15基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统.docxVIP

第一章:前言Pwm 电机调速原理 对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机 的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方 波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作 用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突 变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变 在始能端EN1和EN2上输入方波的占空比就能改变加在电机两端 的电压大小，从而改变了转速。 此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种：（1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端 口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时 时间得到不同的占空比。（2）硬件实验自动产生PWM信号，不占用CPU处理的时间。 这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1，具体内容可参考 相关书籍。51单片机PWM程序产生两个PWM，要求两个PWM波形占空都为80/256,两个波形之间要 错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256，PWM这个功能在PIC单片机上就有，但是如果你就要用51单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定 时器T1来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断 是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器 T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就 可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。1.1 前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能 (直流发电机)的旋转电机。近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优 良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击 负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统 各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调 速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过 PWM方式控 制直流电机调速的方法就应运而生。采取传统的调速系统主要有以下的缺陷：模拟电路容易随时间飘移，会产生 一些不必要的热损耗，以及对噪声敏感等。而用PWM技术后，避免上述的缺点， 实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开 关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好； 同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关 元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济 好等特点。随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机 PWM 调速系统来进 行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、 自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、 飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。1.2本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1) 直流电机的正转；2) 直流电机的反转；3) 直流电机的加速；4) 直流电机的减速；5) 直流电机的转速在数码管上显示；6) 直流电机的启动；7) 直流电机的停止；第二章：总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过P1.0与P1.1其中一口输出与转速相 应的PWM脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动H型桥式电动机控制电 路，实现电动机转向与转速的控制。电动机的运转状态通过数码管显示出来。电动机所处速 度级以速度档级数显示。正转时最高位显示“三” ，其它三位为电机转速；反转时最高位 显示“F”，其它三位为电机转速。每次电动机启动后开始显示，停止时数码管显示出“0000”。1、系统的硬件电路设计与分析电动机PWM驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。本电路采用的是基于PWM 原理的H型桥式驱动电路。PWM电路由复合体管组成H型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合 分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。4个二极 管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电流 和晶体管上的电流过大的保护作用。在实验中的控制系统电压统一为 5v 电源，因此若复合管基极由控制系 统直接控制，则控制电压最高为 5V，再加上三极管本身压降，加到电动机两 端的电压就只有 4V 左右，严重减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑，我 们运用了TLP521-2光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。 输入端各通过一个三极管增大光耦的驱