文档包括:

Word版说明书1份，共56页，约24000字

任务书一份

开题报告一份

 

外文翻译一份

 

CAD版本图纸，共7张

 

 

摘  要

 

    随着电力电子技术的不断发展和完善，直流调速装置已由模拟量控制变为数字量控制，与模拟量控制的直流调速装置相比，数字式直流调速装置不仅控制精确、运行稳定，而且硬件电路结构简单、操作灵活。采用ATMEL公司AVR系列单片机ATmgea 16作为控制芯片，兼顾成本与性能要求。本文设计了一种以ATmega 16单片机为核心的数字式小型直流电机恒速装置，该装置具有成本低、工作性能稳定、可靠等优点。

    与交流电动机相比，直流电动机结构复杂，成本高，运行维护困难。但直流电动机  具有良好的调速性能、较大的起动转矩和过载能力强等许多优点，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。根据直流电机的固有机械特性，本文设计了一种直流电动机转速恒值控制系统装置。该装置通过对普通三极管进行PWM控制，使其输出可控的直流电压进而实现直流调速，采用频率发电机测量电动机的转速。该装置采用闭环数字式PID控制，设计包括转速给定、转速显示、转速检侧和PWM输出等硬件、软件设计，文中最后对转速恒值控制效果的分析和调试阶段遇到的相关问题进行了阐述，并提出了行之有效的硬件、软件抗干扰措施和解决调试过程中相关问题的对策。

通过编程、调试，所设计的直流恒速控制装置工作稳定、控制准确，实现了低成本、高性能的设计要求，弥补了现有恒速装置价格昂贵等缺点，该装置的研制具有一定的现实意义和可行性。

 

关键词：直流电机；恒速；单片机；PWM；PID

 

目    录

 

引言 1

1绪论 1

1.1直流电机的原理结构 1

1.2直流电动机的调速方法 3

1.3直流主要调速系统的供电方式 4

1.4选题的目的、意义和主要内容 4

2直流电动机恒速控制系统的原理和方案设计 6

2.1系统的工作原理 6

2.2总方案的确定 6

2.3系统主要功能 7

3直流电动机恒速系统的硬件设计 8

3.1系统硬件结构的总体设计 8

3.2系统主要芯片介绍 8

3.3系统硬件电路组成 9

3.3.1 ATmega16 单片机的性能及特点 9

3.3.2 运算放大器LM358内部结构和引脚功能 10

3.3.4显示电路设计 11

3.3.5 数字测速硬件电路设计 13

3.3.6直流电机驱动电路 13

3.3.7系统电源设计 15

3.4单片机系统可靠性设计 16

3.4.1接地技术 16

3.4.2 PCB布线 16

3.4.3抗电磁干扰技术 18

3.5试验装置的结构设计 18

4直流电动机恒速系统的软件设计 21

4.1主程序设计 21

4.1.1转速显示程序设计 24

4.1.2PID运算程序设计 25

4.2中断服务程序设计 28

4.2.1定时采样中断程序设计 29

4.2.2转速检测计数中断 30

5转速恒值控制效果的测试数据及分析 31

5.1系统硬件调试 31

5.2系统软件调试 33

5.3测试数据分析 39

6.结论 42

谢    辞 43

参考文献 44

附  录 45