直流电机调速控制系统设计.

（学校名字）

计算机控制技术课程设计

直流电机调速控制系统设计

学生姓名 学 号 学院名称 专业名称 指导教师

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xx年 xx月

xx日

徐州工程学院课程设计

目 录

1 系统方案设计............................................................1

1.1 直流电机调速控制原理说明..............................................1 1.2 直流电机调速控制系统原理图............................................2 1.2.1 电动机调速系统框图................................................2 1.2.2 调速系统原理图....................................................2

2 系统硬件设计............................................................4

2.1 滑动变阻器的作用与选择................................................4 2.2 AT89C51单片机.........................................................4 2.2.1 AT89C51单片机功能及引脚说明 ......................................4 2.2.2 PWM的输出方式与端口的选择.........................................6 2.3 PWM功率放大电路.......................................................8 2.4电机驱动...............................................................8 2.4.1元器件的选择.......................................................8 2.4.2电机驱动的原理.....................................................8 2.4.3电机驱动的优势.....................................................9 2.4.4电机驱动的不足.....................................................9 2.5 直流电动机............................................................9 2.6 速度测量电路原理说明和器件选择.......................................10 2.7 显示电路原理与芯片的选择.............................................11

结论.......................................................................13 参考文献..................................................................14

I

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1 系统方案设计

1.1 直流电机调速控制原理说明

图1.1所示电枢电压为Ua，电枢电流为Ia，电枢回路总电阻为Ra,电机常数K，励磁磁通量是φ。

直流电机的转速计算公式如下：n=(Ua-IaRa)/Kφ，其中Ua为电枢端电压，Ia为电枢电流，Ra为电枢电路总电阻，φ为每极磁通量，K为电动机结构参数。

其中，对于极对数p，匝数为N，电枢支路数为a的电机来说：电机常数K=pN/60a,意味着电机确定后，该值是不变的。而在Ua-IaRa中，由于Ra仅为绕组电阻，导致IaRa非常小，所以Ua-IaRa约等于Ua。由此可见我们改变电枢电压时，转速n即可随之改变，同时可以看出，转速和Ua、Ia有关，并且可控量只有这两个，因此我们可以通过调节这两个量来改变转速。

我们知道，公式中的Ia可以通过改变电压进行改变，而我们常提到的PWM控制也就是用来调节电压波形的常用方法，这里我们也就是用PWM控制来进行电机转速调节的。通过单片机输出一定频率的方波，方波的占空比大小绝对平均电压的大小，也决定了电机的转速大小。

直流电机原理图如下所示：

+IaRaUaMr-

图1.1 直流电机原理图

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