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，本文中还采用了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，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。关键词信号，测速发电机，运算概述开发背景二选题的目的和意义三研究方法二硬件电路设计系统总体设计框图单片机简介二单片机系统中所用其他芯片选型地址锁存器程序存储器数据存储器单片机扩展电路及分析三信号发生电路设计的基本原理信号发生电路设计四发生电路主要芯片的工作原理数据比较器串行计数器五主电路设计延时保护电路主电路输出电压波形系统总体电路图六测速发电机三系统软件部分的设计转速调节器原理图及参数计算二系统中的部分程序设计主程序设计控制算法子程序设计四系统调试软件调试二系统仿真致谢参考文献概述开发背景现代工业生产中，电动机是主要的驱动设备，目前在直流电动机拖动系统中已大量采用晶闸管即可控硅装置向电动机供电的拖动系统，取代了笨重的发电动电动机的系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到个新的阶段，智能化高可靠性已成为它发展的趋势。直流电机调速基本原理是比较简单的相对于交流电机，只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，最常见的种脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪年代以前直未能实现。直到进入上世纪年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论非线性系统控制思想的应用，控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种控制技术。二选题的目的和意义直流电动机具有良好的起动制动性能，宜于在大范围内平滑调速，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。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单，而且系统非常不灵活调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，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。传统的控制系统采用模拟元件，虽在定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂通用性差，控制效果受到器件性能温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到个新的阶段，智能化高可靠性已成为它发展的趋势。三研究方法本文主要研究了利用系列单片机，通过方式控制直流电机调速的方法。控制技术以其控制简单灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为控制技术发展的主要方向之。本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。二硬件电路设计系统总体设计框图本系统采用控制输出数据，由信号发生电路产生信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路，滤波电路，和转换电路交数据重新送回单片机，进行运算，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。图系统总体设计图单片机简介单片机的基本组成单片机由和个部件组成，它们都通过片内单总线连接，其基本结构依然是通用加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。及部分部件的作用功能介绍如下中央处理器它是单片机的核心，完成运算和控制功能。内部数据存储器芯片中共有个单元，能作为存储器使用的只是前个单元，其地址为。通常说的内部数据存储器就是指这前个单元，简称内部。内部程序存储器芯片内部共有个单元，用于存储程序原始数据或表格，简称内部。定时器片内有个位的定时器，用来实现定时或者计数功能，并且以其定时或计数结果对计算机进行控制。中断控制系统该芯片共有个中断源，即外部中断个，定时计数中断个和串行中断个。单片机引脚图主控芯片信号的产生与放大直流电机测速发电机滤波电路转换图单片机引脚图二单片机系统中所用其他芯片选型地址锁存器地址锁存器可以选择多种，有地址锁存功能的器件有等，是地址锁存器，功能与类似，但本系统选用作为地址锁存器，考虑到其应用的广泛性以及具有良好的性价比，成为目前在单片机系统中应该较广泛的地址锁存器。片内是个输出带三态门的锁存器。当使能端呈高电平时，锁存器中的内容可以更新，而在返回低电平的瞬间实现锁存。如果此时芯片的输出控制端为低，也即是输出三态门打开，锁存器中的地址信息便可以通过三态门输出。其引脚图如图所示图引脚图程序存储器存储器是单片机的又个重要组成部分，其中程序存储器是单片机中非常重要的存储器，但由于其存储空间不足，常常需要对单片机的存储器空间进行扩展，扩展程序存储器常用芯片有紫外线可擦除型，如等，另外还有电擦除，如等等。考虑到系统功能的可扩展性以及程序功能的扩展，本系统采用的作为程序存储器扩展芯片，在满足系统要求的前提下还存有定的扩展空间，是本系统最合适的程序存储器扩展芯片。的引脚图如图所示图结构图数据存储器单片机有，当数据量超过也需要把数据存储区进步扩展。常用芯片分静态和动态两种。静态有等，动态等，另外还有集成和。使用作数据存储器有断电保护数据的优点。数据存储器扩展常使用随机存储器芯片，用的较多的是公司的容量为和容量为。本系统采用容量的作为数据存储器扩展芯片。其引脚图如图所示单片机扩展电路及分析图单片机扩展电路及分析接线分析这个引脚共有两种不同的功能，分别使用于两种不同的情况。第种情况是不带片外存储器，口可以作为通用口使用，图引脚图用于传送的数据。第二种情况是带片外存储器，在访问片外存储器时先是用于传送片外存储器的低位地址，然后传送对片外存储器的读写数据。这组引脚的第功能可以作为通用的使用。它的第二功能和口引脚的第二功能相配合，用于输出片外存储器的高位地址，共同选中片外存储器单元，但是并不能像口那样还可以传送存储器的读写数据。这组引脚的第功能为传送用户的输入输出数据。它的第二功能作为控制用，每个引脚不尽相同。为电源线，为接地线。地址锁存允许编程线，配合口引脚的第二功能使用，在访问片外存储器时，在引脚线上输出片外存储器低位地址的同时还在线上输出个高电位脉冲，其下降沿用于把这个片外存储器低位地址锁存到外部专用地址锁存器，以便空出引脚线去传送随后而来的片外存储器的读写数据。允许访问片外存储器编程电源线，可以控制使用片内还是片外。如果，那么允许使用片内如果，那么允许使用片外。和片内振荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容，即用来连接片内的定时反馈电路。石英晶振起振后，应能在线上输出个左右的正弦波，以便于片内的电路按石英晶振相同频率自激振荡，电容可以帮助起振，调节它们可以达到微调的目的。三信号发生电路设计的基本原理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种电压调整方法。可以应用在许多方面，比如电机调速温度控制压力控制等等。在驱动控制的调整系统中，按个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变个周期内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，又被称为开关驱动装置。如图所示图方波设电机始终接通电源时，电机转速最大为，设占空比为，则电机的平均速度为，其中指的是电机的平均速度是指电机在全通电时的最大速度是指占空比。由上面的公式可见，当我们改变占空比时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度与占空比并非信号发生电路设计图信号发生电路波可以由具有输出的单片机通过编程来得以产生，也可以采用专用芯片来实现。当波的频率太高时，它对直流电机驱动的功率管要求太高，而当它的频率太低时，其产生的电磁噪声就比较大，在实际应用中，当波的频率在左右时，效果最好。在本系统内，采用了两片位数值比较器输出的值，而信号由三片通用数字电路生成，这样可以和片位串行计数器组成了信号发生电路。两片数值比较器，即图上的组接位串行计数输出端，而的组接到单片机的端口。只要改变端口的输出值，那么就可以使得信号的占空比发生变化，从而进行调速控制。位串行计数器的计数输入端接到单片机晶振的振荡输出。计数器每来个脉冲，其输出加，当计数值小于或者等于单片机端口输出值时，图中的输出端保持为低电平，而当计数值大于单片机端口输出值时，图中的输出端为高电