基于单片机的矿用电机车调速系统毕业设计(硬件部分).doc

基于单片机的矿用电机车调速系统毕业设计(硬件部分)

摘   要

本文主要介绍了基于单片机的矿用电机车的调速系统硬件设计，文中先对直流调速的原理，降压斩波电路控制方式及调速特性，PWM基本原理及实现方式进行了阐述。再将硬件分成主电路和控制电路分别进行描述。
为实现系统的微机数字化控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动、测量对模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；主电路由整流电路、滤波电路组成，控制电路以单片微机为核心,组成包括电流检测模块、转速检测模块、保护模块等。在设计中，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。为了提高控制系统的性能和可靠性。

关键词：AT89C51单片机；矿用电机车；调速

ABSTRACT
This paper mainly introduces single-chip based on the mine locomotive power the speed control system hardware design，In this paper, first the principle of the DC converter, step-down chopper control mode and speed characteristics, PWM realization of the basic principles and methods ，Hardware and then into the main circuit and control circuits were described.
To achieve the computer digital control, in terms of design, used AT89C51 as a whole control system of the control circuit core, and with all that driving, Measurement of modules to achieve the parameters of the motor speed display and measurement; rectifier circuit by circuit, the filter circuit, that the power conversion module components, the control circuit for a microcomputer core consists of current detection module, speed detection module, protection module. In the design, using PWM speed control mode by changing the duty cycle of the PWM thus changing the motor armature voltage, thereby realizing the right motor speed control.

Keywords: AT89C51；Mine electric locomotive； speed control system

目    录
第一章  绪论…………………………………………………………………………… 1
1.1单片机控制调速系统发展现状………………………………………………1
1.2  矿用电机车简介…………………………………………………………………1
1.3矿用电机车调速的发展趋势……………………………………………………2
第二章  方案比较与选择……………………………………………………………………… 2
     2.1系统控制对象的确定………………………………………………………………………  2
2.2电动机供电方案的选择……………………………………………………………………  3
2.3系统结构选择……………………………………………………………………… 3
第三章  控制原理分析…………………………………………………………………………  5
3.1  电动机调速原理…………………………………………………………………5
3.2  降压斩波电路控制原理…………………………………………………………5
3.3  桥式降压斩波电路控制原理……………………………………………………6
3.3  双闭环控制原理…………………………………………………………………7
第四章  系统主电路设计……………………………………………………………………… 9
4.1  主电路………………………………………………………………………………9
4.2  驱动电路…………………………………………………………………………10
4.3  参数计算和元件选择……………………………………………………………13
4.4  主电路器件表……………………………………………………………………16
第五章  控制电路设计………………………………………………………………………… 17
5.1  降压斩波电路……………………………………………………………………17
5.2  AT89C51单片机介绍……………………………………………………………18
5.3  显示与键盘模块设计……………………………………………………………19
5.4  时钟电路设计……………………………………………………………………20
5.5  复位电路…………………………………………………………………………21
5.6  故障检测及保护电路设计……………………………………………………21
5.7 转速检测………………………………………………………………22
5.8  电流检测…………………………………………………………………………24
5.9 A/D转换器………………………………………………………………………25
结论……………………………………………………………………………………… 26
参考文献………………………………………………………………………………… 27
致谢………………………………………………………………………………………28
附录A:线路总图………………………………………………………………………29