基于單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)的開題報(bào)告.doc

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告題目：基于單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速控制系統(tǒng)學(xué) 院：信息與工程學(xué)院專 業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程年 級(jí)：09 級(jí)姓 名：楊 林指導(dǎo)教師：張 鑫職 稱：1.本選題的理由及意義現(xiàn)在電氣傳動(dòng)的主要方向之一是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用微處理器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，近年來，隨著科技的進(jìn)步，直流電機(jī)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，直流具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，調(diào)速范圍廣，過載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無極快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，需要滿足生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對(duì)直流電機(jī)提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速、改變電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代科技的要求，并且隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各個(gè)行業(yè)對(duì)直流電機(jī)的需求愈益增大，并對(duì)其性能提出了更高的要求。為此，研究并制造高性能、高可靠性的直流電機(jī)控制系統(tǒng)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本題正是以此為出發(fā)點(diǎn), 利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的監(jiān)測(cè)和控制。2.需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決問題的思路關(guān)鍵問題一：如何選擇合適的單片機(jī) 如何選擇合適的單片機(jī)是本課題待解決的第一個(gè)問題。綜合各方面因素考慮，本課題將采用AT89S52,利用AT89S52芯片進(jìn)行低成本直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)構(gòu)成、降低系統(tǒng)成本、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿足更多應(yīng)用場(chǎng)合的需要。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速的控制。關(guān)鍵問題二：如何選擇合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)如何選擇合適的電機(jī)驅(qū)動(dòng)是本課題待解決的第二個(gè)問題。綜合各方面因素考慮，本課題將采用L6203電機(jī)驅(qū)動(dòng)，L6203是DMOS全橋直流驅(qū)動(dòng)器,OUT1和OUT2之間接直流電機(jī),ENABLE=1時(shí),將PWM信號(hào)給IN1,PWM信號(hào)反向后給IN2,這樣調(diào)整PWM即可改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵問題三：采用何種方法來改變占空比如何選改變占空比是本課題待解決的第三個(gè)問題。改變占空比的方法通常有定寬調(diào)頻法，調(diào)頻調(diào)寬法，定頻調(diào)寬法,由于前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期(或頻率),當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí),將會(huì)引起震蕩,因此采用定頻調(diào)寬法來改變占空比。關(guān)鍵問題四：軟件編程及調(diào)試軟件編程及調(diào)試是本題待解決的第四個(gè)問題，也是最為重要關(guān)鍵的問題，關(guān)系著該系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)其功能。3.創(chuàng)新點(diǎn)及實(shí)踐價(jià)值PWM-脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)微處理器輸出的一系列數(shù)字脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，等效地獲得模擬電路所需的波形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬電路控制的一種有效技術(shù)。采用PWM技術(shù)可以避免傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)模擬電路容易隨時(shí)間飄移、產(chǎn)生一些不必要的熱損耗、以及對(duì)噪聲敏感等缺點(diǎn)，并且PWM調(diào)速系統(tǒng)低速特性好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn).由此來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動(dòng)、停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及速度的動(dòng)態(tài)顯示，并且大幅度提高了轉(zhuǎn)速顯示的精確性。4.完成本選題所需的工作條件（如資料、工具書、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)繪圖、實(shí)驗(yàn)、調(diào)研）及解決辦法工具：（1）直流電機(jī)原理簡(jiǎn)述的相關(guān)資料（2） PWM控制轉(zhuǎn)速等的一些資料（3） 模電、數(shù)電書籍（4） 焊接工具一套參考文獻(xiàn)：1 林金陽,王明福. 基于MC51單片機(jī)的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)J. 長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2009,(03) .2 王蘇. 直流電機(jī)PWM調(diào)速研究及單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)電工程技術(shù), 2008,(11) .3 方力. 基于單片機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 機(jī)械制造與自動(dòng)化, 2011,(06) 4 鄭憲偉,趙玉林,成廣大.基于AVR單片機(jī)的直流電機(jī)的PWM閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī)械，2008,（01）.5 蒲龍梅，李泓.單片機(jī)控制的直流PWM調(diào)速裝置的研究J技術(shù)探討與研究.2006,（03）.6 趙鴻圖. 基于單片機(jī)AT89C51的直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)J. 電子技術(shù), 2008,(10) .7 賈玉瑛,王臣.基于單片機(jī)控制的PWM直流調(diào)速系統(tǒng).J.包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào).2005,(12).8 吳澤明,王俊,王景.利用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)的軟件實(shí)現(xiàn)方法J.2008,(01).9 Mengda Li; Xiaobin Liu and Na Lin EE Dept. Dual-PWM Four-Quadrant Control System of Induction Motor Based on DSPC. Proceedings of 2010 International Conference on Management Science and Engineering (MSE 2010) (Volume 1). 2010-10-1710 Xiaodong Zhang Bingshu Wang Yongjun; Application Research of PWM Inverter in the Cascade Speed Control System of Inner-feedback MotorC. Proceedings of 2009 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments（ICEMI2009）2009-08-165.工作方案分析及進(jìn)度計(jì)劃（一）工作方案分析本系統(tǒng)主要由單片機(jī)小系統(tǒng)模塊、PWM控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)參數(shù)采集模塊、轉(zhuǎn)速顯示模塊、電源模塊及按鍵控制模塊組成?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1 系統(tǒng)整體框圖 圖2系統(tǒng)總體程序流程圖 圖 3 脈沖寬度調(diào)速系統(tǒng)原理圖 圖4 PWM輸出流程圖畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度總體時(shí)間安排： 2011-2012 學(xué)年（下）第 1 周第 18 周 具體進(jìn)度安排： 第 1-6 周：資料收集，熟悉課題。撰寫、提交畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書、開題報(bào)告； 第7 周： 閱讀文獻(xiàn)，查閱資料，確定系統(tǒng)功能框架，論文骨架搭建；第 8-9周：論文框架細(xì)化，撰寫綜述、外文翻譯、詳細(xì)方案選擇、確定；第10-12 周：修改綜述、外文翻譯等，最終方案確定、元器件購買等，課題實(shí)施；第13-15 周：各功能部件軟件編寫和硬件設(shè)計(jì)，調(diào)試； 第 16-17 周：軟件與硬件系統(tǒng)調(diào)試，論文記錄成果信息，軟硬件及系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試完成，論文定稿，準(zhǔn)備論文答辯 第 18 周： 完成論文修改，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯，論文修改、打印、裝訂，畢業(yè)設(shè)計(jì)各種材料提交歸檔。如果第一次設(shè)計(jì)答辯未能通過，則2012-2013 學(xué)年（上）第1第5周繼續(xù)細(xì)化設(shè)計(jì)，具體安排如下：第1-3周：通過上次答辯出現(xiàn)的問題，對(duì)其進(jìn)行總結(jié)和進(jìn)行改進(jìn)，查看是否還有其他問題，對(duì)軟硬件進(jìn)行完善和優(yōu)化；第4周：讓指導(dǎo)老師查看設(shè)計(jì)，請(qǐng)其指出不足和改進(jìn)之處，準(zhǔn)備答辯；第5周：完成論文修改，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論