直流电动机调速器硬件设计摘要直流电动机广泛应用于各种场合,为使机械设备以合理速度进行工作则需要对直流电机进行调速。该实验中搭建了基于C8051F020单片机的转速单闭环调速系统，利用PWM信号改变电动机电枢电压，并由软件完成转速单闭环PI控制，旨在实现直流电动机的平滑调速，并对PI控制原理及其参数的确定进行更深的理解。实验结果显示，控制8位PWM信号输出可平滑改变电动机电枢电压，实现电动机升速、降速及反转等功能。实验中使用霍尔元件进行电动机转速的检测、反馈。期望转速则可通过功能按键给定。当选择比例参数为0.08、积分参数为0.01时，电机转速可以在3秒左右达到稳定。由实验结果知，该单闭环调速系统可对直流电机进行调速，达到预期效果。关键字：直流电机，C8051F020，PWM，调速，数字式Subject:HardwareDesignofSpeedRegulatorforDCmotorMajor:AutomationName:XiaoyuLiu(Signature)＿＿＿＿Instructor:XiaodongHu(Signature)＿＿＿＿HardwareDesignofSpeedRegulatorforDCmotorAbstractThedcmotorisawidelyusedmachineinvariousoccasions.Thespeedregulaitingsystermisusedtosatisfytherequirementthatthespeedofdcmotorbecontrolledoverarangeinsomeapplications.Inthisexperiment,thedigitalClose-loopcontrolsystermisbasedonC8051F020SCM.ItusedPIregulatorandPWMtoregulatethespeedofdcmotor.Themethodofspeedregulatingofdcmotorisdiscussedinthispaperand,makeadeepunderstandingaboutPIregulator.Accordingtoexperiment,thearmaturevoltagecanbecontrolledlinearnizedwithregulatingthe8bitPWM.Sothedcmotorcanaccelerateordecelerateorreverse.Inexperiment,hallcomponentisusedasadetectorandfeedbackthespeed.Theexpectingspeedcanbegivenbykey-press.WithusingthePIregulator,thedcmotorwillhaveastablespeedintensecondswhenchoosePvalueas0.8andIvalueas0.01.Atlast,theexperimentshowsthatthespeedregulatingsystermcanworkasexpected.Keywords:dcmotor,C8051F020,PWM,speedregulating,digital目录第一章绪论11.1直流调速系统发展概况11.2国内外发展概况21.2.1国内发展概况21.2.2国外发展概况31.2.3总结41.3本课题研究目的及意义41.4论文主要研究内容4第二章直流电动机调速器工作原理62.1直流电机调速方法及原理62.2直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理72.3转速负反馈单闭环直流调速系统原理112.3.1单闭环直流调速系统的组成112.3.2速度负反馈单闭环系统的静特性122.3.3转速负反馈单闭环系统的基本特征132.3.4转速负反馈单闭环系统的局限性142.4采用PI调节器的单闭环无静差调速系统152.5数字式转速负反馈单闭环系统原理172.5.1原理框图172.5.2数字式PI调节器设计原理18第三章直流电动机调速器硬件设计203.1系统硬件设计总体方案及框图203.1.1系统硬件设计总体方案203.1.2总体框图203.2系统硬件设计203.2.1C8051F020单片机203.2.1.1单片机简介203.2.1.2使用可编程定时器/计数器阵列获得8位PWM信号233.2.1.3单片机端口配置233.2.2主电路253.2.3LED显示电路263.2.4按键控制电路273.2.5转速检测、反馈电路283.2.612V电源电路303.3硬件设计总结31第四章实验运行结果及讨论324.1实验条件及运行结果324.1.1开环系统运行结果324.1.2单闭环系统运行结果324.2结果分析及讨论324.3实验中遇到的问题及讨论33结论34致谢35参考文献36论文小结38附录1直流电动机调速器硬件设计电路图39附录2直流电动机控制系统程序清单42附录3硬件实物图57第一章绪论1.1直流调速系统发展概况在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比之下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良...
