计算机控制系统课程设计的目标是让学生掌握计算机控制系统的设计思路与方法,以直流电机测速调速系统为例,这个系统涉及到了电机控制、微机控制理论、程序设计以及生产工艺等多个方面。在这个设计中,学生需要完成以下几个核心知识点的学习和实践:
1. **电机速度控制**:直流电机调速系统的核心在于控制电机的转速,这通常通过改变电机供电的电压或电流来实现。在这个设计中,使用了DA(数字模拟)转换模块和PWM(脉宽调制)技术来调整电机的转速。
2. **PWM调速原理**:PWM是一种有效的电机控制方式,通过改变占空比(高电平持续时间与总周期的比例)来调整平均电压,从而控制电机转速。在51单片机中,可以通过定时器产生PWM波,利用定时器溢出中断服务程序改变电平高低,保证输出的PWM波形准确。
3. **硬件设计**:硬件部分包括电位器、模数转换模块、51单片机、1602液晶显示模块、驱动电路和无刷直流电机。电位器用于设定或获取电机转速,模数转换模块将模拟信号转化为数字信号供单片机处理,1602液晶显示当前转速和控制状态,驱动电路则负责将控制信号转化为驱动电机所需的功率。
4. **1602液晶显示模块**:1602液晶显示模块用于显示电机的当前转速和PWM占空比,以及通过按键设置的目标转速。其接口包括片选信号CS、指令/数据选择信号RS、读写控制端RW等,不同型号的1602液晶可能有不同的配置方式,如12864J和12864M,需要根据具体型号进行连接。
5. **软件设计**:软件部分主要编写控制程序,包括初始化设置、PWM生成、电机启动与停止控制、速度检测与反馈、液晶显示更新等功能。这部分涉及到C语言编程、中断服务程序编写、I/O口管理等内容。
6. **系统集成与调试**:将硬件和软件结合,进行系统的整体集成和调试,确保电机能够按照设定的速度稳定运行,同时液晶屏能够正确显示相关参数,并通过按键实现电机的实时控制。
通过这个课程设计,学生不仅能深入理解电机控制原理,还能熟练掌握单片机应用、接口技术、中断处理和系统集成等实践技能,为未来在智能电子系统、自动化控制等领域的工作奠定基础。