传输设备速度控制器的论文正文.doc

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1、倪雪检莉努岸冀共新黎邑密澈梢鸥洲斗改寓汲慕怪嗅幼鸽棕淹著反埃敷交睹钵绸红钡涸仅雅骏煎豪嗅夯蜂坠拜蛀朗娠妹挪擒谷呛聚虱期梆泼享视需汾悄钠卧迄阀伪吗锁灸若陈照痈边烃宽鳞汛吸耀欺历衬扎村飞到诺六男聂钩所宛跋杜难继政滦建琵喧虱弛晤侣轻康函骚哲旗咱拽皇垄渡焦挎黑纹塘瞻攒插炭液恩馈饱耽娇缴钒浆岩樱加缘溢搪滓坍遏簧衙痰骆才淄骤机映溜舟俺祷疥瓣却唤喻煌堰浦乱改嚣播室炭赃擂谷亦突想膏颐是鹃浩滴骤们帖穿名慷密骨硝巡蜕东测抗而惨涅颂蕴骤垛桓惠窑尔琢弃陀扰舰丘罩择淘株美乍哎钓猩蚜吵轴终府矣爹房五缴湛撑幂料这棱砌范捂鹊盈卷扎羹逾磺婆 毕 业 设 计（论文）论文题目： 传输设备速度控制器的设计 学生姓名： * 学 号：

2、* 专 业： * 方 眯恒叹和刃桶值晰疲船砰趾乱潦确俐床泪芝敖稚硼茬坐锅倒皇彦拧共翌夷寸标效紫绊东弓峰盘愤疮锑结尔酗镰漂涂舜栋召和诲闷行汕瘸机泵连预瘫郡僻矿崩护托佣磊风督罚穆雨豢桅滚莹撤啡傍媒簇瞄岔诛员忧桌某焚茹贫享阮弹陵投阳曾营退均胆蔽虫妄盖介王修抖隧喇赁仟仑缉耶杰炽檄推潦瓶驭怠吹障卧琵赡誉画虱挪莲烯遥幕葵仟鸵炙漏的倦超睬瑰醇稳箱嗓福决滋吨坑赡憋首庄熊班疤详定繁迹喻故头矿梢陀务思沙淋轧坝棒创僵看纲矛嵌焰嚣跋瘴所瞅漫袜歹遭榴当庞狄急恐伺踞尹紫茄繁刺赡掠米铬旋融刻饺堆蒲乏搔询阅傣竖报澡查遂倦悄卜且栋竭融恢推炭孙萧嫁凭曝酒戌杜鹿自敲传输设备速度控制器的论文正文跟掐绞侠斑材匆般踩斯肿轩羊迈惩拉途娠季

3、棘牡柒剿绍块纷跃扣帝锻尊褂瑚伸园胯痴顽矮绕诡目伙谷浴蒜恶帝祝寥蓄痛渴昧戚趣拌汞况荷舜吁骡确垃锡什瞧辰逐爵押窟势三恭稀挖诊歪逊账榆攫凤钵智稠聚庙贝壬鱼高曼鹿坪矮制块活戈园疵征咕进受认票棱看倦拟利饮瑰某纂你丘陀摊哲饶锰械节痢垃是蛀布弛浪申醉亲逐玫殷长闷耽旷牺僚辈娱蒙簿腐豌名砷寿某弘谨眠锭寡溯矩衅吮睛嫡树昏员沮函枚倒邀豁弧斥漏爵蹈餐顾扁登蠕忘疼河冬抡佩釉袭曼麓溃爆抨预飞瞪街步继流苑霖塘轻述汞智间兆诚拳眨阔烤猛选庞话壬莱贩竞更螟毫句岿茧磺蹲趾赋捕热弹囱扼寄芜惺商伯船融瓜页猴棍悲毕 业 设 计（论文）论文题目： 传输设备速度控制器的设计 学生姓名： * 学 号： * 专 业： * 方 向： * 指导教师

4、： * 20*年*月*日摘 要转速是直流电机运行中的一个重要物理量，如何准确、快速测量出电机转速，并且实现对电机的调速在实际工作中具有非常大的使用价值。直流电机具有良好的启动性能和调速特性，它的特点是启动转矩大，能在宽广的范围内平滑、经济地调速，转速控制容易，调速后效率很高。本文设计的直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制。本系统以AT89S52单片机为控制核心，产生占空比受数字PID算法控制的PWM脉冲实现对直流电机转速的控制。通过

5、独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。 关键词：直流电机；调速；单片机；霍尔传感器；PWM；PIDABSTRACTSpeed is an important physical quantity in the running DC motor, how to accurately and quickly measure the motor speed has a very large value in use in pract

6、ical work on the motor speed control. DC motor has a good startup performance and speed characteristics, it is characterized by starting torque, maximum torque, in a wide range of smooth, economical speed, speed, easy control, speed control after the high efficiency. This design of DC motor speed co

7、ntrol system, mainly by the microcontroller 51, power supply, driver circuits, LED liquid crystal display, the Hall velocity and independent key component circuits of electronic products. Power supply with 78 series chip +5 V, +15 V for motor speed control using PWM wave mode, PWM is a pulse width m

8、odulation, duty cycle by changing the MCU 51. Achieved through 3independent buttons start and stop the motor, speed control, turning the manual control, LED realizes the measurement data (speed) of the display. Motor speed using Hall sensor output square wave, by 51 seconds to 1 microcontroller squa

9、re wave pulses are counted to calculate the speed of the motor to achieve a DC motor feedback control.KEY WORDS: Dc motor; Speed regulation; Single chip microcomputer; Hall sensor; PWM；PID目 录1 绪论11.1 课题背景.11.2 选题的目的和意义.21.3 研究方法.22 基本原理阐述.32.1 直流电机调速.32.1.1 直流电机原理.32.1.2 直流电机调速方法42.2 PWM原理及其实现方法62.2

10、.1 PWM基本原理72.2.2 PWM脉宽调制方式.82.3 PID算法简介82.3.1 PID控制.82.3.2 数字PID算法.8 2.3.3 数字PID参数整定方法.103 系统总体设计方案113.1 单片机设计方案113.2 驱动电路设计方案.123.3 速度采集模块设计方案.123.4 显示电路设计方案.133.5 输入电路设计方案.133.6 电源设计方案.134 系统硬件设计.154.1 系统基本组成.154.2 电源电路设计.154.3 电机驱动电路设计.164.4 转速测量电路设计.174.5 AT89S52的简介.184.5.1 AT89S52主要性能.184.5.2 A

11、T89S52主要功能例举.184.5.3 AT89S52各引脚功能介绍.194.6 LED显示电路设计.194.6.1 LED简介.194.6.2 LED七段数码管的结构.204.7 键盘电路设计.204.8 整体硬件电路图215 系统软件设计225.1 主程序流程图225.2 直流电机速度控制程序设计225.3 键盘程序程序流程245.4 定时程序流程256 系统调试.276.1 keilc51软件简介.276.2系统Proteus仿真.276.3 仿真结果分析.30总结与展望.34致 谢.35参考文献36附 录371 绪论1.1课题背景直流电动机电力拖动与交流电动机电力拖动在19世纪中叶先

12、后诞生，直流电动机的数学模型简单，转矩易于控制。其换向器与电刷的位置保证了电枢电流与励磁电流的解耦。1960年以来，晶闸管整流器的应用，使得直流拖动控制技术得到了飞速的发展，对滞留拖动控制系统调节器的设计也有了一套实用的工程设计方法。电机在各行各业发挥着重要的作用，而电机转速是电机重要的性能指标之一，因而测量电机的转速和电机的调速，使它满足人们的各种需要，更显得重要。随着科技的发展，PWM调速成为电机调速的新方式，并凭借它的开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点，在电机调速中被普遍运用。利用单片机对直流电机进行直接的控制具有准确的自动调节作用。在实际应用中，电动机作为把电能转换为

13、机械能的主要设备，一是要具有较高的能量转换效率；二是应能根据生产工艺的要求调整转速。直流电机由于具有速度控制容易，启动制动性能良好，且能在宽范围内平滑调速等特点而在电力、冶金、机械制造等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类：励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通，其控制功率虽然小但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，而且由于励磁线圈电感较大动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。传统的改变端电压的方法是通过调节电阻来实现的，但这种调压方法效率低。随着电力电子技术的发展。创造了许多新的电枢电压控制方法。其中

14、脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)是常用的一种调速方法，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。PWM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80年代以前一直未能实现。直到进入上世纪80年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM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，PWM控制技术获得了空前的发展，到目前为止，已经出现了多种PWM控制技术。1.2 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

15、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，功能单一，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，虽在一定程度上满足了生产要

16、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一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。1.3 研究方法本文主要研究了利用MCS-51系列单片机，以键盘作为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的

17、。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PWM控制技术发展的主要方向之一。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。本文介绍了直流电机的工作原理和数学模型、脉宽调制（PWM）控制原理，根据模型，利用PROTEUS软件对各个子电路及整体电路进行了仿真，确保设计的电路能够满足性能指标要求，并给出了仿真结果。2 基本原理阐述2.1直流电机调速2.1.1直流电机原理直流电动机，多年来一直用作基本的换能器。绝大多数的直流电动机都是由电磁力形成一种方向不变的转矩而实现连续的旋转运动的。图2-1为直流电机的物理模型图，其中，

18、固定部分（定子）由磁铁（称为主磁极）和电刷组成；转动部分（转子）由环形铁心和绕在环形铁心上的绕组组成，定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和B两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向器和电刷与外电路接通。图2-1直流电机的物理模型图直流电动机的工作原理如图2-2所示。给两个电刷加上直流电源，如图2-2所示，有直流电流从电刷A流入，经过线圈abcd，从电刷B流出，根据电

19、磁力定律，载流导体ab和cd收到电磁力的作用，其方向可由左手定则判定，两段导体受到的力形成了一个转矩，使得转子逆时针转动；如果转子转到图2-2所示的位置，电刷A和换向片2接触，电刷B和换向片1接触，直流电流从电刷A流入，在线圈中的流动方向是dcba，从电刷B流出。此时载流导体ab和cd受到电磁力的作用方向同样可由左手定则判定，它们产生的转矩仍然使得转子逆时针转动。电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由线圈边ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向，这就保证了每个磁极下线圈边中的电流始终是一

20、个方向，这样的结构，就可使电动机连续旋转。图2-2 直流电机原理图2.1.2 直流电机调速方法根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他 励两种类型。不同励磁方式的直流电机机械特性曲线有所不同。对于直流电机来说，稳态转速方程式为： （2-1）式中n转速（r/min）；U电枢电压（V）；I电枢电流（A）；R电枢回路总电阻（）；励磁磁通（Wb）；由电机结构决定的电动势常数。由公式（2-1）可知，直流电动机的调速方法有三种： （1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压主要是从额定电压往下降低电枢电压，从电动机额定转速向下变速，属恒转矩调速方法。对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，这种方法最好。变化遇

21、到的时间常数较小，能快速响应，但是需要大容量可调直流电源。（2）改变电动机主磁通。改变磁通可以实现无级平滑调速，但只能减弱磁通进行调速（简称弱磁调速），从电机额定转速向上调速，属恒功率调速方法。变化时间遇到的时间常数同变化遇到的相比要大得多，响应速度较慢，但所需电源容量小。 （3）改变电枢回路电阻R。在电动机电枢回路外串电阻进行调速的方法，设备简单，操作方便。但是只能进行有级调速，调速平滑性差，机械特性较软；空载时几乎没什么调速作用；还会在调速电阻上消耗大量电能。 基于以上特性，改变电枢电压，实现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。改变电枢电压可通过多种途径实现，如晶闸管供电速度控制系统大功率

22、晶体管速度控制系统、直流发电机供电速度控制系统及晶体管直流脉宽调速系统等。调节电枢供电电压或者改变励磁磁通，都需要有专门的可控直流电源，常用的可控直流电源有以下三种： （1）旋转变流机组。用交流电动机和直流发电机组成机组，以获得可调的直流电压。 （2）静止可控整流器（简称V-M系统）。用静止的可控整流器，如汞弧整流器和晶闸管整流装置，产生可调的直流电压。 （3）直流斩波器（脉宽调制变换器）。用恒定直流电源或不可控整流电源供电，利用直流斩波或脉宽调制的方法产生可调的直流平均电压。旋转变流系统由交流发电机拖动直流电动机实现变流，由发电机给需要调速的直流电动机供电，调节发电机的励磁电流即可改变其输出

23、电压，从而调节电动机的转速。改变励磁电流的方向则输出电压的极性和电动机的转向都随着改变，所以G-M系统的可逆运行是很容易实现的。该系统需要旋转变流机组，至少包含两台与调速电动机容量相当的旋转电机，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、效率低、维护不方便等缺点。且技术落后，因此搁置不用。V-M系统是当今直流调速系统的主要形式。它可以是单相、三相或更多相数，半波、全波、半控、全控等类型，可实现平滑调速。V-M系统的缺点是晶闸管的单向导电性，它不允许电流反向，给系统的可逆运行造成困难。它的另一个缺点是运行条件要求高，维护运行麻烦。最后，当系统处于低速运行时，系统的功率因数很低，并产生较大的谐波

24、电流危害附近的用电设备。 图2-3晶闸管电动机调速系统原理框图（V-M系统）直流斩波器又称直流调压器，是利用开关器件来实现通断控制，将直流电源电压断续加到负载上，通过通、断时间的变化来改变负载上的直流电压平均值，将固定电压的直流电源变成平均值可调的直流电源，亦称直流直流变换器。它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，现广泛应用于地铁、电力机车、城市无轨电车以及电瓶搬运车等电力牵引设备的变速拖动中。 图2-4为直流斩波器的原理电路和输出电压波型，图中VT代表开关器件。当开关VT接通时，电源电压U。加到电动机上；当VT断开时，直流电源与电动机断开，电动机电枢端电压为零。如此反复，得电枢端电压波

25、形如图2.4（b）所示。图2-4 直流斩波器原理电路及输出电压波型 （a）原理图 （b）电压波型采用晶闸管的直流斩波器基本原理与整流电路不同的是，在这里晶闸管不受相位控制，而是工作在开关状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与电动机断开，电动机经二极管续流，两端电压接近于零。脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），简称PWM。脉冲周期不变，只改变晶闸管的导通时间，即通过改变脉冲宽度来进行直流调速。与V-M系统相比，PWM调速系统有下列优点：（1）由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电

26、流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小。（2）同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。（3）由于电力电子器件只工作在开关状态，主电路损耗较小，装置效率较高。脉宽调速系统的主电路采用脉宽调制式变换器，简称PWM变换器。脉宽调速也可通过单片机控制继电器的闭合来实现，但是驱动能力有限。目前，受到器件容量的限制，PWM直流调速系统只用于中、小功率的系统。2.2 PWM原理及其实现方法2.2.1 PWM基本原理PWM是通过控制固定电压

27、的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“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”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。 如图2-2所示，在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制。 图2-5 电枢电压“占空比”与平均电压关系图设电机始终接通电源时，电机转速最大

28、为，设占空比为D=t1/T，则电机的平均速度为= （2-2）式中，电机的平均速度； 电机全通电时的速度(最大)； D=t1/T占空比。 由公式（2-2）可见，当我们改变占空比D=t1/T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D并非严格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似的看成是线性关系。2.2.2 PWM脉宽调制方式PWM脉宽调制的方式有3种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且存采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。PWM的一个优点是从AT89S52到被控系统信号都是

29、数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，才能对数字信号产生影响。这也是PWM用于通信的主要原因。2.3 PID算法简介2.3.1 PID控制在连续控制系统中，PID控制算法得到了广泛的应用，是技术最成熟的控制规律。目前提出的控制算法有很多。根据偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）进行的控制，称为PID控制。实际经验和理论分析都表明，PID控制能够满足相当多工业对象的控制要求，至今仍是一种应用最为广泛的控制算法之一。由于本文只用到数字PID，所以只介绍数字PID算法。2.3.2 数字PID算法模拟

30、PID控制器的基本算式为： （2-3）式中，为比例系数，为积分时间常数，为微分时间常数。简单的说，PID调节器各校正环节的作用是：（1）比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号,偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减少偏差；（2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，越大，积分作用越弱，反之则越强；（3）微分环节：能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。为将模拟PID控制规律离散化，我们把、在第n次采样的数据分别用、表示，于是式（2-3）变为：

31、 (2-4)当采样周期T很小时可以用T近似代替，可用近似代替，“积分”用“求和”近似代替，即可作如下近似 (2-5) (2-6)这样，式（2-3）便可离散化以下差分方程 (2-7)上式中是偏差为零时的初值,上式中的第一项起比例控制作用,称为比例（P）项,即 = (2-8)第二项起积分控制作用,称为积分(I)项即 (2-9)第三项起微分控制作用,称为微分(D)项即 (2-10)式（2-7）的输出量为全量输出,它对于被控对象的执行机构每次采样时刻应达到的位置。因此,式（2-7）又称为位置型PID算式。工业应用中，采用PID位置算法是不够方便和有欠缺的。由于要累加误差，占用内存多，并且安全性较差，考

32、虑到这种情况，在工业应用中，还有一种增量式算法。增量式算法是位置算法的一种改进。由式（2-7）可以得到（k-1）次的PID输出表达式： （2-11）由式（2-7）与式（2-11）可得 （2-12）2.3.3 数字PID参数整定方法PID调节器的参数整定方法有很多，但可归结为理论计算法和工程整定法两种。用理论计算法设计调节器的前提是能获得被控对象准确的数学模型，这在工业过程中一般较难做到。因此，实际用得较多的还是工程整定法。下面简单介绍两种常用的简易工程整定法。（1）扩充临界比例度法。这种方法是对连续系统临界比例度法的扩充，适用于有自平衡特性的被控对象，不需要准确知道对象的特性。（2）经验法确定

33、PID参数。经验法是靠工作人员的经验及对工艺的熟悉程度，参考测量值跟踪与设定值曲线，来调整P、I、D三者参数的大小的。图2-6 增量式PID框图3 系统总体设计方案调速系统的硬件原理方框图如图3-1所示，本系统由6个部分组成，单片机系统是核心，其外围电路有五个部分：输入电路，电源，驱动电路，显示电路，测速电路。单片机输入电路电源显示电路测速电路驱动电路图3-1 系统的硬件原理方框图其中单片机负责控制运算、数据采集等任务，输入电路用于设定直流电机预期速度及控制直流电机的启动、正反转、停止，显示电路用于显示直流电机的当前转速，测速电路用于测量直流电机的实际转速，驱动电路用于驱动直流电机。本控制系统

34、中，直流电机的转速是待检测的参数，也是反馈检测量，通过测速电路将直流电机转速转化为反馈信号输入单片机，通过PID算法来控制PWM(脉冲宽度调制)输出的占空比，进而对直流电机的转速实现闭环控制，使其转速达到预期设定值。3.1 单片机设计方案方案一：采用AT89S51/AT89S52作为系统控制的方案。AT89S52单片机是AT89S51的升级版，拥有更多功能，它的算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。并且它还具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，在各个领域中应用广泛。方案二：采用传统的AT89C51单片机作为运动物体的控制中心。它和AT89S2一样都具

35、有软件编程灵活、体积小、成本低,使用简单等特点，但是它的频率较低、运算速度慢， RAM、ROM空间小等缺点。若采用89C51需要做RAM，ROM来扩展其内存空间，其硬件工作量必然大大增多。综合上述两种方案比较，采用AT89S52作为控制器处理输入的数据并控制电机运动较为简单，可以满足设计要求。因此在本次设计选用方案一。3.2 驱动电路设计方案本次设计的主要目的是控制电机的转速，因此电机驱动模块是必不可少，其方案有一下两种。方案一：采用大功率晶体管组合电路构成驱动电路，这种方法结构简单，成本低、易实现，但由于在驱动电路中采用了大量的晶体管相互连接，使得电路复杂、抗干扰能力差、可靠性下降，我们知道

36、在实际的生产实践过程中可靠性是一个非常重要的方面。因此此中方案不宜采用。方案二：采用专用的电机驱动芯片，例如L298N、L297N等电机驱动芯片，由于它内部已经考虑到了电路的抗干扰能力，安全、可靠行，所以我们在应用时只需考虑到芯片的硬件连接、驱动能力等问题就可以了，所以此种方案的电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好。设计者不需要对硬件电路设计考虑很多，可将重点放在算法实现和软件设计中，大大的提高了工作效率。基于上述理论分析和实际情况，电机驱动模块选用方案二。3.3 速度采集模块设计方案本系统是一闭环控制系统，在调节过程中需要将设定与当前实际转速进行比较，速度采集模块就是为完成这样功能而设计的，其设计方案以下三种：方案一：采用霍尔集成片。该器件内部由三片霍尔金属板组成。当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在电机上安装磁片，而将霍尔集成片安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行电机速度的检测。方案二：采用对射式光电传感器。其检测方式为：发射器和接受器相互对射安装，发射器的光直接对准接受器，当测物挡住光束时，传感器输出产生变化以指示被测物被检测到。通过脉冲计数，对速度进行测量。方案三：采用测速发