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 硬件電路的設計1.1 控制電路的設計控制電路主要由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計霍爾傳感器是基于霍爾效應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)，必須導通對角線上的一對三極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，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 顯示設計LE

4、D數(shù)碼管是一種半導體發(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)碼管顯示出來當前的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)動方向。2.2 數(shù)碼管顯示設計數(shù)碼管要顯示當前各種狀態(tài)，當前轉(zhuǎn)速與當前轉(zhuǎn)動方向。當電機轉(zhuǎn)速發(fā)生改變的時候，數(shù)碼管顯示內(nèi)容立即顯示當前轉(zhuǎn)速。程序設計注意事項：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)碼管的點亮時間，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