【基于单片机的普通电机调速研究】.doc

目 录 1 直流电机及其调速原理……………………………………………2 1.1直流电机调速原理………………………………………………2 1.2直流电机调速方法………………………………………………2 1.3调速方法的选择…………………………………………………2 2 PWM调速原理………………………………………………………3 3硬件整体设计………………………………………………………3 3.1系统整体方案……………………………………………………3 3.2单片机的选择与介绍……………………………………………4 3.3单片机资源分配…………………………………………………4 3.4系统各部分方案确定……………………………………………5 3.5基本电路结构……………………………………………………6 3.6检测电路…………………………………………………………7 3.7驱动调速电路……………………………………………………8 4 控制程序……………………………………………………………8 4.1PWM的产生…………………………………………………………8 4.2速度模糊调整……………………………………………………10 4.3速度检测与计算…………………………………………………10 4.4速度自动调整……………………………………………………11 4.5键盘扫描…………………………………………………………11 4.6数码管显示………………………………………………………12 结束语…………………………………………………………………12 参考文献………………………………………………………………13 附录一：电路原理图…………………………………………………14 引言 直流电动机是出现最早的电动机，大约在19世纪末，其大致可分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机在结构、价格、维护方面都不如交流电动机，直流电动机具有调速性能好、起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。直流电动机定子转子。定子包括：主磁极，机座，换向极，电刷装置等转子包括：电枢铁芯，电枢绕组，换向器，轴和风扇等。直流电动机的励磁方式直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。直流电机调速原理 图一 直流电机原理图 图1 所示电枢电压为 ， 电枢电流为 ， 电枢回路总电阻为,电机常数,励磁磁通。 电机转速： 1.2直流电机调速方法 通过这个式子，我们可以看到要改变直流电机的转速，可以改变主磁极磁通改变转子绕组回路电阻三种方法。励磁控制法控制主磁极磁通，其控制功率虽然小，但低速时受到磁饱和的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制。而且由于励磁线圈电感较大， 动态响应较差，所以使用较少。改变回路总电阻，耗能大、 且调速不太平稳，属于早期使用现在被淘汰的方法。目前最常用的电机调速的方法是改变电枢电压。 1.3调速方法的选择 方案一，改变磁通。在电枢全电压状态，调激磁电压，适合应用在基速以上，弱磁升速。 不能得到电机的较低转速。这种调速方法有下列优点：调速平滑，可得到无级调速；调速经济，控制方便；机械特性较硬，稳定性较好。，改变电压。这种调速方法有下列优点：机械特性较硬，并且电压降低后硬度不变，稳定性较好。可均匀调节电压，可得到平滑的无级调速PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。的原理，其实就是面积等效原理，在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。所以可用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。 图二 PWM原理图 设加在电机电枢两端的矩形波的幅值电压为 ， 则电机电枢两端电压的平均值为： 称为占空比。通过改变的值， 达到调压的目的。由于占空比可以由单片机无级调整，理论上就能实现电机的无极调速。 硬件整体设计 3.1系统整体方案 系统实现功能，该电机调速系统能够工作在两种模式：模式一，能通过调节电机的占空比来模糊调节电机的速度；模式二，能够设定速度进行自动速度调整。 控制系统方框图如下： 图三 控制系统框图 键盘用于输入速度，和切换工作模式，显示数码管用于显示速度目标值，检测装置用来测量电机的转速，单片机通过程序控制输出占空比可调的PWM波通过点机驱动器驱动电机，实现电机调速。 3.2单片机的选择与介绍 控制芯片采用MCS-51单片机产品兼容AT89S52作为控制芯片。 　　AT89S528K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz、三级加密程序存储器、