文献综述-基于单片机的电机控制

杭州电子科技大学本科毕业论文文献综述杭州电子科技大学毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）题目基于单片机的电机控制文献综述题目基于单片机的电机控制文献综述学 院理学院专 业光信息科学与技术姓 名班 级学 号指导教师基于单片机的电机控制一、 前言当今世界科学技术飞速发展，在其推动下，单片机的应用正在不断深入，以前需要花费大量时间和精力来搭建一个需要大量元器件的模拟电路，而现在只需要一块小小的单片机芯片【1】，再写入相应的功能程序，便可以代替以前的分立元件组成的电路了。PIC单片机是一种用来开发控制外围设备的集成电路（IC），一种具有分散作用（多任务）的中央处理器CPU，PIC单片机具有计算功能和记忆内存1。PIC单片机采用超大规模集成电路技术把随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统【2】。它具有如下特点：（1）集成度高，体积小；（2）控制功能强，开发应用方便；（3）低工作电压，低功耗。电机控制是指，对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的【3】。对于电动机，通过电机控制，达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的【8】。在对发动机动力性能做定量分析时，需要测量和控制发动机转速，在判断旋转动力的异常情况时，也通常采用测量和控制转速的方法【4】。电机转速的测量和控制方案可分成两类，用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号，它运行可靠，但体积大、精度低，且由于测量值是模拟量，必须经过A/D转换后读入计算机 。随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片机具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐。自从美国仙童(Fairchild) 【9】公司研制的世界第一台单片微型机F8出现后。从此，单片机开始迅速发展,应用领域也在不断扩大，单片机的发展过程通常可以分为以下几个发展过程。 1 一代单片机(1974-1976):这是单片机发展的起步阶段。在这个时期生产的单片机特点是，制造工艺落后和集成度低，而且采用双片形式。典型的代表产品有Fairchild公司的F8和Mostek387公司的3870等。2 第二代单片机(1976-1978):这是单片机的第二发展阶段。这个时代生产的单片机虽然已能在单块芯片内集成CPU、并行口、定时器、RAM和ROM等功能部件，但性能低、品种少、应用范围也不是很广，典型的产品有Intel公司的MCS-48系列机。3 第三代单片机(1979-1982):这是八位单片机成熟的阶段。这一代单片机和前两代相比，不仅存储容量和寻址范围大。而且中断源，并行I/O口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，更有甚者是新集成了全双工串行通信接口电路。在指令系统方面,普遍增设了乘除法和比较指令。这一时期生产的单片机品种齐全，可以满足各种不同领域的需要。代表产品有Intel公司的MCS-51系列机,Motorola【10】公司的MC6801系列机，TI公司的TMS7000系列机，此外,Rockwell，NS，GI和日本松下等公司也先后生产了自己的单片机系列。经历了以上几个发展阶段，单片机技术已经渗透到人类生活的方方面面，在家用电器、通讯产品等电子设备中都可以见到单片机据统计，我国的单片机年产量已达13亿片，且每年以16%左右的速度增长，然而相对世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机在各个领域的应用都非常广泛，单片机在世界上的发展也十分迅速。这同时也从一个侧面说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着非常的广阔的前景，在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。二、主题Proteus介绍：Protues是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18、AVR、ARM等。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。其具有四大功能模块：1.智能原理图设计；2.完善的电路仿真功能；3.独特的单片机协同仿真功能；4.实用的PCB设计平台。它不仅能仿真单片机的CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其他电路的工作情况，对于仿真实验，从一定程度上是弥补了实验与工程应用间脱节的矛盾和现象【5】。C语言是程序设计中最活跃的高级语言之一，它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。具体应用比如单片机以及嵌入式开发。C语言既像汇编语言那样允许直接访问物理地址，进行位运算，实现汇编语言的大部分功能，直接对硬件访问；也有高级语言面向用户、容易记忆、容易学习及易于书写的特点【6】。Protel99 SE与Protel99相比，功能、使用环境、操作方式等变化不大，Protel99 SE主要完善并强化了模拟仿真分析、信号完整性分析功能，如简化了初始化设置项、增加了波形观测方式等7。Protel99 SE具有开放式集成化的设计管理系统、超强功能的编辑和修改功能以及强大的自动化设计功能。该软件是十分实用简便的PCB板制图软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，并且可由电路原理图通过网络列表直接生成PCB板，同时具备自动布线与自动布局功能，大大减少了PCB板制作的难度。可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。三、结论单片机普遍应用于无线通信、消费电子、网络应用和工业控制领域。随着其数据处理能力的提高和对各种功能模块的集成，单片机以其灵活的控制功能在电动机控制系统中应用得非常广泛。对于感应电动机、步进电动机、开关磁阻电动机、无刷直流电动机等，单片机都能很好的进行电机控制。四、参考文献1 徐广伟, 陈金鹰, 高嵩. 基于 ARM7 RFID 读卡器的设计及应用J. 煤炭技术, 2010 (001): 52-54. 2 王迪, 关晓平, 郭艳玲. 基于 ARM 的浆果采摘机械手运动控制研究 J. 林业机械与木工设备, 2009, 37(4): 22-24.3 刘作新. 高电压, 大电流电相驱动芯片 L298J. 电子世界, 2003 (9).4 赵远东, 方源, 梁路阳. C 语言环境下基于单片机的直流电机调速系统的设计与实现J. 计算机与现代化, 2012, 4: 013.5 唐华溢, 彭聿松, 钟世勇. 智能寻迹小车系统与应用J. 科技与生活, 2010 (017): 109-109.6龙之一，易幼庆.C语言程序设计M. 北京：科学出版社.2004 7黄建能, 杨光杰. 无线遥控小车J. 现代电子技术, 2012, 35(23): 126-128.8房玉明, 杭柏林.基于单片机的步进电机开环控制系统J. 电机与控制应用, 2006, 33(4): 61-64. 9 Smither,M.A.,Pugh,D.R.and Woolard,L.M. “C.M.R.R.Analysis of the 3-Op-Amp Instrumentation Amplifier” D. Electronics Letters,2 Feb.198910Sedra,A.S.andSmith,K.C.“MicroelectronicCircuits”J.4thEdition.Oxford University Press. 19984