计算机控制技术课程设计报告

设计课题： 直流电机转速闭环控制

(采用单片机教学实验系统)

班 级： 2008级自动化2班

报 告 人： 陈文生

陈文博

曾凯凯

李勇

指导教师： 时颖

完成日期： 2011 年 9 月 21日

重庆大学本科学生《计算机控制技术基础》课程设计任务书

课程设计题目直流电机转速闭环控制(采用单片机教学实验系统)学院自动化学院专业自动化专业年级2008(1)已知参数和设计要求

1)用单片机产生PWM方波调制直流电机以一定速率旋转，人为给一个速度漂移，霍尔元件测出速度并根据PID算法跟踪校正速度漂移。

2)要求用LED或LCD时实显示电机速度。

3)要求在10秒内PID算法纠正速率漂移。

(2)实现方法

采用单片机教学实验系统实现 (限≤4人选做)学生应完成的工作：

1)硬件设计：要求完成控制系统框图；绘制完整的控制系统电原理图；说明各功能模块的具体功能和参数；结合实验室现有的单片机教学实验系统进行系统组成，对整个系统的工作原理进行全面分析，论述其结构特点、工作原理、优、缺点和使用场合。分析和论述系统采用的主要单元的工作原理和特性。

2)软件设计：要求合理分配系统资源，完成直流电机转速闭环控制的程序设计(如：系统初始化；主程序；A/D转换；D/A转换；标度变换；显示与键盘管理；控制算法处理；输出等)。

3)对设计控制系统进行系统联调。

4)编写课程设计报告：按统一论文格式、统一报告纸和报告的各要素【封面、任务书、目录、摘要、序言、主要内容(包括设计总体思路、设计步骤、原理分析和相关知识的引用等)、总结、各组员心得体会、参考书及附录(包括系统框图、程序流程图、电原理图和程序原代码)】进行编写，字数要求不少于4000字，要求设计报告论理正确，逻辑性强，文理通顺，层次分明，表达确切。目前资料收集情况(含指定参考资料)：

《计算机硬件技术基础实验教程》 黄勤等编著 重庆大学出版社

《单片微型计算机机与接口技术》 李群芳等编著 电子工业出版社

《计算机控制技术》王建华等编著 高等教育出版社课程设计的工作计划：

(1)2011年9月19日熟悉设计任务和要求。

(2)2011年9月20日确定设计方案。

(3)2011年9月21日硬件调试。

(4)2011年9月22日软件及系统调试。

(5)2011年9月23日设计答辩。任务下达日期 2011年 9月 19 日完成日期 2011年 9 月 24日指导教师 (签名)学 生 (签名)说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、2003。

2、本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。

摘要

在运动控制系统中，电机转速控制占有至关重要的作用，其控制算法和手段有很多，模拟PID控制是最早发展起来的控制策略之一，长期以来形成了典型的结构，并且参数整定方便，能够满足一般控制的要求，但由于在模拟PID控制系统中，参数一旦整定好后，在整个控制过程中都是固定不变的，而在实际中，由于现场的系统参数、温度等条件发生变化，使系统很难达到最佳的控制效果，因此采用模拟PID控制器难以获得满意的控制效果。随着计算机技术与智能控制理论的发展，数字PID技术渐渐发展起来，它不仅能够实现模拟PID所完成的控制任务，而且具备控制算法灵活、可靠性高等优点，应用面越来越广。

本设计以上面提到的数字PID为基本控制算法，以SST89EE554RC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。同时利用霍尔传感器将电机速度转换成脉冲频率反馈到单片机中，实现转速闭环控制，达到转速无静差调节的目的。在系统中采数码管和4×4键盘作为人机交互界面，启动后可以通过显示部件了解电机当前的转速。该系统控制简单，反应灵敏，具有很强的抗干扰能力。

目 录

前言４

一.总体设计方案４

二.硬件单元模块设计５

(1)LED显示模块５

(2)