基于51單片機的直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)基于51單片機的直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)作者：宮曉明來源：科學(xué)家2017年第16期摘 要 脈沖寬度調(diào)制（PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。本設(shè)計用單片機做微處理器來實現(xiàn)對直流電機的調(diào)速。因此在設(shè)計中，對直流調(diào)速的原理、直流調(diào)速控制方式以及調(diào)速特性、PWM基本原理及實現(xiàn)方式進行了全面的闡述。關(guān)鍵詞 單片機；PWM；直流電機中圖分類號 TP3 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0151-01隨著電子技術(shù)、微電

2、子技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計算機發(fā)展很快，單片機技術(shù)成為自動控制技術(shù)的核心之一。直流電機由于具有良好的啟動，制動，調(diào)速性能也被廣泛應(yīng)用?；趩纹瑱C的PWM調(diào)速系統(tǒng)對直流電機進行調(diào)速，通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗，其控制簡單，靈活。1 硬件電路的設(shè)計1.1 控制電路的設(shè)計控制電路主要由STC89C51單片機來控制，編寫一段程序使單片機發(fā)出的PWM脈沖來實現(xiàn)對驅(qū)動的控制。1.2 霍爾元件測速部分電路的設(shè)計霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的一種磁敏式傳感器。由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補償電路及穩(wěn)壓電源電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。1

3、.3 電機控制正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計通過調(diào)節(jié)直流電機的電壓可以改變電機的轉(zhuǎn)速，本系統(tǒng)用脈寬調(diào)制（PWM）來實現(xiàn)調(diào)速。方波的有效電壓跟電壓幅值和占空比有關(guān)，通過占空比實現(xiàn)改變有效電壓。用軟件模擬PWM可以有延時和定時兩種方法，延時方法占用大量的CPU，所以這里采用定時方法。一個典型的直流電機控制電路，電路得名于“H橋驅(qū)動電路”。4個三極管組成H的4條垂直腿，而電機就是H中的橫杠。H橋式電機驅(qū)動電路包括4個三極管和一個電機，要使電機運轉(zhuǎn)，必須導(dǎo)通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導(dǎo)通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉(zhuǎn)向。本系統(tǒng)直接用L293D芯片來實現(xiàn)。1.4 顯示設(shè)計LE

4、D數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字。在本系統(tǒng)中采用了四位七段數(shù)碼管，用動態(tài)驅(qū)動來顯示具體的值。動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，通過由各自獨立的I/O線控制，當(dāng)單片機的P0口輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對P2.4-P2.7位選通COM端電路的控制。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。1.5 整個電路原理圖2 軟件設(shè)計2.

5、1 主程序部分本程序的功能是通過對測量的轉(zhuǎn)速，并用L293D器件來控制電機的轉(zhuǎn)速，與電機轉(zhuǎn)動的方向。然后用4位數(shù)碼管顯示出來當(dāng)前的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動方向。2.2 數(shù)碼管顯示設(shè)計數(shù)碼管要顯示當(dāng)前各種狀態(tài)，當(dāng)前轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)動方向。當(dāng)電機轉(zhuǎn)速發(fā)生改變的時候，數(shù)碼管顯示內(nèi)容立即顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速。程序設(shè)計注意事項：1）消除各個數(shù)碼管之間的顯示陰影部分；2）由于硬件沒有鎖存器，需要延長數(shù)碼管的點亮?xí)r間，從而使數(shù)碼管顯示的更加清晰；3）合理運用程序空間，避免數(shù)碼管顯示不清晰；4）動態(tài)掃描可以實現(xiàn)各個數(shù)碼管的不同顯示。2.3 功能程序設(shè)計功能程序部分，主要實現(xiàn)各個按鍵的功能。主要功能如下：1）啟動/停止鍵：用來控制電機的

6、啟動和停止按鍵；2）加速按鍵：用來控制電機的轉(zhuǎn)速，可以增加電機的當(dāng)前轉(zhuǎn)速；3）減速按鍵：用來控制電機的轉(zhuǎn)速，減緩電機的轉(zhuǎn)速；4）正/反轉(zhuǎn)按鍵：改變電機的轉(zhuǎn)動方向。PWM調(diào)速程序：void timer0（） interrupt 1sec+； /每10us sec加一if（RF=0）J7=1； /正轉(zhuǎn)調(diào)速if（secJ2=0；elseJ2=1；else /反轉(zhuǎn)調(diào)速J2=1；if（secJ7=0；elseJ7=1；if（sec10）sec=0；3 結(jié)論本系統(tǒng)用51單片機做微處理器，產(chǎn)生PWM脈沖信號，實現(xiàn)對直流電機數(shù)字式的調(diào)速。相比于傳統(tǒng)用硬件來實現(xiàn)PWM調(diào)速，本系統(tǒng)降低了成本，電路簡單、控制響應(yīng)快、控制精度高，而且調(diào)試和運行也比較方便。本系統(tǒng)實現(xiàn)了電機控制數(shù)字化具有一定的使用價值。參考文獻1張義和，等.例說51單片機C語言版M.北京：人民郵電出版社，2010.2康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分M.北京：高等教育出版社，2006.3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.北京：高等教育出版社，2006.4楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)M.北京：高等教育出版社，20