基于单片机pid算法的电机转速及正反转控制

摘    要

   在生产过程中，电机的应用十分广泛，为了更好地利用电机，在实际的生产过程中便运用单片机对其转速进行测量，以便更好地为生产和生活服务。

在本方案中，测量转速由对射式光藕和测速盘，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由传感器电路部分输出。经光电耦合器后，成为转数计数器的计数脉冲。8位的单片机AT89S51为控制核心，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。CPU将该值数据处理后，在LED数码管上显示出来。同时在单片机AT89S51的闲置的口扩展一个4x4的键盘，用于输入PID调节时直流电机转速。课题采用PID调节器，由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善。

通过对本方案的设计，让我更进一步加深了专业知识，掌握了一些基本的设计方法。

关键字：直流电机；单片机；传感器；PID控制算法

目录

摘    要 1

Abstract 2

引言 1

1    绪论 2

1.1  课题开发背景 2

1.2  课题设计意义 2

1.3  课题完成任务 2

2 系统方案论证 3

2.1  方案的选择 3

2.2  技术要求 3

2.3  设计框图和设计方案 3

2.4  系统各部分电路功能 3

3    直流电机工作原理 4

3.1  直流发电机原理 4

3.2  直流电动机原理 4

3.3  电机调速 6

4    PID算法的原理及参数调节方法 8

4.1  模拟PID控制器 8

4.2  数字PID控制算法 10

5    硬件电路设计及原理 15

5.1  单片机系统介绍 15

5.1.1  单片机定时器/计数器 15

5.1.2  单片机中断系统 16

5.2  传感器电路 16

5.3  电机驱动电路 18

5.4  数码管显示电路 19

5.5 4*4键盘电路 21

6    系统软件设计及原理 22

6.1  主程序设计 22

6.2  PID算法调节程序 23

6.3  键盘程序设计 23

7    系统制作与调试 26

7.1  硬件调试 26

7.2  软件调试 26

8    谢词 27

参考文献： 28

附录1：程序清单 29

附录2：原理图 38

附录3：PCB 39

附录4：元件清单 40