基于单片机直流电机控制.docVIP

编号 13508022141350802226、1350802221 单片机课程设计 （ 201） 题 目： 基于单片机直流电机 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 作者姓名： 李涛 指导教师： 张志成 职称： 讲师 完成日期： 2016 年 7 月 2 日 二〇一 年 七月 单片机直流电机控制 摘 要 关键词：设计任务及要求分析 系统方案 单元电路的方案论证 t1 t2 图2.1 设计与 3.1 系统总体设计框图 图.1 系统组成框图-TR内/CrCc （公式 1-1） 其中： U—电压； —励磁绕组电阻； —磁通(Wb)；Cc—电势常数；Cr—转矩常量。 由上式可知，直流电机的速度控制分两种方法，有电枢控制法和磁场控制法。比较两种方法优劣，对于磁场控制法，其控制功率较小，低速传动时易受到磁极饱和限制，而高速传动时又受到换向火花和换向器结构限制。所以磁场控制法并不合适，电枢控制法在电机调速中是比较常用的方法。直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的,但任何直流电机都包括定子部分和转子 部分,这两部分间存在着一定大小的气隙,使电机中电路和磁场发生相对运 动.直流电机定子部分主要由主磁极,电刷装置和换向极等组成,转子部分 主要由电枢绕组,换向器和转轴等构成，如图3.2所示： 图3.2 直流电机的工作原理图 电枢控制即在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。在电机调速中广泛使用，其中脉宽调制应用广泛。脉宽调速的概念是利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即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。 3.2 STC89C52单片机简介 3.2.1 STC89C52单片机的组成 STC89C52单片机由CPU和8个部件组成，它们都通过片内单一总线连接，其基本结构依然是通用CPU加上外围芯片的结构模式，但在功能单元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。 3.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 中央处理器CPU：它是单片机的核心，完成运算和控制功能。 内部数据存储器：STC89C52芯片中共有256个RAM单元，能作为存储器使用的只是前128个单 3.2.3 STC89C52单片机引脚图 图.3 STC89C52引脚图 4 PWM驱动电路图 PWM电路由复合体管组成，两个输入端高低电平控制晶体管是否导通或截止。NPN的三极管高电平输入时导通，PNP的三极管低电平输入时导通，当Q1和Q2都导通时，Q3和Q6截止，Q4和Q5导通，电机两端都是GND，电机是不转的，当Q1和Q2都截止时，Q3和Q6导通，Q4和Q5截止，电机两端都是VCC，电机也是不转的，那么，当Q1导通，Q2截止时，Q4和Q6导通，电机右边是电源，左边是地，电机逆时针转动，此时保持Q2截止，PWM控制Q1的导通截止，就可以控制电机的速度，同理，当Q1截止，Q2导通时，Q3和Q5导通，电机的左边是电源，右边是地，电机顺时针转动，此时保持Q1截止，PWM控制Q2的导通截止就可以控制电机的转速。4个二极管在电路中的作用是防止晶体管产生不当反向电压，以及电机两端电流和晶体管上的电流过大保护。 3.4 H桥的驱动电路设计方案 H桥式电动机驱动电路包括4个三极管和一个电机，因为它的形状与字母H相似，故因此而得名。如下图 所示，要使电动机成功运转，须对对角线上的一对三极管通电。据不同的三极管对的导通通电的情况，电流会从右至左或相反方向流过电机，从而改变电机的转动方向。 图3.5 H桥式电机驱动电路 因此要想使电动机运转，必须使对角线上两个三极管通电。例如，当Q2管与Q3管导通时，电流 从电源正极经Q2从左到右通过电机，再经 Q3到电源的负极。同样Q1与Q4亦是如此，由电流箭头可看，驱动电动机将顺时针转动。 图3.6 H桥式驱动电机原理图 3.5 液晶电路 液晶部分的电路图如下图所示： 图3.7 液晶部分的电路 波形的显示是采用简单的液晶LCD 1602显示屏。 LCD（Liquid Crystal Display）是液晶显示器英文名称的缩写，液晶显示器是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，达到白底黑字或黑底白字显示的目的。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点。 3.5.1 LCD 1602功能介绍 LCD 1602也被称作1602字符型液晶。它是一种专