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1、目 录基于 MC51 单片机的直流电机 PWM 调速系统 .1摘 要 .1Abstract .21 前言 .31.1 数字直流调速的意义 .31.2 研究现状综述 .31.2.1 电气传动的发展现状 .31.2.2 微处理器控制直流电机发展现状 .41.3 直流电动机调速概述 .51.3.1 直流电机调速原理 .51.3.2 直流调速系统实现方式 .62 系统总体方案论证 .72.1 系统方案比较与选择 .72.2 系统方案描述 .83 硬件电路的模块设计 .83.1 逻辑延时电路方案论证设计 .83.2 驱动电路方案论证设计 .93.2.1 驱动电路方案、参数描述 .93.2.2 IR211
2、0 驱动电路中 IGBT 抗干扰设计 .113.2.2 IR2110 功率驱动介绍 .123.2.2.1 IR2100 内部结构原理图及管脚说明 .123.2.2.2 IR2110 的自举电路 .133.2.2.3 IGBT H 桥驱动电路原理 .143.3 隔离电路方案论证设计 .163.3.1 TLP250 光耦隔离 .163.3.2 PC817 数据采集隔离 .173.4 数据采集、过压反馈保护 .183.4.1 数据采集、过压反馈方案设计 .183.4.2 TL431 介绍 .193.5 稳压可调电源设计 .194 软件设计 .204.1 PWM 实现方式方案论证 .204.2 程序流
3、程图 .214.3 主要程序设计分析 .234.3.1 定时器 0 中断服务函数 .234.3.2 占空比调节函数 .235 调试结果描述 .246 结论 .25致谢 .26参考文献 .27附录 1 整个系统电路原理图附录 2 整个系统 PCB 电路图附录 3 稳压电源原理图附录 4 稳压电源 PCB 图附录 5 元器件清单 附录 6 系统印制板图1基于 MC51 单片机的直流电机 PWM 调速系统摘 要本文介绍一种基于 MC51 单片机控制的PWM 直流电机脉宽调速系统。系统以廉价的 MC51 单片机为控制核心，以直流电机为控制对象。从系统的角度出发，对电路进行总体方案论证设计，确定电路各个
4、的功能模块之间的功能衔接和接口设置，详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。整个系统利用 51 单片机的定时器产生 10K 左右的 PWM 脉冲，通过带有功率驱动作用的 TLP250 光耦实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离，采用 2 片 IGBT和 MOSFET 等一类电压型功率开关管专用驱动芯片 IR2110，驱动 IGBTFGA25N120 构成的 H 桥电路实现对直流电机的调速，利用 TL431、线性光耦PC817 和 AD0832 构成的电压采集单元实现系统的闭环控制，提高整个系统的智能化、自动化水平，为工业生产应用提供可能。关键字 MC51，PWM，光耦隔离，IR2110，IGBT
5、2TheThe PWMPWM speedspeed regulatingregulating systemsystem ofof DCDC motormotor basedbased onon MC5MC51AbstractAbstractThe thesis introduces a PWM speed regulating system of D.C motor based on MC51 microcontroller. The system is designed on the affordable MC51 mircocontroller for the D.C. motor. Fr
6、om the systematic prespective, the thesis describes the circuit design and its comprehensive evaluation,which determines how to do with the functional linkage and interface between functional modules in the electric circuit. Besides, the evaluation of each module and the involved parameters are full
7、y explained in the thesis. The system uses MC51s timer to generate 10k pluse and uses TLP250 optical coupler to realize the strong and weak optoelectronic isolation between the control units and driving units. The implement of the speed regulation by the H-bridge circuits which are constructed by vo
8、ltage-based power switching transistors and specific IR2110, IGBT- FGA25N120 Driving Chips, including two IGBT and MOSFET chips. And the Voltage Acquisition Collection of TL431, PC817 Linear Opticcoupler and AD0832 is desgined to do the closed-loop control in the system. The above considerations fin
9、ally help to improve intelligentization and automation of the overall system and give the possibility to the industrial application.KeywordKeyword MC51, PWM, optical couplers isolation, IR2110, IGBT31 前言1.1 数字直流调速的意义现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制。从上世纪 80 年代中后期起，世界各大电气公司如 ABB、通用、西屋、西门子等都在竞相开发数字式调速
10、传动装置，经过二十几年的发展，当前直流调速已发展到一个很高的技术水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安装技术；控制方式采用电源换相、相位控制1。特别是采用了微处理器及其他先进电力电子技术，使数字式直流调速装置在精度的准确性、控制性能的优良性和抗干扰的性能有很大的提高和发展，在国内外得到广泛的应用。数字化直流调速装置作为目前最新控制水平的传动方式显示了强大优势。全数字化直流调速系统不断升级换代，为工程应用和工业生产提供了优越的条件。采用微处理器控制，使整个调速系统的数字化程度，智能化程度有很大改观；采用微处理器控制，使调速系统在结构上简单化，可靠性提高，操作维护变得简捷，电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。由于微处理器具有较佳的性价比，所以微处理器在工业过
