnologyandcomputersciencetechnologyrapiddevelopment,manufacturingfieldhasadoptalargenumberofcomputertechnologyinautomaticcontrol,thismakesthemanufacturingvariousareasoftheresults,efficiencyandqualityhavebeengreatlyimproved.Allkindsofmicrocomputercontrolsysteminthebasicstructureissimilar,mainlyonbymicrocomputercontroller,waschargedwiththeobjectandtheinterfacecircuit（input,outputanddrivinginterfacecircuit）composition.Accordingtothecontrolledobjectisdifferent,themicrocomputercontrolsystemanddividedintoclosedloopcontrolsystem（feedbackcontrolthesizeoftheoutputsignal）andtheopenloopcontrolsystem,thelearningof"principleofthecomputerandinterfacetechnology"isamasterofthemicrocomputercontrolsystemprincipleandtechnologyfoundation;And"principleofthecomputerandinterfacetechnologycoursedesign"isconsolidated,deepening,masterthiscourseknowledgeindispensableimportantsegment.
Throughthiscoursedesigndeepenourunderstandingofthe"microcomputerprincipleandconnectiontechnology"understandingandmastery.Inthedesignprocess,intheprocessofextensivereadingofrelatedmaterials,suchasallkindsofinterruptthefunctionandcalls,screen,andsoon,waythroughpracticetodeepenourunderstandingofthetheoryofknowledge,andunderstandingforthesetechniquesusedinmotorcontroltheunderstandingofthetheoryandpracticeofdesign,integration,promoteeachother,improvetheirtheoreticallevelandthepracticeability.
Keywords:
Microcomputerprinciple;Computercontroltechnology;Motorcontrol;Thesimulation
直流电机控制
一、概述
直流电机就是将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。
直流电机的结构应由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
为了推广直流电机在化工领域的使用，由于直流电机的功能已得到很大提高，因此更为人性化的设计势必在操作和显示方面。
直流电机直流电动机调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。
简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。
这类控制容易实现，并可通单片机，直流电机驱动芯片和开关元件来实现，所以本课题采用此法。
同时考虑到以前的直流电机只能通过数码管来进行简单地显示转速，且不能清楚的了解其转向，而LCD液晶显示器可以弥补这一点，并且还添加一些更为人性化的提示，这是以前的数码管所不能代替的，这必将是一个新的趋势。
直流电机的主要功能非常广泛，例如：
军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪
N
S
N
S
－E＋
－
E＋
等控制；工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制；音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。
二、直流电机硬件电路设计及描述2.1直流电机的结构
直流电机由定子和转子两部分组成。
在定子上装有磁极（电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供），其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出。
2.2直流电机的工作原理
直流电机电路模型，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈。
当线圈中流过电流时，线圈受
N
S
NS
＋
U
＋U
到电磁力作用，从而产生旋转。
根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。
2.3电磁关系
2.4直流电机主要技术参数
直流电机的主要额定值有：
额定功率Pn：
在额定电流和电压下，电机的负载能力。
额定电压Ue：
长期运行的最高电压。
额定电流Ie：
长期运行的最大电流。
额定转速n：
单位时间内的电机转动快慢。
以r/min为单位。
励磁电流If：
施加到电极线圈上的电流。
直流电流
交流电流
电磁转矩（拖动转矩）
反电动势
机械负载
2.5直流电机的类型
直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类，其中根据直流电机的用途可分为以下几种：
直流发电机（将机械能转化为直流电能）、直流电动机（将直流电能转化为机械能）、直流测速发电机（将机械信号转换为电信号）、直流伺服电动机（将控制信号转换为机械信号）。
下面以直流电动机作为研究对象。
2.6直流电机的特点
通过电刷间的电流与导体电流的性质不同；通过电刷电流为直流电流，导体电流为交变电流；电枢电势与电流反方向，称为反电势。
电磁转矩的方向与电机的转向相同，为驱动转矩。
作为电动机运行：
在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行：
用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。
三、直流电机硬件电路设计及描述
3.1总体方案设计
3.1.1设计思路
1）.通过键盘改变脉冲的占空比从而达到改变转速使得电机转速从高
到低，从低到高
2）.通过改变pwm的极性从而改变电机的转向，实现正反转
3）.能够通过数码显示管显示电机的转速和电机的转向
4）.通过启动键唯一启动电机，从而达到防止电机误启动的目的5）.能够通过键盘快速达到电机预先设定的速度和转向
备注：
由于没有传感器，所以本课程设计中没有设计测速模块，所显示的速度为理论速度，并非电机的实际转速
3.1.2设计原理图
3.2设计原理及其实现方法
3.2.1速度调节的实现
通过控制L298的使能端“允许”或者“禁止”，通过改变a
（脉冲宽度）的值，从而达到控制PWM脉冲宽度调节电机转速的目的3.2.2转向的控制
通过L298中的H桥，从AT89C51中的P1_6和P1_7输出控制信号控制BJT的基极电压，控制L298中H桥的BJT通断，从而达到控制电机转向的目的
附：
A.L298的原理图
B.本设计所需要芯片以及作用
AT89C51：
单片机
L298：
控制电机驱动和转向
74L408：
四与门芯片
8255A：
用于扩展51端口，作显示用
2803：
显示缓冲用
MAX239：
串口通讯芯片
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