车库门自动关闭系统设计1.docVIP

自动升降车门库门的设计 目的 学会通过51系列单片机控制电机。 要求 设计一自动升降车库门，当入库时，车库门打开（电机正转），当出库时，车库门关闭（电机反转）。 相关知识 PWM基本原理 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比” 来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图8-1所示，在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐减少，只要按一定规律改变通、断电的时间，即可控制电机转速 t 设电机始终接通电源时，电机最大转速为Vmax，占空比为D t1/T t1/t1+t2，则电机的平均剫为 Vd Vmax*D 式中：Vd——电机的平均速度： Vmax——电机全通电时的速度（最大）： D t1/T t1/t1+t2——占空比 由上式可见，当改变占空比D t1/T t1/t2时，就可以得到不同的电机平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格地讲，平均速度Vd与占空比D t1/T t1/t1+t2并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法改变占空比的值，但是前两种方法在调速时改变了控制脉宽的周期，当控制脉冲的频率和系统的固有频率接近时将会引起振荡，因此常采用定频调宽法改变占空比的值，从而改变直流电动机电枢两端电压。定频调宽法的频率一般在800~1000Hz比较合适。 实现方法 PWM信号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。硬件方法的实现已有很多文章介绍，这里不做阐述。本文主要介绍采用定频调 宽法来利用51单片机产生PWM信号的软件实现方法。 51系列典型产品8051具有两个定时器t0和t1。通过控制定时器初值，从而可以实现从AT89C51的任意输出口输出不同的占空比的脉冲波形。由于PWM信号软件实现的核心是单片机内部的定时器，而不同单片机的定时器具有不同的特点，即使是同一台单片机由于选用的晶振不同，选择定时器的工作方式不同，其定时器的定时初值与定时时间的关系也不同。因此，首先必须明确定时器的定时初值与定时时间的关系。如果单片机的时钟频率为f，定时器/计数器为n位，则定时器初值与定时时间的关系为 t1 2 ^n-n0 x N/f 式中：t1——定时时间； n——定时器的位数； n0——定时器的计数初值； N——单片机一个机器周期需要时钟数，8051需要12个时钟； f——单片机晶振频率 N随着机型的不同而不同。在应用中，应根据具体的机型给出相应的值。这样，可以通过设置不同的定时初值t1，从而改变占空比D，进而达到控制电机转速的目的。 根据占空比D t1/T t1/t1+t2，需要用到两个定时器，一个用来控制高电平时间，另外一个控制低电平时间，但这样的话比较浪费单片机的定时器资源。为此这里介绍一种可以利用一个定时器来分别控制高电平和低电平持续的时间来调整占空比D。