15、基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统.doc
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1、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
2、,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
3、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
4、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
5、 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。数码管显示按键控制单片机PWM
6、电机驱动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
7、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动电流;电动机驱动部分通过外接 12V 电源驱动
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