代码收藏家 基于单片机PID算法的直流电机调速系统设计
**单片机设计介绍，基于单片机PID算法控制直流电机调速系统设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机PID算法控制直流电机调速系统设计概要如下：
一、系统概述
本系统以单片机为核心控制器，结合PID控制算法，实现对直流电机的精确调速控制。该系统具有高效率、低噪音、高转速等优点，适用于多种应用场景，如航空航天、汽车制造、工业生产等领域。
二、硬件设计
单片机选型与电路设计：根据控制需求，选择具有适当计算能力和接口资源的单片机，如STC89C51等。设计相应的外围电路，包括电源电路、复位电路、时钟电路等，确保单片机稳定工作。
直流电机及其驱动电路：选用适合的直流电机，并设计相应的驱动电路。驱动电路负责将单片机的控制信号转换为能够驱动电机的功率信号。
速度检测模块：设计速度检测电路，实时检测直流电机的转速。常见的速度检测方式有光电编码器和霍尔传感器等。在本系统中，可以采用霍尔传感器非接触式测电机转速。
三、软件设计
PID控制算法实现：通过编写单片机程序实现PID控制算法。PID算法通过对电机的电流或速度进行反馈控制，使电机运行更加稳定，提高电机的效率和性能。PID算法由比例单元§、积分单元(I)、微分单元(D)组成，通过调整这三个参数，可以实现快速、准确、稳定的控制效果。
实时显示功能：通过LCD1602液晶显示屏实时显示当前的电机转速和PWM占空比。这样用户可以直观地了解电机的运行状态和控制效果。
按键控制功能：设计按键电路，实现电机的正转、反转、占空比调整、开启/暂停等功能。用户可以通过按键方便地控制电机的运行。
四、系统特点
精确调速：通过PID控制算法实现对直流电机的精确调速控制，满足各种应用场景的需求。
实时显示：通过液晶显示屏实时显示电机的运行状态和控制效果，方便用户观察和操作。
简单易用：通过按键控制电机的运行，操作简单方便，易于上手。
高效稳定：系统采用高性能的单片机和优化的控制算法，确保电机高效稳定运行。
五、总结
基于单片机PID算法控制直流电机调速系统是一个功能强大、操作简单的电机控制系统。通过PID控制算法实现对直流电机的精确调速控制，满足各种应用场景的需求。同时，系统具有实时显示和按键控制功能，方便用户观察和操作。该系统可以广泛应用于航空航天、汽车制造、工业生产等领域。
二、功能设计
本系统采用AT89C51作为控制核心，用按钮来调节电机转速和数码管来显示设定转速和测量转速。由上述提供的方案和最后选择结果，则用H桥组成的高电压大电流双全桥式驱动芯片L298作为本系统的驱动电路和用带有测速计的电机模型来取得电机的实际转速。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
————————————————
仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
————————————————
原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
————————————————
六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ2193276455
