目录
一、 设计目的 二、 设计任务和要求 三、 设计原理分析 四、 硬件资源及原理 五、 硬件图 六、 程序框图 七、 程序 八、 调试运行 九、 仿真截图 十、 设计心得体会
一、设计目的
1、通过单片机课程设计，熟练掌握C语言的编程方法，将理论联系到实践中，提高我们的动脑和动手的能力。
2、通过对单片机控制直流电动机控制系统的设计，掌握A/D转换、D/A转换的有关原理，加深对PWM波的理解和使用，同时对单片机的使用更加熟练，通过对简单程序的编写提高我们的逻辑抽象能力。 二、设计任务和要求
任务：采用单片机设计一个控制直流电动机并测量转速的装置。
要求:1、通过改变A/D输入端的可变电阻来改变A/D输入电压，D/A输入检测量大小，进而改变直流电机的转速。
2、手动控制。在键盘上设置两个按键——直流电动机加速键和直流电机减速键。在手动状态下，每按一次键，电机的转速按照约定的速率改变。 3、键盘列扫描(4*6)。
三、设计原理分析 1. 设计思路
本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上，运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性，使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。设计以AT89C51单片机为核心，以键盘作为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。本文介绍了直流电机的工作原理和数学模型、脉宽调制控制原理和H桥电路基本原理设计了驱动电路的总体结构，根据模型，利用PROTEUS软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。 2、基本原理
主体电路：即直流电机PWM控制模块。PWM（脉冲宽度调制）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。这部分电路主要由80C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读
出电机转速的大小和了解电机的转向，能够很方便的实现电机的智能控制。其间是通过80C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。 四、硬件资源及原理 1.1直流电机调速原理
直流电动机根据励磁方式不同，直流电动机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电动不同。但是对于直流公式： n=U/Cc?-TR内
R内—励磁绕组本压；
机机械特性曲线有所电动机的转速有以下/CrCc? 其中：U—电身的电阻；?—每极常数；Cr—转矩常量。机的速度控制既可采采用磁场控制法。磁
磁通(Wb)；Cc—电势由上式可知，直流电用电枢控制法，也可
场控制法控制磁通，其控制功率虽然较小，但低速时受到磁极饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大，动态响应较差。所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。
图1-1 直流电机的工作原理图
电枢控制是在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。在工业生产中广泛使用其中脉宽调制(PWM)应用更为广泛。脉宽调速利用一个固源的接通或断开，期内“接通”和“断即改变直流电机电比”来改变平均电制电动机的转速，“开关驱动装置”。
图1-2电枢电压占空比和平均电压的关系图
tV根据上图，如果电机始终接通电源时，电机转速最大为max，占空比为D=1/T，
V=V*D则电机的平均速度为：Dmax，可见只要改变占空比D，就可以得
定的频率来控制电并通过改变一个周开”时间的长短，枢上电压的“占空压的大小，从而控因此，PWM又被称为