综合设计性实验报告
目 录
1.设计内容及要求............................................1
2.直流伺服电机原理及控制....................................1
2.1 直流伺服电机的工作原理............................1
2.2 直流伺服电机的控制方式............................2
3. Proteus 仿真软件和编程环境介绍............................2
4. 仿真设计.................................................3
4.1 方案设计.........................................3
4.2 接线图...........................................4
4.3 程序流程及详细程序................................6
5.综合调试.................................................14
6.实验总结.................................................14
7．附录....................................................14
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1.设计内容及要求
项目目标：
1、知识目标：
掌握直流伺服电动机工作原理 ，掌握直流伺服电动机的特性 ，掌握直流伺
服电动机的调速控制方法 。
2、能力目标：
要求会通过数字逻辑芯片或者单片机技术设计该直流伺服电机的驱动电路。
重点难点：
1、重点：直流伺服电机的工作原理及其驱动电路设计
2、难点：直流电机的驱动电路设计
项目任务：
1.实现对电机的启动、停止、加速、减速、正转、反转的控制；
2.通过编码器实现对电机速度的检测；
3.实现对电机实时速度的显示；
4.设计电机驱动的硬件电路；
5.编制驱动电机的单片机控制程序；
6.要求电机稳态工作性能好，电机速度可调范围宽至少达到 0-1200r/min
2.直流伺服电机原理及控制
2.1 直流伺服电机的原理：
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到 1 个脉冲，
就会旋转 1 个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉
冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和
伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多
少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机
的转动，从而实现精确的定位，可以达到 0.001mm。
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直流伺服电机原理图
2.2 直流伺服电机的控制：
直流伺服电动机的控制方式主要有两种：一种是电枢电压控制，即在定子磁
场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端的电压信号来控制电动机的转速
和输出转矩；另一种是励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁
场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。
采用电枢电压控制方式时，由于定子磁场保持不变，其电枢电流可以达到额
定值，相应的输出转矩也可以达到额定值，因而这种方式又被称为恒转矩调速方
式。
而采用励磁磁场控制方式时，由于电动机在额定运行条件下磁场已接近饱和，
因而只能通过减弱磁场的方法来改变电动机的转速。由于电枢电流不允许超过额
定值，因而随着磁场的减弱，电动机转速增加，但输出转矩下降，输出功率保持
不变，所以这种方式又被称为恒功率调速方式。
3.Proteu 仿真软件和编程环境介绍
Proteus 仿真软件是英国 Labcenter 公司开发的电路分析与仿真软件。该软
件的特点是：①集原理图设计、仿真和 PCB 设计于一体，真正实现从概念到产品
的完整电子设计工具，②具有模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系
统（不高于 ARM7）设计与仿真功能，③具有全速、单步、设置断点等多种形式
的调试功能，④具有各种信号源和电路分析所需的虚拟仪表，⑤支持 Keil C51
uVision2、MPLAB 等第三方的软件编译和调试环境，⑥具有强大的原理图到 PCB
板设计功能，可以输出多种格式的电路设计报表。拥有 PROTEUS 电子设计工具，
就相当于拥有了一个电子设计和分析平台。
Proteus 软件自 1989 年问世至今，经历了近 20 年的发展历史，功能得到了
不断的完善，性能越来越好，全球的用户也越来越多。PROTEUS 之所以在全球得
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到应用，原因是它具有自身的特点和结构。PROTEUS 电子设计软件由原理图输入
模块（简称 ISIS）、混合模型仿真器、动态器件库、高级图形分析模块、处理
器仿真模型及 PCB 板设计编辑（简称 ARES）六部分组成，如图 1-1 所示
4．仿真设计
4.1 方案设计
直流伺服电机控制
软件设计
硬件设计
C语言程序设计
Keil软件
键
盘
显
示
单
片
机
驱
动
电
路
电路原理图
Proteus软件
仿真调试
直
流
电
机
