文档介绍：红外线控制步进电机的毕业设计说明书
1 设计说明
直流电机概述[18]
在电气时代的今天,电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用。无论是在工农业生产、交通运输、国防、航空航天中,还是日常生活的家用电器中,都大量地使用着各种各样的电动机。据资料统计,现在有90%以上的动力源来自于电动机,我国生产的电能大约有60%用于电动机。电动机与人们的生活息息相关,密不可分。而直流电动机是最早出现的电动机,也是最早能实现调速的电动机。长期以来,直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,较高的效率,优异的动态特性;尽管近年来不断受到其他电动机(如交流变频电动机、步进电动机等)的挑战,但到目前为止,它仍然是大多数调速控制电动机的最优先选择。
近年来,直流电动机的结构和控制方式都发生了很大变化。随着计算机进入控制领域,以及新型的电力电子功率元器件的不断出现,使采用全控型的开关功率元件进行脉冲调制(PWM)控制方式已成为绝对主流。这种控制方式很容易在单片机控制中实现,从而为直流电动机控制数字化提供了契机。
图1是一个最简单的直流电动机模型。在一对静止的磁极N和S之间,装设一个可以绕Z-Z'轴而转动的圆柱形铁芯,在它上面装有矩形的线圈abcd。这个转动的部分通常叫做电枢。线圈的两端a和d分别接到叫做换向片的两个半圆形铜环1和2上。换向片1和2之间是彼此绝缘的,它们和电枢装在同一根轴上,可随电枢一起转动。A和B是两个固定不动的碳质电刷,它们和换向片之间是滑动接触的。来自直流电源的电流就是通过电刷和换向片流到电枢的线圈里。

图1:直流电动机模型
当电刷A和B分别与直流电源的正极和负极接通时,电流从电刷A流入,而从电刷B流出。这时线圈中的电流方向是从a流向b,再从c流向d。我们知道,载流导体在磁场中要受到电磁力,其方向由左手定则来决定。
当电枢转到使线圈的ab边从N极下面进入S极,而cd边从S极下面进入N极时,与线圈a端联接的换向片1跟电刷B接触,而与线圈d端联接的换向片2跟电刷A接触,如图2(b)所示。这样,线圈内的电流方向变为从d流向c,再从b流向a,从而保持在N极下面的导体中的电流方向不变。因此转矩的方向也不改变,电枢仍然按照原来的反时针方向继续旋转。由此可以看出,换向片和电刷在直流电机中起着改换电枢线圈中电流方向的作用。
图2:换向器在直流电机中的作用
系统工作过程
图3为系统原理总框图,总体方案确定后,经过一段时间的设计流程,流程图如图4所示:
搜索资料
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原理分析
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应用Protel制作原理图
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将原理图转换成PCB
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装配元件,进行焊接,完成实物
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应用KEIL C51编写程序,进行调试
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完成设计目标
图3:系统设计流程
系统的连接情况:ST89C52单片机的P0口连接数码管的a-h、-,,、系统的工作工作:
(1)按加速控制键,电机转速加快。
(2)按减速控制键,电机转速减慢。
系统资源
单片机直流电机调速系统资源主要包括硬件资源和软件资源,分别介绍如下。
:
(1)PWM波形整形电路。
(2)LCD1602显示电路。
(3)PWM功率放大电路。
:
(1)主程序。
(2)2个中断子程序。
(3)显示子程序。
2 系统芯片选择
ST89C52单片机
单片机的现状及发展趋势[14]
单片机诞生于20世纪70年代,所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元(Center Processing Unit,也即常称的CPU)和数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM)及其他I/O通信口集成在一块芯片上,构成一个最小的计算机系统,而现代的单片机则加上了中断单元,定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路,使得单片机的功能越来越强大,应用更广泛。
纵观我们现在生活的各个领域,从导弹的导航装置,到飞机上各种仪表的控制,从计算机的网络通讯与数据传输,到工业自动化过程的实时控制和数据处理,以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等,这些都离不开单片机。以前没有单片机时,这些东西也能做,但是只能使用复杂的模拟电路,然而这样做出来的产品不仅体积大,而且成本高,并且由于长期使用,元器件不断老化,控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后,我们就将控制这些东西变为智能化了,我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路,核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了,成本也降低了,长期使用也不会担心精度达不到了。所以