代码收藏家 基于单片机的PID电机控制系统设计与实现
**单片机设计介绍，基于单片机PID电机控制系统设计
文章目录
一 概要 二、功能设计 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机PID电机控制系统设计是一个综合性的工程任务，旨在通过单片机实现电机的精确控制。以下是该设计的一个概要：
一、系统概述
基于单片机PID电机控制系统利用PID（比例-积分-微分）控制算法，通过单片机对电机进行精确的速度和位置控制。PID算法能够根据电机的实际运行状态与目标状态之间的偏差，调整电机的控制参数，实现稳定的控制效果。
二、硬件设计
单片机选型与电路设计：选用适合的单片机作为控制核心，设计相应的外围电路，包括电源电路、复位电路、时钟电路等。单片机应具备足够的IO端口和计算能力，以支持PID控制算法的实现和电机的控制需求。
电机驱动电路设计：设计电机驱动电路，将单片机的控制信号转换为电机可以执行的驱动信号。驱动电路应具备过流保护、欠压保护等功能，确保电机的安全稳定运行。
反馈电路设计：设计反馈电路，用于获取电机的实际运行状态信息，如转速、位置等。这些信息将作为PID算法的输入，用于计算控制参数。
三、软件设计
PID算法实现：在单片机上实现PID控制算法。根据电机的实际运行状态与目标状态之间的偏差，计算出控制参数，并输出到电机驱动电路。
电机控制程序：编写电机控制程序，实现电机的启动、停止、加速、减速等基本控制功能。同时，根据PID算法的输出，调整电机的控制参数，实现精确的速度和位置控制。
通信接口设计：设计单片机与外部设备或系统的通信接口，实现数据的传输和指令的接收。这有助于实现远程监控和控制功能。
四、系统调试与测试
硬件调试：对单片机、电机驱动电路、反馈电路等硬件进行调试，确保各模块正常工作。
软件调试：对PID算法和电机控制程序进行调试，验证控制逻辑的正确性。
系统测试：对整个系统进行测试，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等，确保系统满足设计要求。
五、优化与扩展
优化PID算法：根据实际应用需求，对PID算法进行优化，提高控制精度和响应速度。
增加保护功能：增加过流保护、过温保护等功能，提高系统的安全性和可靠性。
扩展通信功能：通过增加无线通信模块等方式，实现更灵活的远程监控和控制功能。
综上所述，基于单片机PID电机控制系统设计涉及硬件设计、软件设计、系统调试与测试等多个方面。通过合理的设计和优化，可以实现电机的精确控制和稳定运行。
二、功能设计
PID电机控制系统设计：TPWM：电机控制PWM；AS：电机的实际速度；P：为PI参数调节；
S：设定的电机速度；+：电机正转 -：电机反转.四个按键，控制P参数调节和电机转速设定调节。
同时又点解切换方向按键。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
————————————————
仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
————————————————
原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
————————————————
六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ_2193276455
