基于51单片机的红外遥控控制电机转速设计毕业设计(编辑修改稿)

基于51单片机的红外遥控控制电机转速设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

一部分规定为转子，它包括机座，主极，换向器等部分。 而旋转的一部分叫转子。 转子部分则包括电枢铁心，电枢绕组，风扇，轴承和转 轴。 除此之外的其它部分结构 有 电刷装置，轴承支撑。 定子的结构和原理 主磁极： 主磁极 主要是生成 气隙磁场，使电枢表面 形成磁通按照一定的规律排列。 它的励磁绕组有两部分组成，分别是 并 励和 串 励。 并励绕组数量 比较 多，并且细。 而 串励 则相反，它的 绕组数量少，导线比较粗。 主磁极由 到 3mm 厚的钢板冲击成的冲片形成的，叠压成形。 主极叠片一般用螺钉固定在磁轭上。 换向极： 换向极由两部分组成，一部分是换向绕组，另一部分为铁心。 它处于两个主磁极中间位置， 作用 产生换向磁场， 帮助主磁极换向。 机座和磁轭：机座的主要作 用只要是支撑机座，同时作为磁极间的磁通通路，一般用铸钢材料铸成。 通常才有叠片的方式，主要是为郑州 /****/大学 毕业设计 .9. 了减弱涡流效应。 磁轭用薄钢制成，相互之间绝缘，同时固定在机座上。 转子的结构和原理 电枢绕组： 是进行能量变换的部件， 它 的 功能 是产生感应电动势。 在磁场和感应电动势下产生电磁转矩。 它是由一系列元件 结合 而成，置于 电枢 线圈的 槽中。 为了避免线圈被转动时抛离 槽外 面 ， 通常将 槽口 牢固起来。 然 后按照一定规律 放到 换向片上 ， 元件的一个边放在一个槽内，另一个 边 放在另外的槽 外 ，相邻的两个槽依次放 上 元件，一直到槽内放满为止。 换向器： 将外部电源的直流电流转换为内部的交流电流， 在换向器 上电刷的作用 ， 也就使电枢绕组上的电流为交流电流。 因此 电磁转矩的方向 保持 恒定不变 ，电枢绕组上的导体在磁场中受力方向也就不变。 通常 换向片采用 的是 绝缘材料，互相之间 是 绝缘 的 ，云母环对地也是 绝缘 的。 电枢铁心：电枢铁心的作用是提供主极磁通 的 通路。 通常铁心用硅钢片制成，呈片状 ，这样的最用可以 减少磁滞损耗。 电枢之间 中的磁通 会依据电枢在磁场得变动发生连续转变。 其它部分的结构和原理 电刷装置：电刷 通常由 石墨材料制成。 电流和电枢绕组通过电刷与外面的电路连接起来。 它 的一端 固定在刷架上，每个刷架上都有一个或者一组电刷。 电刷 作用 是保证电枢转动时 和换向器有紧密良好的接触。 同极电刷连 在机外连接在一起。 轴承支撑：轴承座固定在机座两端的端盖上 ， 轴承通过轴承 座 直接支撑在电机地板上，需要时，可以自由的调节整轴的中心位置。 不同电机使用轴承不同， 中小 型 电机 通常使用 滚动轴承， 而 大型电机 通常 滑动轴承。 郑州 /****/大学 毕业设计 .10. 直流电动机的控制原理 在电动机 两端 加上电源，电刷两极之间就有电流流过。 电流 便 从从电刷流入，从 B处流出。 沿着 abcd 顺序 ，如 图 21(a)所示。 然后 从B 方向 流出， 于是在磁场中流过电流 的两导体会同时受力 ，并有一个相对的转矩。 由左手定则 得出 ， 受力方向相反， 使转子转动 ， 方向为逆时针 方面旋转。 相反当移动 到如图 21(b)位置 的时候， 换向片 1 与 电刷 的 B 极 相互 接触，换向片 2 与 电刷 的 A极 相互 接触。 电流 便 从电刷 A极流入，从 B 极流出。 顺着 线圈以 dcba 方向。 此时把 根据左手定则 判断 ， 两导体受力方向相反。 总体受力和之前相同 ， 保持不变， 依旧逆时针旋转 ， 这就是直流电机的工作原理。 由于电流是直流换向器，实际上，虽然电流通过线圈 是 交流 的 ，但 在磁场中感应受力的方向是一直没有变化的。 线圈上就按照逆时针的方面一直受力。 循环往复，产生电动势，带动线圈旋转。 在第二圈之后方向始终不变，在转矩的作用下，促使着线圈一直保持转动，就带动整个转子转动，这便是直流电动机的原理。 简而言之，只要直流电 动 机的电枢绕组在磁场 中 旋转，在换向器的作用下，就会使用受到一个同 方向 的转矩影响， 始终 保持 同一方向旋转。 图 21 直流电动机原理郑州 /****/大学 毕业设计 .11. 第 3 章 单片机 STC89C51 单片机概况 单片机 又叫微控制单元，英文名字 micro control unit，是一种经过高度集成得电子线路芯片。 内部含有 中央处理器 （ CPU） ，随机储存器 （ RAM） ，只读储存器 （ ROM）等几种集成模块。 由于高度集成的原因，它具有体积小，质量轻，速度快的特点，使它在各行各业，日常生活中应用越来月广泛。 随着近代科技不断提高和发展，逐渐形成了以单片机为中心的微控制系统。 单片机图 31 图 31 单片机 单 片机内部结构和原理 本文选用单片机型号为 STC89C51 芯片。 是八位的单片机， 芯片内部集成了 中央处理器。 十六位 定时器 /计数器 ， ROM 程序存贮器。 四 个并行 I/O 口 （ P0P3 端口 ） ， RAM 数据存贮器 和 中断系统等部件。 根据需要使用的方式不一样 ， 单片机有很多封装形式。 本次设计使用的是双列直插 DIP40 封装 ,如图 32 图 32 单片机双列直插 PDIP40 封装郑州 /****/大学 毕业设计 .12. 复位电路及时钟电路 复位电路通常分为两种 ，一种是手动复位电路 ，另一种是自动复位电路。 下面着重对两种复位电路的工作原理进行了介绍。 手动复位电路： 上电复位电路 图 33（ a）手动复位电路 图 33（ b）自动复位电路 按键断开时，电容和按键并联之后串联在电路电源和地之间。 按键一侧的 RST 端经电阻接地，为低电平。 当需要复位的时候，按下复位按键，电源通过电阻接地导通。 电容两端储存的电能也通过电阻进行放电。 RST 一端由原来的低电平变成高电平。 RST 位置接单片机复位端，高电平有效，即高电平复位。 当 松开按键的时候，电源对电容再次充电，形成断路， RST 端由高电平恢复到低电平。 复位电路是微型系统电路中不可或缺的一部分，有时候硬件故障，程序跑飞，就需要手动复位来重新实现系统功能。 如图 33（ a）。 本次设计选用手动复位，自动复位电路如图 33（ b） 时钟电路： 图 34 时钟电路 郑州 /****/大学 毕业设计 .13. 时钟电路 有两部分组成，一部分是 晶体振荡器（本文中选用 12M）、另一部分为 电容。 时钟电路是用来产生时间频率，为程序运行提供时钟，是单片机操作和计算的基础。 任何微控制电路系统中都需要 时钟电路，时钟频率越大，处理速度就越快。 但是晶振频率越大，对系统硬件要求就越高，增加了成本和功耗。 由于单片机本身用在控制 功能 ， 节省成本，减少功耗就非常重要了。 因此在选用晶振的时候要根据硬件设计和使用功能选取合适的频率，并不是越大越好。 本文中选用 12M 晶振 两侧并联两个起振电容。 时钟电路如图 34。 单片机最小系统 单片机最小系统，又 叫做 最小应用系统。 它是微控制电路中最简单的一部分电路模块。 它 主要 包括三个部分：第一部分单片机，第二部分复位电路，第三部分为 晶振也就是时钟电路。 前面已经对最小系 统的三个部分做了简单的介绍。 实质上 ，它们是 至少单片机最小系统芯片可以运行的系统组件。 这样的系统运行速度快，功耗低，成本小。 但是在很多方面满足不了工业和日常的需要，所以在使用时经常以最小系统为基础进行扩展。 单片机最小系统电路如图 35。 图 35 单片机最小系统 郑州 /****/大学 毕业设计 .14. 第 4 章 PWM调制和电机的使用 PWM 调制 PWM 调制又 叫脉冲宽度调制。 它是根据微型计算机生成二进 制脉冲进行内部处理之后，对外围电路进行控制的一种手段。 它主要是靠改变脉冲周期或宽度来改变输出频率，实现数字信号对模拟信号的转换。 它有控制灵活，简单的特点，在通信，测量行业应用广泛。 直流电机的使用 直流电机是把电能转变为机械能得装置。 因为 它 良好的调速性能，在 电力 系统中得到了 普及使用。 电机的启动 在接通电源的情况下，直流电动机由原来静止的状态，经过加速，直到稳定的工作转速的过程，叫做启动。 起动 时刻 电枢 中流过的 电流称为起动电流。 电枢在磁场中受到固定方向的力 称为起动转矩。 满足以下几个条件 才能启动 ： 要尽量大。 因为只有启动转矩大于负载反抗转矩时，负载才能在转矩的作用下才能转动。 时的电流不能太大，否则超过了电流 的极值 ， 对电源和电机有害的影响。 尽量 少。 因此， 上述三点的性能决定能否良好的启动电机。 而直流电机 满足以上 起动转矩大，起动电流小 的特点，并且 启动简单 和便于控制。 电机的调速 在很多工业场合，需要机械工作转速的变化，例如电车进站时速度减速，启动时，要很快回复到正常行驶速度，因此，这就需要对电动机进行调速。 调 速的好坏可以影响的产品的质量和工作效率，甚至会影响设备的。