XX职业技术学院
毕业项目
XXXXX 届
项目类：毕业设计_________ _ _____
项目名称：单片机直流电机调速系统设计
专业名称：机电体化
姓 名 ：XXX
班 级 ：XXX机电X班
指导教师：XX
XXXXX年X月X日
目 录
摘 3
Abstract4
总体设计概述5
()总体硬件电路设计5
(二)系统总体设计框图5
(三)8051单片机简介6
二PWM信号发生电路设计8
()PWM基原理8
(二)PWM信号发生电路设计8
(三)PWM发生电路芯片工作原理10
三功率放驱动电路设计11
()芯片IR2110性特点11
(二)IR2110引脚图功11
四电路设计12
()延时保护电路12
(二)电路12
(三)输出电压波形13
(四)系统总体电路图14
五测速发电机16
六滤波电路17
七AD转换18
()芯片选型18
(二)ADC0809引脚功18
八系统软件部分设计19
()PI 转速调节器原理图参数计算19
(二)系统中部分程序设计19
(三)程序设计19
(四)PI控制算法子程序设计20
九系统调试22
()软件调试22
(二)系统仿真22
十 23
致 谢24
参考文献25
摘
文研究利MCS51系列单片机控制PWM信号实现直流电机转速进行控制方法文章中采专门芯片组成PWM信号发生系统PWM信号原理产生方法通软件编程PWM信号占空进行调节控制输入信号波形等均作详细阐述外文中采芯片IR2110作直流电机正转调速功率放电路驱动模块延时电路相结合完成电路中直流电机控制外系统中测速发电机直流电机转速进行测量滤波电路测量值送AD转换器终作反馈值输入单片机进行PI运算实现直流电机速度控制软件方面文章中详细介绍PI运算程序初始化程序等编写思路具体程序实现
关键词： PWM信号测速发电机PI运算
Abstract
This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS51 singlechip computer to control the speed of a DC motor It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal In addition IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of DC motor What’s more tachogenerator is used in this system to measure the speed of DC motor The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit and finally the feedback single is stored in the singlechip computer and participates in a PI calculation As for the software this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it
Key wordsPWM signaltachogeneratorPI calculation
总体设计概述
()总体硬件电路设计
单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统实现直流电动机滑调速PWM通控制固定电压直流电源开关频率改变负载两端电压进达控制求种电压调整方法PWM驱动控制调整系统中固定频率接通断开电源根需改变周期接通断开时间长短通改变直流电机电枢电压占空改变均电压控制电动机转速PWM称开关驱动装置系统89C51单片机核心通单片机控制C语言编程实现直流电机滑调速
系统控制方案分析：直流电机调速系统单片机系统托根PWM调速基原理直流电机电枢电压占空改变均电压控制电动机转速实现直流电动机滑调速通单片机控制速度变化文研究直流电机调速系统硬件软件两部分组成硬件部分前提整系统执行基础软件提供程序运行台软件部分硬件端口体现信号加采集分析处理终实现控制器实现项功达控制器动电机速度效控制1
(二)系统总体设计框图
系统采89C51控制输出数PWM信号发生电路产生PWM信号送直流电机直流电机通测速电路滤波电路AD转换电路交数重新送回单片机进行PI运算实现电机速度转控制达直流电机调速目
控芯片
PWM信号产生放
直流电机
测速
发电机
滤波
电路
AD
转换
图1 系统总体设计图
（三）8051单片机简介
1．8051单片机基组成
8051单片机CPU8部件组成通片单总线连接基结构然通CPU加外围芯片结构模式功单元控制采特殊功寄存器集中控制方法基组成图示：
图2 8051基结构图1
2．CPU部分部件作功介绍
中央处理器CPU：单片机核心完成运算控制功
部数存储器：8051芯片中256RAM单元作存储器前128单元址00H—7FH通常说部数存储器指前128单元简称部RAM
部程序存储器：8051芯片部4K单元存储程序原始数表格简称部ROM
定时器：8051片216位定时器实现定时者计数功定时计数结果计算机进行控制
中断控制系统：该芯片5中断源外部中断2定时计数中断2串行中断1
3．8051单片机引脚图
图3 8051单片机引脚图1
二PWM信号发生电路设计
()PWM基原理
PWM（脉宽度调制）通控制固定电压直流电源开关频率改变负载两端电压达控制求种电压调整方法PWM应许方面：电机调速温度控制压力控制等等
PWM驱动控制调整系统中固定频率接通断开电源根需改变周期接通断开时间长短通改变直流电机电枢电压占空达改变均电压目控制电动机转速正PWM称开关驱动装置图
图4 PWM方波
设电机始终接通电源时电机转速Vmax设占空D t1 T电机均速度Va Vmax * D中Va指电机均速度Vmax 指电机全通电时速度D t1 T指占空
面公式见改变占空D t1 T时电机均速度Vd达调速目严格说均速度Vd 占空D非严格线性关系般应中似成线性关系
(二)PWM信号发生电路设计
图5 PWM信号发生电路1
PWM波具PWM输出单片机通编程产生采PWM专芯片实现PWM波频率太高时直流电机驱动功率求太高频率太低时产生电磁噪声较实际应中PWM波频率18KHz左右时效果系统采两片4位数值较器4585片12位串行计数器4040组成PWM信号发生电路
两片数值较器4585图U2U3A组接12位串行4040计数输出端Q2—Q9U2U3B组接单片机P1端口改变P1端口输出值PWM信号占空发生变化进行调速控制
12位串行计数器4040计数输入端CLK接单片机C51晶振振荡输出XTAL2计数器40408脉输出Q2—Q9加1计数值者等单片机P1端口输出值X时图中U2（A>B）输出端保持低电计数值单片机P1端口输出值X时图中U2（A>B）输出端高电着计数值增加Q2—Q9全1变全0时图中U2（A>B）输出端变低电样U2（A>B）端PWM信号占空（255 X 255）*100改变X数值相应改变PWM信号占空进行直流电机转速控制
方法时单片机需根调整量输出X值PWM信号三片通数字电路生成样软件简化时利单片机系统正常工作单片机电复位时P1端口输出全1数值较器4585B组P1端口相连升速时P0端口输出X定规律减少降速时定规律增
(三)PWM发生电路芯片工作原理
1．数较器
具数较功芯片74LS682874LS6838等8位数值较器4位数值较器4585等PWM发生电路通两片4位数值较器4585实现PWM信号产生选4585作信号发生电路芯片4585引脚图：
图6 4585引脚图1
2．串行计数器
系统PWM信号发生电路中片串行计数器串行计数功芯片40244040等具相电路结构逻辑功40247位二进制串行计数器芯片404012位二进制串行计数器计数器位触发器计数器时钟降进行计数CR高电时计数器进行清零时钟输入端施密特触发器脉升降时间没限制输入输出均缓系统4040作串行计数器芯片4040引脚图图
图7 4040引脚图1
三功率放驱动电路设计
()芯片IR2110性特点
IR2110美国国际整流器公司利身独高压集成电路闩锁CMOS技术1990年前开发投放市场IR2110种双通道高压高速功率器件栅极驱动单片式集成驱动器驱动高压侧低压侧MOSFETIGBT需绝部分功集成高性封装外接少分立元件提供极快功耗特点输入逻辑信号转换成相低阻输出驱动信号驱动桥臂两路输出驱动力强响应速度快工作电压较高达600V设欠压封锁成低易调试高压侧驱动采外部举电容电驱动电路相设计减少驱动变压器电容数目MOSFETIGBT驱动电路设计简化实现MOSFETIGBT优驱动具快速完整保护功时IR2110研制成功投入应极提高控制系统性降低产品成减少体积
(二) IR2110引脚图功
IR2110输入逻辑信号转换成相低阻输出驱动信号驱动桥臂两路输出驱动力强响应速度快工作电压较高目前功率放驱动电路中驱动芯片结构较简单芯片引脚图示：
图8 IR2110引脚图1
四电路设计
()延时保护电路
利IR2110芯片完善设计实现延时保护电路
IR2110身输入两通道信号间产生合适延时保证加驱动逆变桥中桥臂两功率MOS器件驱动信号间互琐时间间隔防止驱动逆变桥中两功率MOS器件时导通发生直流电源直通路危险
(二)电路
面原理出产生高压侧门极驱动电压前提低压侧必须开关动作高压侧截止期间低压侧必须导通够举电容提供充电通路电路中Q1Q4者Q2Q3持续间断导通采取双PWM信号控制直流电机正转速度
IC1HIN端IC2LIN端相连IC1LIN端IC2HIN端相连样两片芯片输出信号恰相反
HIN高电期间Q1Q4导通直流电机加正工作电压具体操作步骤：
IC1LO低电HO高电时候Q2截止C1电压VBIC部电路HO端加Q1栅极Q1导通理时IC2HO低电LO高电Q3截止C3电压VBIC部电路HO端加Q4栅极Q4导通
电源Q1电动机正极整直流电机通Q4达零电位完成整回路时直流电机正转
HIN低电期间LIN端输入高电Q2Q3导通直流电机加反工作电压具体操作步骤：
IC1LO高电HO低电时候Q2导通Q1截止时Q2漏极零电Vcc通D1C1充电Q1次导通作准备理知IC2HO高电LO低电Q3导通Q4截止Q3漏极零电时Vcc通D2C3充电Q4次导通作准备
电源Q3电动机负极整直流电机通Q2达零电位完成整回路时直流电机反转
电枢工作电压双极性矩形脉波形存着机械惯性缘电动机转转速矩形脉电压均值决定
设PWM波周期THIN高电时间t1里忽略死区时间LIN高电时间Tt1HIN信号占空Dt1T设电源电压V电枢电压均值：
Vout [ t1 ( T t1 ) ] V T
( 2 t1 – T ) V T
( 2D – 1 )V
定义负载电压系数λλ Vout V λ 2D – 1 T常数时改变HIN高电时间t1改变占空D达改变Vout目D0—1间变化λ±1间变化果联系改变λ便实现电机正级调速
λ05时Vout0时电机转速0
05<λ<1时Vout正电机正转
λ1时VoutV电机正转全速运行
图9 系统电路2
(三)输出电压波形
系统电路单片机控制PWM信号产生电路送PWM信号功率放电路形成输出电压波形图图示：
图10 输出电压波形2
(四)系统总体电路图
直流电机调速系统总体电路设计单片机产生控制PWM信号发生电路产生PWM信号数控制直流电机调速电路电机进行调速
图11 系统总休电路图3
五测速发电机
测速发电机种测量转速微型发电机输入机械转速变换电压信号输出求输出电压信号转速成正分直流交流两种绕组磁路精确设计输出电动势E转速n成线性关系Ekn中k常数改变旋转方时输出电动势极性相应改变
测机构测速发电机轴连接时检测出输出电动势获测机构转速测速发电机称速度传感器测速发电机广泛应种速度者位置控制系统动控制系统中作检测速度元件调节电动机转速者通反馈提高系统稳定性精度
六滤波电路
整流单直流单脉动直流电强度变直流成分交流成分叠加形成脉动直流电变较稳中交流成分滤掉做滤波滤波电容滤波电感滤波等系统中直流电采电容滤波方式直流电压变更加稳调速更加精确电路图图
图12 滤波电路4
七AD转换
()芯片选型
够进行AD转换芯片中AD系列8位AD转换器ADC0809AD570AD670AD673AD7574等TLC系列TLC545等中较常ADC0809TLC545TLC545美国TEXAS仪器公司新推出种开关电容结构逐次逼式8位AD转换器具19模拟输入端ADC0809采样频率8位逐次逼原理进行模—数转换器件部8通道路开关根址码锁存译码信号选通8路模拟输入信号中进行AD转换具址锁存控制8路模拟开关应单+5V电源模拟量输入电压范围0V+5V应数字量输出00HFFH转换时间100μs须调零者调整满量程系统采ADC0809作AD转换芯片
(二) ADC0809引脚功
ADC080928引脚中IN0IN7接8路模拟量输入ALE址锁存允许接基准电源精度求太高情况供电电源作基准电源START芯片启动引脚脉降起动次新AD转换EOC转换结束信号单片机申请中断者供单片机查询OE输出允许端CLK时钟端DB0DB7数字量输出ADDAADDBADDC接址线选定8路输入中路引脚详见图
图13 ADC0809引脚图5
八系统软件部分设计
() PI 转速调节器原理图参数计算
图14 PI 转速调节器原理图5
典型II型系统参数选择方法 转速调节器参数电阻电容值关系
Kn Rn R0 Γn Rn Cn Ton 14 R0 * Con
参数求法：
电动机 P10KW U220V I55A n1000转分 电枢电阻R05欧姆 取滤波电路中Ro40千欧 Rn470千欧 Cn02uF Con1uF ：
Umax220V
Umin（22009）*05122V
Yi10 W1000转分
PKpRnRo117
IKp*TTi125
(二) 系统中部分程序设计
软件1程序1中断子程序1PI控制算法子程序组成
(三) 程序设计
程序程序循环程序思路先设定速度初始值初始值测速电路送值相较误差值然PI算法输出控制系数PWM发生电路改变波形占空进控制电机转速程序流程图图示软件1程序1中断子程序1PI控制算法子程序组成程序程序循环程序思路单片机P1口生数送PWM信号发生电路然PI算法输出控制系数PWM发生电路改变波形占空进控制电机转速
程序流程图图示：
图15 程序流程图5
(四) PI控制算法子程序设计
*PI控制算法子程序*
void PID_work()
{
negsum0possum0
if(BJ0)
{
possum+k1
temp[2]temp[2]+temp[0]}
else
{
negsum+k1
temp[2]temp[2]temp[0]
}
k3temp[2]10
if(possum>negsum)
{
k2possumnegsum 存储结果
CY0
temp[1]k3+k1 误差积累
{
if(CY1) 16位判断
UK0xfe
else
UKk1+k3
}
else
UK1
P3UK
}
九 系统调试
()软件调试
程序编写程中出现问题包括键盘扫描处理PWM信号发生电路控制单片机控制直流电机转动方等问题然问题研究长时间解决问题时候断老师学请教希通家块努力软件编写更完整系统功更完备天努力探索老师指导部分问题已解决程序实现应该实现功着急点点调试认真总结发现问题实编写中断处理程序时出现错误修改实现直流电机调速目总结次软件调试认识做软件调试基方法流程：
（1）认真检查源代码否文字语法错误
（2）逐段子程序进行设计找出错误出现部分重点排查
（3）找合适方法仔细检查程序分步调试直运行成功
(二) 系统仿真
仿真软件选择Proteus Proteus中画出系统电路图程序Keil C中调试通会生成hex扩展名文件系统够Proteus中成功进行仿真文件文件加载单片机仿真系统中验证否完成直流电机速度调节成功重新回软件调试步骤进行软件调试找出错误更正重新运行系统硬件仿真电路设计完全文设计方案进行仿真程中遇问题元件选择电路设计等元件选择方面芯片前学时候没遇寻找程中遇麻烦努力鉴互联网找资料逐渐掌握元件方法原理系统设计仿真提供良出基础外进行仿真时候常出现程序没错误仿真通情况部分原脚定义系统仿真问题出段时间努力仿真软件系统设计电路更深步认识系统成功奠定基础
十结
仿真软件选择Proteus Proteus中画出系统电路图程序Keil C中调试通会生成hex扩展名文件系统够Proteus中成功进行仿真文件文件加载单片机仿真系统中验证否完成直流电机速度调节成功重新回软件调试步骤进行软件调试找出错误更正重新运行系统硬件仿真电路设计完全文设计方案进行仿真程中遇问题元件选择电路设计等元件选择方面芯片前学时候没遇寻找程中遇麻烦努力鉴互联网找资料逐渐掌握元件方法原理系统设计仿真提供良出基础外
进行仿真时候常出现程序没错误仿真通情况部分原脚定义系统仿真问题出段时间努力仿真软件系统设计电路更深步认识系统成功奠定基础
文述直流电机闭环调速系统低价位单片微机8051核心通单片机实现电机调整种途径相硬件者硬件软件相结合方法实现电机进行调整采PWM软件方法实现调速程具更灵活性更低成够充分发挥单片机效简易速度控制系统实现提供种效途径软件方面采PLD算法确定闭环控制补偿量数字电路组成直流电机闭环调速系统试单片机直接产生PWM波形终效果理想少量硬件单片机压力减程序中充足时间进行闭环控制测控计算软件运行更合理4
致 谢
设计（文）工作指导老师XX精心指导悉心关怀完成学业设计（文）工作中倾注着指导老师XX辛勤汗水心血指导老师XX严谨治学态度渊博知识私奉献精神深受启迪尊敬导师身仅学扎实宽广专业知识学做道理指导老师XX致衷心感谢深深敬意
年学生活中许学院领导系领导老师热情关心帮助
日常学生活中舍友予帮助
感谢父母亲学业中莫鼓励关爱支持
关心帮助领导老师学朋友表示衷谢意
衷心感谢百忙中评阅设计参加答辩位老师
XXX
XXXX年X月X日
参考文献
[1]张友德等单片机原理应实验[M]复旦学出版社1992
[2]张毅刚彭喜源谭晓钧曲春波MCS－51单片机应设计[M]哈尔滨工业学出版社20011
[3]宋庆环卫国高志89C51单片机直流电动机调速系统中应[M]唐山学院20084
[4]陈 锟 危立辉基单片机直流电机调速器控制电路[J]中南民族学学报(然科学版)20039
[5]李维军 韩刚 李 晋基单片机软件实现直流电机PWM调速系统[J]维普资讯20079
程序设计实践[M]国防工业出版社20079
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XX职业技术学院
毕业项目
XXXXX 届
项目类：毕业设计_________ _ _____
项目名称：单片机直流电机调速系统设计
专业名称：机电体化
姓 名 ：XXX
班 级 ：XXX机电X班
指导教师：XX
XXXXX年X月X日
目 录
摘 3
Abstract4
总体设计概述5
()总体硬件电路设计5
(二)系统总体设计框图5
(三)8051单片机简介6
二PWM信号发生电路设计8
()PWM基原理8
(二)PWM信号发生电路设计8
(三)PWM发生电路芯片工作原理10
三功率放驱动电路设计11
()芯片IR2110性特点11
(二)IR2110引脚图功11
四电路设计12
()延时保护电路12
(二)电路12
(三)输出电压波形13
(四)系统总体电路图14
五测速发电机16
六滤波电路17
七AD转换18
()芯片选型18
(二)ADC0809引脚功18
八系统软件部分设计19
()PI 转速调节器原理图参数计算19
(二)系统中部分程序设计19
(三)程序设计19
(四)PI控制算法子程序设计20
九系统调试22
()软件调试22
(二)系统仿真22
十 23
致 谢24
参考文献25
摘
文研究利MCS51系列单片机控制PWM信号实现直流电机转速进行控制方法文章中采专门芯片组成PWM信号发生系统PWM信号原理产生方法通软件编程PWM信号占空进行调节控制输入信号波形等均作详细阐述外文中采芯片IR2110作直流电机正转调速功率放电路驱动模块延时电路相结合完成电路中直流电机控制外系统中测速发电机直流电机转速进行测量滤波电路测量值送AD转换器终作反馈值输入单片机进行PI运算实现直流电机速度控制软件方面文章中详细介绍PI运算程序初始化程序等编写思路具体程序实现
关键词： PWM信号测速发电机PI运算
Abstract
This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS51 singlechip computer to control the speed of a DC motor It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal In addition IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of DC motor What’s more tachogenerator is used in this system to measure the speed of DC motor The result of the measurement is sent to AD converter after passing the filtering circuit and finally the feedback single is stored in the singlechip computer and participates in a PI calculation As for the software this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it
Key wordsPWM signaltachogeneratorPI calculation
总体设计概述
()总体硬件电路设计
单片机直流电机调速简介：单片机直流调速系统实现直流电动机滑调速PWM通控制固定电压直流电源开关频率改变负载两端电压进达控制求种电压调整方法PWM驱动控制调整系统中固定频率接通断开电源根需改变周期接通断开时间长短通改变直流电机电枢电压占空改变均电压控制电动机转速PWM称开关驱动装置系统89C51单片机核心通单片机控制C语言编程实现直流电机滑调速
系统控制方案分析：直流电机调速系统单片机系统托根PWM调速基原理直流电机电枢电压占空改变均电压控制电动机转速实现直流电动机滑调速通单片机控制速度变化文研究直流电机调速系统硬件软件两部分组成硬件部分前提整系统执行基础软件提供程序运行台软件部分硬件端口体现信号加采集分析处理终实现控制器实现项功达控制器动电机速度效控制1
(二)系统总体设计框图
系统采89C51控制输出数PWM信号发生电路产生PWM信号送直流电机直流电机通测速电路滤波电路AD转换电路交数重新送回单片机进行PI运算实现电机速度转控制达直流电机调速目
控芯片
PWM信号产生放
直流电机
测速
发电机
滤波
电路
AD
转换
图1 系统总体设计图
（三）8051单片机简介
1．8051单片机基组成
8051单片机CPU8部件组成通片单总线连接基结构然通CPU加外围芯片结构模式功单元控制采特殊功寄存器集中控制方法基组成图示：
图2 8051基结构图1
2．CPU部分部件作功介绍
中央处理器CPU：单片机核心完成运算控制功
部数存储器：8051芯片中256RAM单元作存储器前128单元址00H—7FH通常说部数存储器指前128单元简称部RAM
部程序存储器：8051芯片部4K单元存储程序原始数表格简称部ROM
定时器：8051片216位定时器实现定时者计数功定时计数结果计算机进行控制
中断控制系统：该芯片5中断源外部中断2定时计数中断2串行中断1
3．8051单片机引脚图
图3 8051单片机引脚图1
二PWM信号发生电路设计
()PWM基原理
PWM（脉宽度调制）通控制固定电压直流电源开关频率改变负载两端电压达控制求种电压调整方法PWM应许方面：电机调速温度控制压力控制等等
PWM驱动控制调整系统中固定频率接通断开电源根需改变周期接通断开时间长短通改变直流电机电枢电压占空达改变均电压目控制电动机转速正PWM称开关驱动装置图
图4 PWM方波
设电机始终接通电源时电机转速Vmax设占空D t1 T电机均速度Va Vmax * D中Va指电机均速度Vmax 指电机全通电时速度D t1 T指占空
面公式见改变占空D t1 T时电机均速度Vd达调速目严格说均速度Vd 占空D非严格线性关系般应中似成线性关系
(二)PWM信号发生电路设计
图5 PWM信号发生电路1
PWM波具PWM输出单片机通编程产生采PWM专芯片实现PWM波频率太高时直流电机驱动功率求太高频率太低时产生电磁噪声较实际应中PWM波频率18KHz左右时效果系统采两片4位数值较器4585片12位串行计数器4040组成PWM信号发生电路
两片数值较器4585图U2U3A组接12位串行4040计数输出端Q2—Q9U2U3B组接单片机P1端口改变P1端口输出值PWM信号占空发生变化进行调速控制
12位串行计数器4040计数输入端CLK接单片机C51晶振振荡输出XTAL2计数器40408脉输出Q2—Q9加1计数值者等单片机P1端口输出值X时图中U2（A>B）输出端保持低电计数值单片机P1端口输出值X时图中U2（A>B）输出端高电着计数值增加Q2—Q9全1变全0时图中U2（A>B）输出端变低电样U2（A>B）端PWM信号占空（255 X 255）*100改变X数值相应改变PWM信号占空进行直流电机转速控制
方法时单片机需根调整量输出X值PWM信号三片通数字电路生成样软件简化时利单片机系统正常工作单片机电复位时P1端口输出全1数值较器4585B组P1端口相连升速时P0端口输出X定规律减少降速时定规律增
(三)PWM发生电路芯片工作原理
1．数较器
具数较功芯片74LS682874LS6838等8位数值较器4位数值较器4585等PWM发生电路通两片4位数值较器4585实现PWM信号产生选4585作信号发生电路芯片4585引脚图：
图6 4585引脚图1
2．串行计数器
系统PWM信号发生电路中片串行计数器串行计数功芯片40244040等具相电路结构逻辑功40247位二进制串行计数器芯片404012位二进制串行计数器计数器位触发器计数器时钟降进行计数CR高电时计数器进行清零时钟输入端施密特触发器脉升降时间没限制输入输出均缓系统4040作串行计数器芯片4040引脚图图
图7 4040引脚图1
三功率放驱动电路设计
()芯片IR2110性特点
IR2110美国国际整流器公司利身独高压集成电路闩锁CMOS技术1990年前开发投放市场IR2110种双通道高压高速功率器件栅极驱动单片式集成驱动器驱动高压侧低压侧MOSFETIGBT需绝部分功集成高性封装外接少分立元件提供极快功耗特点输入逻辑信号转换成相低阻输出驱动信号驱动桥臂两路输出驱动力强响应速度快工作电压较高达600V设欠压封锁成低易调试高压侧驱动采外部举电容电驱动电路相设计减少驱动变压器电容数目MOSFETIGBT驱动电路设计简化实现MOSFETIGBT优驱动具快速完整保护功时IR2110研制成功投入应极提高控制系统性降低产品成减少体积
(二) IR2110引脚图功
IR2110输入逻辑信号转换成相低阻输出驱动信号驱动桥臂两路输出驱动力强响应速度快工作电压较高目前功率放驱动电路中驱动芯片结构较简单芯片引脚图示：
图8 IR2110引脚图1
四电路设计
()延时保护电路
利IR2110芯片完善设计实现延时保护电路
IR2110身输入两通道信号间产生合适延时保证加驱动逆变桥中桥臂两功率MOS器件驱动信号间互琐时间间隔防止驱动逆变桥中两功率MOS器件时导通发生直流电源直通路危险
(二)电路
面原理出产生高压侧门极驱动电压前提低压侧必须开关动作高压侧截止期间低压侧必须导通够举电容提供充电通路电路中Q1Q4者Q2Q3持续间断导通采取双PWM信号控制直流电机正转速度
IC1HIN端IC2LIN端相连IC1LIN端IC2HIN端相连样两片芯片输出信号恰相反
HIN高电期间Q1Q4导通直流电机加正工作电压具体操作步骤：
IC1LO低电HO高电时候Q2截止C1电压VBIC部电路HO端加Q1栅极Q1导通理时IC2HO低电LO高电Q3截止C3电压VBIC部电路HO端加Q4栅极Q4导通
电源Q1电动机正极整直流电机通Q4达零电位完成整回路时直流电机正转
HIN低电期间LIN端输入高电Q2Q3导通直流电机加反工作电压具体操作步骤：
IC1LO高电HO低电时候Q2导通Q1截止时Q2漏极零电Vcc通D1C1充电Q1次导通作准备理知IC2HO高电LO低电Q3导通Q4截止Q3漏极零电时Vcc通D2C3充电Q4次导通作准备
电源Q3电动机负极整直流电机通Q2达零电位完成整回路时直流电机反转
电枢工作电压双极性矩形脉波形存着机械惯性缘电动机转转速矩形脉电压均值决定
设PWM波周期THIN高电时间t1里忽略死区时间LIN高电时间Tt1HIN信号占空Dt1T设电源电压V电枢电压均值：
Vout [ t1 ( T t1 ) ] V T
( 2 t1 – T ) V T
( 2D – 1 )V
定义负载电压系数λλ Vout V λ 2D – 1 T常数时改变HIN高电时间t1改变占空D达改变Vout目D0—1间变化λ±1间变化果联系改变λ便实现电机正级调速
λ05时Vout0时电机转速0
05<λ<1时Vout正电机正转
λ1时VoutV电机正转全速运行
图9 系统电路2
(三)输出电压波形
系统电路单片机控制PWM信号产生电路送PWM信号功率放电路形成输出电压波形图图示：
图10 输出电压波形2
(四)系统总体电路图
直流电机调速系统总体电路设计单片机产生控制PWM信号发生电路产生PWM信号数控制直流电机调速电路电机进行调速
图11 系统总休电路图3
五测速发电机
测速发电机种测量转速微型发电机输入机械转速变换电压信号输出求输出电压信号转速成正分直流交流两种绕组磁路精确设计输出电动势E转速n成线性关系Ekn中k常数改变旋转方时输出电动势极性相应改变
测机构测速发电机轴连接时检测出输出电动势获测机构转速测速发电机称速度传感器测速发电机广泛应种速度者位置控制系统动控制系统中作检测速度元件调节电动机转速者通反馈提高系统稳定性精度
六滤波电路
整流单直流单脉动直流电强度变直流成分交流成分叠加形成脉动直流电变较稳中交流成分滤掉做滤波滤波电容滤波电感滤波等系统中直流电采电容滤波方式直流电压变更加稳调速更加精确电路图图
图12 滤波电路4
七AD转换
()芯片选型
够进行AD转换芯片中AD系列8位AD转换器ADC0809AD570AD670AD673AD7574等TLC系列TLC545等中较常ADC0809TLC545TLC545美国TEXAS仪器公司新推出种开关电容结构逐次逼式8位AD转换器具19模拟输入端ADC0809采样频率8位逐次逼原理进行模—数转换器件部8通道路开关根址码锁存译码信号选通8路模拟输入信号中进行AD转换具址锁存控制8路模拟开关应单+5V电源模拟量输入电压范围0V+5V应数字量输出00HFFH转换时间100μs须调零者调整满量程系统采ADC0809作AD转换芯片
(二) ADC0809引脚功
ADC080928引脚中IN0IN7接8路模拟量输入ALE址锁存允许接基准电源精度求太高情况供电电源作基准电源START芯片启动引脚脉降起动次新AD转换EOC转换结束信号单片机申请中断者供单片机查询OE输出允许端CLK时钟端DB0DB7数字量输出ADDAADDBADDC接址线选定8路输入中路引脚详见图
图13 ADC0809引脚图5
八系统软件部分设计
() PI 转速调节器原理图参数计算
图14 PI 转速调节器原理图5
典型II型系统参数选择方法 转速调节器参数电阻电容值关系
Kn Rn R0 Γn Rn Cn Ton 14 R0 * Con
参数求法：
电动机 P10KW U220V I55A n1000转分 电枢电阻R05欧姆 取滤波电路中Ro40千欧 Rn470千欧 Cn02uF Con1uF ：
Umax220V
Umin（22009）*05122V
Yi10 W1000转分
PKpRnRo117
IKp*TTi125
(二) 系统中部分程序设计
软件1程序1中断子程序1PI控制算法子程序组成
(三) 程序设计
程序程序循环程序思路先设定速度初始值初始值测速电路送值相较误差值然PI算法输出控制系数PWM发生电路改变波形占空进控制电机转速程序流程图图示软件1程序1中断子程序1PI控制算法子程序组成程序程序循环程序思路单片机P1口生数送PWM信号发生电路然PI算法输出控制系数PWM发生电路改变波形占空进控制电机转速
程序流程图图示：
图15 程序流程图5
(四) PI控制算法子程序设计
*PI控制算法子程序*
void PID_work()
{
negsum0possum0
if(BJ0)
{
possum+k1
temp[2]temp[2]+temp[0]}
else
{
negsum+k1
temp[2]temp[2]temp[0]
}
k3temp[2]10
if(possum>negsum)
{
k2possumnegsum 存储结果
CY0
temp[1]k3+k1 误差积累
{
if(CY1) 16位判断
UK0xfe
else
UKk1+k3
}
else
UK1
P3UK
}
九 系统调试
()软件调试
程序编写程中出现问题包括键盘扫描处理PWM信号发生电路控制单片机控制直流电机转动方等问题然问题研究长时间解决问题时候断老师学请教希通家块努力软件编写更完整系统功更完备天努力探索老师指导部分问题已解决程序实现应该实现功着急点点调试认真总结发现问题实编写中断处理程序时出现错误修改实现直流电机调速目总结次软件调试认识做软件调试基方法流程：
（1）认真检查源代码否文字语法错误
（2）逐段子程序进行设计找出错误出现部分重点排查
（3）找合适方法仔细检查程序分步调试直运行成功
(二) 系统仿真
仿真软件选择Proteus Proteus中画出系统电路图程序Keil C中调试通会生成hex扩展名文件系统够Proteus中成功进行仿真文件文件加载单片机仿真系统中验证否完成直流电机速度调节成功重新回软件调试步骤进行软件调试找出错误更正重新运行系统硬件仿真电路设计完全文设计方案进行仿真程中遇问题元件选择电路设计等元件选择方面芯片前学时候没遇寻找程中遇麻烦努力鉴互联网找资料逐渐掌握元件方法原理系统设计仿真提供良出基础外进行仿真时候常出现程序没错误仿真通情况部分原脚定义系统仿真问题出段时间努力仿真软件系统设计电路更深步认识系统成功奠定基础
十结
仿真软件选择Proteus Proteus中画出系统电路图程序Keil C中调试通会生成hex扩展名文件系统够Proteus中成功进行仿真文件文件加载单片机仿真系统中验证否完成直流电机速度调节成功重新回软件调试步骤进行软件调试找出错误更正重新运行系统硬件仿真电路设计完全文设计方案进行仿真程中遇问题元件选择电路设计等元件选择方面芯片前学时候没遇寻找程中遇麻烦努力鉴互联网找资料逐渐掌握元件方法原理系统设计仿真提供良出基础外
进行仿真时候常出现程序没错误仿真通情况部分原脚定义系统仿真问题出段时间努力仿真软件系统设计电路更深步认识系统成功奠定基础
文述直流电机闭环调速系统低价位单片微机8051核心通单片机实现电机调整种途径相硬件者硬件软件相结合方法实现电机进行调整采PWM软件方法实现调速程具更灵活性更低成够充分发挥单片机效简易速度控制系统实现提供种效途径软件方面采PLD算法确定闭环控制补偿量数字电路组成直流电机闭环调速系统试单片机直接产生PWM波形终效果理想少量硬件单片机压力减程序中充足时间进行闭环控制测控计算软件运行更合理4
致 谢
设计（文）工作指导老师XX精心指导悉心关怀完成学业设计（文）工作中倾注着指导老师XX辛勤汗水心血指导老师XX严谨治学态度渊博知识私奉献精神深受启迪尊敬导师身仅学扎实宽广专业知识学做道理指导老师XX致衷心感谢深深敬意
年学生活中许学院领导系领导老师热情关心帮助
日常学生活中舍友予帮助
感谢父母亲学业中莫鼓励关爱支持
关心帮助领导老师学朋友表示衷谢意
衷心感谢百忙中评阅设计参加答辩位老师
XXX
XXXX年X月X日
参考文献
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