直流斩波调速系统设计

摘 要：
本设计主要完成以89s51单片机为核心的PWM直流电机的调速系统。该系统包括速度给定、速度显示、速度测量和速度控制。论文主要介绍了基于单片机用PWM实现直流电机调速的基本方法，直流电机调速的相关知识，及PWM调整的基本原理和实现方法。重点介绍了基于MCS-51单片机的用软件产生PWM信号的途径，并介绍了一种通过采用软件定时实现PWM信号占空比调节的方法。对于直流电机速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。主电路主要采用四个小键盘控制AT89S51单片机，再由AT89S51单片机把数据传送到AT89C2051单片机中产生脉宽调制信号，然后通过电机驱动芯片L298N对小型电机进行控制。在实验板中，还包括由CS3020霍尔开关，AT89S51单片机，74LS47七段数码管译码芯片及四位LED构成转速检测显示电路。在最后的扩展功能里还加上了红外遥控功能，采用软件进行红外解码。

目 录
引 言 4
第一章 基本原理的分析 5
1.1 直流电机的结构与调速原理 5
1.1.1 直流电机的结构 5
1.1.2 直流电机的调速原理 5
1.2 直流电机PWM控制原理 7
1.3 霍尔效应及其原理 8
第二章 方案比较及选择 10
2.1 控制方案的选择 10
2.1.1 8031、8051、8751的比较 10
2.1.2 AT89C51、AT89S51的比较 11
2.2 键盘的选择 12
2.2.1 独立式键盘 12
2.2.2 矩阵式键盘 13
2.3 显示方式的选择 14
2.4 电动机驱动芯片的选择 15
2.5 总方案的确定 16
第三章 器件的介绍 17
3.1 L298N芯片的介绍 17
3.1.2 L298的典型应用 17
3.1.3 L298的运行参数 18
3.1.4 L298的逻辑控制 19
3.2 CS3020霍尔元件的介绍 19
3.3.1 CS3020的特征及应用 19
3.3.2 CS3020的引脚说明 19
3.3.3 CS3020的电特性和磁特性 20
第四章 硬件系统的论述 21
4.1 电源部分 21
4.2 PWM波形产生部分 21
4.3 电机驱动部分 22
4.4 测速显示部分 24
4.4.1 霍尔元件测速 24
4.4.2 LED显示的硬件电路 24
第五章 软件系统的论述 26
5.1 主程序 26
5.2 键盘扫描子程序 27
5.3 PWM信号发生程序 28
5.4 测速子程序 29
5.5 显示子程序 30
第六章 系统功能扩展设想 32
6.1 闭环调速 32
6.2 红外遥控 33
6.2.1 HT6221芯片的介绍 33
6.2.2 红外解码 35
总 结 37
参考文献 38
附 录 39
致 谢 40