綜合設計報告單位：自動化學院學生姓名：專業(yè)：測控技術與儀器班級：0820801學號：指導老師：成績：設計時間：年12月重慶郵電大學自動化學院制、題目直流電機調速與控制系統(tǒng)設計。二、技術要求設計直流電機調速與控制系統(tǒng)，要求如下：1、學習直流電機調速與控制的基本原理；2、了解直流電機速度脈沖檢測原理；3、利用51單片機和合適的電機驅動芯片設計控制器及速度檢測電路；4、使用C語言編寫控制程序，經過實時串口能夠完成和上位機的通信；5、選擇合適控制平臺，繪制系統(tǒng)的組建結構圖，給出完整的設計流程圖。6、要求電機能實現(xiàn)正反轉控制；7、系統(tǒng)具有實時顯示電機速度功能；8、電機的設定速度由電位器輸入；9、電機的速度調節(jié)誤差應在允許的誤差范圍內。三、給定條件1、《直流電機驅動原理》，《單片機原理及接口技術》等參考資料；2、電阻、電容等各種分離元件、IC、直流電機、電源等;3、STC12C5A60S2單片機、LM298以及PC機；四、設計確定總體方案；畫出系統(tǒng)結構圖；選擇以電機控制芯片和單片機及速度檢測電路，設計硬件電路；設計串口及通信程序，完成和上位機的通信；畫出程序流程圖并編寫調試代碼，完成報告；直流電機調速與控制摘要：當今社會，電動機作為最主要的機電能量轉換裝置，其應用范圍已遍及國民經濟的各個領域和人們的日常生活。無論是在工農業(yè)生產，交通運輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務和辦公設備中，還是在日常生活的家用電器和消費電子產品（如電冰箱，空調，DVD等）中，都大量使用著各種各樣的電動機。據(jù)資料顯示，在所有動力資源中，百分之九十以上來自電動機。同樣,中國生產的電能中有百分之六十是用于電動機的。電動機與人的生活息息相關，密不可分。電氣時代，電動機的調速控制一般采用模擬法、PID控制等，對電動機的簡單控制應用比較多。簡單控制是指對電動機進行啟動，制動，正反轉控制和順序控制。這類控制可經過繼電器，光耦、可編程控制器和開關元件來實現(xiàn)。還有一類控制叫復雜控制，是指對電動機的轉速，轉角，轉矩，電壓，電流，功率等物理量進行控制。本電機控制系統(tǒng)基于51內核的單片機設計，采用LM298直流電機驅動器，利用PWM脈寬調制控制電機，并經過光耦管測速，經單片機I/O口定時采樣，最后經過閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)實現(xiàn)電機轉速的精確控制，其中電機的設定速度由電位器經A/D經過輸入，系統(tǒng)的狀顯示與控制由上位機實現(xiàn)。經過設計和調試，本控制系統(tǒng)能實現(xiàn)電機轉速較小誤差的控制，系統(tǒng)具有上位機顯示轉速和控制電機開啟、停止和正反轉等功能。具有一定的實際應用意義。關鍵字：直流電機、反饋控制、51內核、PWM脈寬調制、LM298一、系統(tǒng)原理及功能概述1、系統(tǒng)設計原理本電機控制系統(tǒng)采用基于51內核的單片機設計，主要用于電機的測速與轉速控制，硬件方面設計有可調電源模塊，串口電路模塊、電機測速模塊、速度脈沖信號調理電路模塊、直流電機驅動模塊等電路；軟件方面采用基于C語言的編程語言,能實現(xiàn)系統(tǒng)與上位機的通信，并實時顯示電機的轉速和控制電機的運行狀態(tài)，如開啟、停止、正反轉等。單片機選用了51升級系列的STC12c5a60s2作為主控制器，該芯片完全兼容之前較低版本的所有51指令，同時它還自帶2路PWM控制器、2個定時器、2個串行口支持獨立的波特率發(fā)生器、3路可編程時鐘輸出、8路10位AD轉換器、一個SPI接口等，能非常方便的滿足本次電機控制的需求，其PWM端口用于輸出一定頻率且脈寬可調的PWM波用于控制電機轉速，單片機自帶的A/D端口作為設定速度的模擬信號輸入口，定時器用于串口通信和速度的定時采樣以及上位機的定時顯示等。系統(tǒng)的電機驅動單元選擇了LM298N大功率驅動芯片，再利用TLP521光耦合器和整流二極管設計的驅動電路能實現(xiàn)電器隔離與控制，能提高控制效率和精度極大減少了撓動干擾，而且能夠實現(xiàn)電機的正反裝和剎車功能。系統(tǒng)測速模塊基于槽型光耦GK105設計，將電機的轉速轉換成不同頻率的脈沖信號，在經過基于LM324的電壓比較器和74HC573鎖存器進行信號波形