基于单片机的直流调速系统设计毕业论文终稿(编辑修改稿)

基于单片机的直流调速系统设计毕业论文终稿(编辑修改稿)内容摘要：

两个机器周期以上的高电平，就能确保单片机可靠复位 i，即程序从 0000H 单元开始执行。 如果此脚一直处于高电平，则单片机始终维持在复位状态，只有当RST 变成低电平后，才退出复位，程序继续向下执行。 复位操作一般使用于： 系统 进行 正常初始化 ； 2 操作错误 从而导致 程序运行出错 或 系统处于死锁状态 时。 （ 2）复位 电路 单片机的 复位信号是高电平 信号 有效，持续 24 个 的 振荡周期以上 为单片机复位电路 有效时间。 若使用 频率 为 12MHz 的晶振，则复位信号 的 持续时间 则应该不得少于 2us。 复位 电路主要 有上电自动复位 和 按键手动复位两种。 上电自动复位 功能的实现主要 通过外部复位电路 的 电容 的 充电实现 的， 如图（ a）。 按键手动复位 通常 有脉冲方式和电平方式两种。 其中，按键电平复位是 主要利用 复位端经电阻与 Vcc 电源接通 从 而实现的，如图 （ b） 所示。 按键脉冲复 位 主要 是 通过 利用 RC 微分电路产生正脉冲 从而 实现 复位功能 ，如图 （ c）所示。 第 5 页 共 23 页 （ a）上电复位 （ b）按键电平复位 （ c）按键脉冲复位 图 复位电路 本系统的复位电路采用图 （ b） 上电复位方式。 电源接口模块 在单片机最小系统板上设计了电源接口模块，此模块主要为 4 个 电源插口，电源插口均为并联方式连接，其中 J1 为电源输入端， J2J4 可为其他模块提供电源。 图 电源接口模块 电源系统设计 电源系统主要是为单片机最小系统、电机驱动系统、测速系统、 1602 液晶显示系统供电，主要提供 5V 直流电以及 12V 直流电。 电源系统的电 路主要由 12V 交流输出、桥式整流、滤波和 7805 稳压电源组成。 （ 1）桥式整流和滤波电路：整流作用是将交流电变换成脉动的直流电压。 滤波电路主要由电容组成，其目的是将脉动电压的纹波滤除去，从而得到较平滑的直流电。 （ 2） 7805 稳压电源电路：由于整流得到的输出电压为 DC12V，并且容易受输入电压、负载和温度的影响，为了可以得到更为稳定的电源电压，我们添加了稳压电源电路，进而得到稳定的 DC5V。 用 78/79 系列 芯片 组成稳压电源 需要的 外围元件少 ,电路内部还有过流、过 第 6 页 共 23 页 热及调整管 等 保护电路。 本论文中电源电路采用 7805 芯片产生 +5V，如图。 图 电源模块电路 电机调速系统设计 该系统的主要功能是使用单片机产生 PWM 波驱动驱动模块，使电机实现正转、反转、加速、减速、停止等功能。 直流电机的 PWM控制原理 直流电机转速 n的控制方法分为两类分别为：电枢电压控制法与励磁控制法。 直流电机转速：  e aaaC RIUn (1) 由式（ 1）可知 : 励磁控制法主要是控制磁通  的大小， 其主要特点有：控制的功率比较小，电机不但在低速状态下会出现受到磁饱和度的限制，而且在高速时还会受到换向器的结构强度等方面的限制，同时还由于其励磁线圈的电感比较大，从而导致了其动态响应比较差，所以现在比较常用的调速方法为：电枢电压控制法。 电源电压 dU ，将电机电枢串联一个电阻 R 并且接到电源 dU 上，有如下关系： ()a d a aU U I R R   （ 2） 不难分析出：只要调节电阻 R ，从而改变端电压，进而对电机进行调速，但这种调压调速的方法一般效率比较低。 故可以运用 PWM斩波调压来改变电枢电压，从而达到调节电机转速的目的。 基于 PWM斩波调压电路是把直流电压“斩”成一系列脉冲，改变脉冲的占空比来获得所需的输出电压。 通过脉冲作用，按一定固定的频率来接通和断开电源，实现实时控制电机的转速。 第 7 页 共 23 页 设电机直接接入电源时，电机转速为 mV ，设占空比为TtD 则电机的平均速度为： DVmVe * (3) 式中： mV —— 最大速度 (即直接通电时的速度 )； eV —— 平均速度； TtD —— 占空比 (0 － 100%)。 由式 (1)可见， mV 是直流电机的最大速度，只与电机自身特性有关，电机一定时， mV 为定值。 改变占空比 TtD ，就能得到不同的电压，从而得到不同的平均速度，进而对电机转速进行实时控制。 驱动模块的选择 三极管组成的 H 桥驱动模块 当 PWM1 为低电平 ,通过对 PWM2 输出占空比不同的矩形波使三极管 Q Q6 同时导通 Q5 截止，从而实现电机正向转动以及转速的控制； 同理，当 PWM2 为高电平 ,通过对 PWM1 输出占空比不同的矩形波使三极管 QQ6 同时导通， Q6 截止，从而实现电机反向转动以及转速的控制。 图 H 桥的电机驱动电路 实验证明，该电路是不可以运行的。 原因分析：由于我们使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态时会形成很大的反向电流，从而使三极管不能正常关断。 L298N 芯片作为驱动模块 L298n 有两路电源分别为逻辑电源和动力电源，图 中 5V 为逻辑电源，12V 为动力电源。 Power 5V 接入逻辑电源， Power 12V 接入动力电源， IN1IN2 第 8 页 共 23 页 分别为单片机控制电机的输入端， ENA 直接接入单片机产生的 PWM 波，对电机进 行调速， M1 与电机的正负极相连。 由于我使用的直流电机是线圈式的，当电机从运行的状态突然转换为停止的状态或者从顺时针工作的状态突然转换为逆时针工作的状态时，电机将产生非常大的反向电流，故我们在电路中加入二极管，其主要作用是在电机产生反向电流的时候进行泄流，从而保护芯片的安全。 图 L298N 驱动电路 实验证明，该电路是实际可行的。 图 L298N 内部结构原理图 如图，当 IN1 输入 IN2 输入 0、 ENA 输入 1 时，此时与门。