论文总字数：13252字

摘 要

直流电机在日常生活中有着广泛的应用，小到玩具赛车，大到工业自动化生产。本论文设计选用STC89C51单片机作为主控芯片，系统控制电路设计选用DRV8833芯片作为电机驱动电路，并通过红外遥控，对PWM占空比进行控制。另外，本系统中通过光电传感器采集电机的实际转速，经过处理后，将实际转速通过LCD1602液晶显示屏显示出来。经过实验，本文设计的直流电机调速系统通过红外遥控器，可以实现随意改变PWM的占空比，从而实现对电机转速的改变以及启动停止控制。

关键词：PWM信号，液晶显示，直流电动机，STC89C51单片机。

Abstract：DC motor has a wide range of applications in daily life, ranging from small toy racing cars to industrial automation production. In this paper, STC89C51 MCU is chosen as the main control chip, DRV8833 chip is chosen as the motor driving circuit in the system control circuit design, and the duty cycle of PWM is controlled by infrared remote control. In addition, the system collects the actual speed of the motor through photoelectric sensors, after processing, the actual speed is displayed through LCD1602 LCD screen. Through the experiment, the DC motor speed control system designed in this paper can change the duty cycle of PWM at will through infrared remote controller, so as to realize the change of motor speed and start-stop control.

Keywords：PWM signal, LCD display, DC motor ,STC89C51 single chip computer.

目 录

1 绪 论 5

1.1 研究背景 5

1.2 研究意义 5

1.3 设计要求 5

2 系统方案设计 5

2.1 直流电机调速原理 6

2.2 PWM调速原理 6

3 硬件系统设计 7

3.1 单片机最小系统设计 7

3.2 单片机最小系统 7

3.3 显示模块 9

3.4 电机驱动模块 9

3.5 红外遥控收发 10

3.6 CH340G下载电路 12

3.7 电机测速模块 13

4 系统软件设计 13

5 系统实物调试 14

结 论 17

参考文献 18

致 谢 19

附录 源程序 20

1 绪 论

1.1 研究背景

在现代社会生产中，电力传动装置使用非常广泛，而直流电机相较于交流电机来说更容易对其实现转速的调制，并且有着更低的调速成本，因此直流电机在生产生后中得到了广泛的应用^[1]。

在直流电机调速系统中，现代社会广泛使用PWM技术来实现对电机转速的调制^[2]，在电机调速系统中，最初使用电位器调整直流电压来实现电机调速的目的；后面使用继电器的开关切换对电机实现速度调制，现在使用集成度较高的H桥路器件来实现电机速度 的调制。本文将利用单片机软件产生不同宽占比的PWM波形，通过DRV8833驱动芯片实现直流电机的驱动。

1.2 研究意义

直流电机在日常生产生活中应用广泛，并且其制动效果好，启动平滑，转速范围广，因此对直流电极的控制就显得尤为重要，而传统的直流电机调速系统多使用模拟式设备驱动，而缺乏相应的全数字式直流电机调速装置，不符合现代化生产需要，通过本次毕业设计，使我提高了自己的专业技能。其中的自主学习和研究对自己以后从事硬件产品的开发也有很大的帮助。同时通过自己的学习和亲自动手也大大激发了我对单片机产品开发的兴趣。

1.3 设计要求

直流电机调速系统设计包含以下几个部分：

1. 红外遥控器，红外接收管，作为系统数据输入部分；
2. DRV8833驱动芯片，作为直流电机驱动装置；
3. 红外对射管，作为直流电机测速装置；
4. LCD1602液晶模块，作为人机交互的显示模块；
5. CH340G下载电路，用于系统程序下载调试。

2 系统方案设计

本系统以STC89C51单片机为核心处理器，通过红外遥控器实现远程操控。在本系统中， 采用PWM脉冲调制技术实现电机速度控制，通过红外遥控改变PWM的输出占空比从而实现电机调速。系统整体设计包含STC89C51单片机最小系统、红外遥控器、红外接收器、LCD1602液晶显示屏、电机驱动模块、直流电机、直流电机测速模块等部分。系统总体设计框图如图1-1所示：

图1-1 系统总体设计框图

2.1 直流电机调速原理

对于直流电机的转速调节一般有两种方法可以实现：

（1）改变磁场，但实际操作中磁场的改变较为困难，因此此方法并不适合我们；

（2）改变电枢电压，通过调制PWM信号占空比从而实现电枢电压的改变。

2.2 PWM调速原理

PWM调速原理的本质是改变加在直流电机电枢上的电压，在一个周期脉冲T内，高电压持续时间为T1，低电压持续时间为t2，则其脉宽占空比Vd为：

而每一个脉宽占空比Vd都一一对应着不同的电压，通过改变占空比即可实现加载在电机电枢上的电压，从而实现电机调速。PWM脉冲宽度调速原理图如图2-1所示：

图2-1 PWM脉冲宽度调速原理图

3 硬件系统设计

3.1 单片机最小系统设计

（1）单片机内部硬件结构图原理图

单片机内部硬件结构原理图如图3-1所示：

图3-1 单片机内部结构图

3.2 单片机最小系统

单片机最小系统原理图如图3-2所示:

图3-2 单片机最系统原理图

（1）晶振电路

由于STC89C51单片机内部不自带晶振电路，所以单片机本身所需的时钟脉冲需要通过外部晶振电路来提供。晶振电路原理图如图3-3所示：

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