基于单片机的PWM直流调速系统的设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 专专业业 ： 设计设计 ( (论文论文 ) )题目题目： 指指 导导 教教 师师: : 学学 号：号： 电气工程及其自动化 基于单片机的 PWM 直流调速系统的设计 2017 年 3 月 1 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委 员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。 此报告应在指导教师指 导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签 署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设 计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印 在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3 “文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印） 在本开题报告第一栏目内， 学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇科技论文的信息量， 一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的 信息量（不包括辞典、手册） ； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894 数据元和交换格式、 信息交换、 日期和时间表示法 规定的要求， 一律用阿拉伯数字书写。 如 “2011 年 12 月 12 日” 或 “2011-12-12” 。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文文 献献 综综 述述 摘要摘要 本文主要研究了利用 AT89S52系列单片机控制 PWM 信号从而实现对直流电机 转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统，并且 对 PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对 PWM 信号占空比进行调节， 从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中采用 L298N 芯片作为直 流电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电 路中对直流电机的控制。另外，还实现了对直流电动机启动、停止、加速、减速和显示 等功能。利用52 系列芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、 降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。 关键词关键词 PWM 信号功能52 系列芯片 1 1单片机的产生与发展趋势单片机的产生与发展趋势 单片机是指将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及基本输入/输出接口电路等部件 集成在一块芯片上，所组成的芯片级微型计算机，称之为单片微型计算机，简称为单片 微机或单片机。单片机是随着微型计算机、单板机的发展及其在智能测控系统中的应用 而发展起来的。大致可归纳为以下几个阶段： 第一阶段：初级阶段(1974-1976)。 第二阶段：低性能单片机阶段。 第三阶段：高性能单片机阶段。 第四阶段：1983 年-20 世纪 80 年代末，推出了高性能 16 位单片机。 第五阶段：20 世纪 90 年代至今单片机在集成度、速率、功能、可靠性、应用领域 等全方位地向更高水平发展。 随着科技的进步，单片机将向低能耗、微型化、高速化、集成资源更多、性能更加 优异、通信及网络功能加强、专用型单片机发展加快等方向上飞速发展。 2 2选题的目的和意义选题的目的和意义 直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来，直流电 动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的起动、制动性能，宜于在宽范 围内平滑调速和(或)快速正向的电力拖动领域中得到广泛的应用。然而直流拖动控制系 统不仅在理论上和实践上都比较成熟，目前还在应用；而在从控制规律的角度来看，直 流拖动控制系统又是交流拖动控制系统的基础。因此，研究直流电机的速度控制，有着 非常重要的意义。 随着单片机的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直 流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控 制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。数字化直流 PWM 调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。通过设计基于 C51 单片机的直流 PWM 调速系统并调试得到结论，在掌握 S52 的同时进一步加深对直流电 动机调速方法、PI 控制器的理解，对运动控制的相关知识进行巩固。PWM 控制技术一 直是变频技术的核心技术之一。1964 年 A.Schonung 和 H.stemmler 首先提出把这项通讯 技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面。 从最初采用模拟电路完成三角调制波和参考正弦波比较， 产生正弦脉宽调制 SPWM 信号以控制功率器件的开关开始，到目前采用全数字化方案，完成优化的实时在线的 PWM 信号输出，可以说知道目前为止，PWM 在各种应用场合仍在主导地位，并一直 是人们研究的热点。 3 MCS-513 MCS-51 单片机的内部硬件配置单片机的内部硬件配置 中央处理器 CPU、只读存储器、随机存取存储器、并行输入/输出口、串行输入/ 输出口、定时计数器、时钟电路为内部振荡器外接晶振电路、中断系统。 4 PWM4 PWM 信号的原理信号的原理 PWM(脉宽宽度调制)是通过控制固定电压的直流电源开关频率， 改变负载两端的电 压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM 可以应用到许多方面，比如：电机 调速、温度控制、压力控制等等。 在 PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据 需要改变一个周期里“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的 “占空比” 来达到改变平均电压大小的目的， 从而来控制电动机的转速。 也正因为如此， PWM 又称为“开关驱动装置”。 5 5单片机在电动机控制系统中实现的主要功能单片机在电动机控制系统中实现的主要功能 (1) 逻辑控制功能。 (2) 运算调节和控制功能。 (3) 自动保护功能。 (4) 故障检测和实时诊断功能。 6 6课题的研究内容课题的研究内容 本文设计是一套基于 AT89S52单片机的直流电机控制器，作为其配套的试验装置。 论文根据系统的要求完成了整体方案设计和系统选型， 针对所设计的控制方案对控制系 统的软、硬件设计作了详细论述。硬件部分先作了整体设计，然后介绍了以AT89S52 单片机为核心的硬件构成，对键盘电路、测量电路、显示电路等作了详细阐述：软件部 分采用模块化设计思想，编制了各个模块的流程图。论述了软件的设计思想和方法：实 现了对直流电动机启动、停止、加速、减速和显示等功能。利用 52 系列芯片进行低成 本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满 足更多应用场合的需要。 7 7课题的研究方法及步骤课题的研究方法及步骤 (1) 深入研究国内前几代的相应产品的工作原理与国外发展现状，为我们的设计 作参考和借鉴。 (2) 进行总体设计，并根据要求选取合适的元器件。 (3) 学习设计硬件电路。 (4) 大量阅读和学习与设计相关的软件知识，便于以后软件编程。 (5) 熟悉相关的软件，分别进行硬件部分的设计和软件部分的设计。 参 考 文 献 l 雷思孝， 冯育长. 单片机系统设计及工程应用M. 西安： 西安电子科技大学出 版社，2005. 2 刘和平. 单片机 C 语言编译器及其应用基于 C51 系列M. 北京： 北京航空航 天大学出版社，2007.4 3 宋书中. 交流调速系统M. 北京：机械工业出版社，2001 4 刘和平等. C51 单片机原理及接口程序设计M. 北京：北京航空航天大学出版 社，2004.8 5 许大中，贺益康. 电动机控制M. 杭州：浙江大学出版社，1995 6 刘振安，张培仁. MCS-96 系列单片机微机原理与实践M. 合肥：中国科学技 术大学出版社，2002. 7 林克明，石昭祥，张善金，董伯明（译）. Z8 高性能单片微机原理与应用M. 合肥：中国科学技术大学出版社，1994. 8 张兴华. 交直流传动技术实训教材M. 北京：科学出版社，2003. 9 范正翘. 电力传动与自动化控制系统M. 北京航空航火大学出版社，2003. 10 王君艳. 交流调速M. 北京：高等教育出版社，2003. 11 李哲英. MC68HC05MC68HC11 单片机与开发应用M. 北京：中国铁道出版社， 1995. 12 张琛. 直流无刷电动机原理及应用M. 北京：机械工业出版社，1996. 13 刘芸芸. 基于 196 单片机的开发磁阻电动机调速系统设计M. 杭州：浙江大 学出版社，2005. 14 顾铭. 无刷直流电动机控制系统设计M. 大连： 大连理工大学出版社， 2006. 15 张强，吴红星，谢宗武. 基于单片机的电动机控制技术M. 北京：中国电力 出版社，2008. 16 陈锟，危立辉. 基于单片机的直流电机调速器控制电路J. 中南名族大学学 报（自然科学版） ， 2003，22（3） ：14. 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） ： (1) 研究的问题 直流调速系统的工作流程，构思单片机控制设计方案。根据要求制定单片机的流程 图，应用 C 语言编制程序并采用 Proteus 绘制原理图并做出仿真电路，以用来实现对直 流电动机启动、停止、加速、减速和显示等功能。 (2) 研究手段 直流调速系统控制对象直流电动机。通过 AT89S52单片机产生 PWM 方波信号， 控 制直流电动机的启动、停止、加速、减速等动能，再经过对电动机速度的检测(LCD 显 示)反馈给 AT89S52单片机，如此循环。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 指导教师意见指导教师意见： 1对“文献综述”的评语： 较符合文献综述撰写要求，对所涉及的问题阐述清晰，阐述了直流调速系统的原理 及应用， 介绍了 PWM 信号产生的原理。 同时也对 AT89S52单片机的内部结