摘要：本文首先大概讲述了下直流电机的发展、现状以及选题目的，然后大体介绍了直流电机的结构、工作原理以及直流电机调速系统，其次详细设计了系统方案和硬软件方案，之后主要介绍了如何进行仿真和调试，最终完成了实物制作。本设计是将数字PID控制技术应用于把STC89C52单片机为控制核心、用L298芯片驱动电机的直流电机控制系统。其中，PID控制是通过用PID算法对PWM脉冲的占空比进行自整定来实现的。此外，还利用了Keil和Proteus两款软件。在Keil中调试好程序后，转换成hex文件再通过Proteus仿真进行PID参数设定，程序各参数能够稳定的调节直流电机的转速，实现对电机转速的实时控制，并在显示模块中显示实时速度。在Proteus软件仿真调试中，采用motor-encoder代替霍尔来进行脉冲计数来获取转速。设计结束后，购买相关元器件，成功地制作出实体电路板。最后，通过实物调试表明，本设计开发的控制系统基本满足了任务书的基本要求。

关键词：直流电机；L298；STC89C52；PID；调速控制。

目录

摘要

Abstract

一、绪论-1

（一）直流电机的发展历史-1

（二）直流电机发展现状-1

（三）本课题研究的意义与研究内容-2

二、直流电机-3

（一）直流电机的简介-3

（二）直流电机的结构-3

（三）直流电机的工作原理与特点-3

（四）直流电机调速-4

（五）直流电机调速系统的优化-4

三、PID算法-5

（一）PID算法简介-5

（二）PID算法的发展-5

（三）PID控制理论-5

（四）PID离散化处理-6

四、方案设计-8

（一）系统设计方案-8

（二）主控芯片设计方案-9

（三）电机驱动模块设计方案-9

（四）速度检测模块设计方案-10

（五）显示模块设计方案-10

（六）按键模块设计方案-11

（七）实现脉宽调制技术的设计方案-11

（八） PID算法设计方案-11

五、 硬件设计-13

（一）单片机最小系统电路设计-13

（二）STC89C52单片机简介-13

（三）电机驱动电路设计-14

（四）L298N芯片-14

（五）测速模块电路设计-15

（六）A3144霍尔传感器模块-15

（七）显示模块电路设计-15

（八）LCD1602液晶显示屏-16

（九）按键电路及电源电路设计-16

六、软件设计-17

（一）编程软件-17

（二）主程序设计-17

（三）定时器设计-18

（四）电机驱动程序设计-19

（五）实现定频调宽法的软件设计-19

（六）测速程序设计-20

（七）LCD1602显示程序设计-20

（八）PID算法程序设计-21

（九）与字符相关的函数设计-22

（十）编程总结-22

七、仿真调试-23

（一）仿真软件-23

（二）软件调试-23

（三）PID参数设定-23

（四）仿真连线-24

（五）仿真调试-25

（六）仿真总结-27

八、实物设计-28

（一）设计要求-28

（二）元件清单-28

（三）连线原理图-30

（四）实物调试-30

（五）调试总结-33

九、结论-34

致谢-35

参考文献-36

附录-38