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1、 基于单片机实现直流电机 PWM 调速系统(互联网分享精神)1目目 录录摘要摘要33英文摘要英文摘要44前言前言55第一章第一章 系统硬件电路的设计系统硬件电路的设计66第一节第一节 系统总体设计框图及单片机系统的设计系统总体设计框图及单片机系统的设计661.1.11.1.1 系统总体设计框图系统总体设计框图661.1.21.1.2 80518051 单片机简介单片机简介 6 61.1.31.1.3 单片机系统中所用其他芯片简介单片机系统中所用其他芯片简介 881.1.41.1.4 80518051 单片机扩展电路及分析单片机扩展电路及分析1010第二节第二节 PWMPWM 信号发生电路设计信
2、号发生电路设计13131.2.11.2.1 PWMPWM 的基本原理的基本原理13131.2.21.2.2 PWMPWM 信号发生电路设计信号发生电路设计14141.2.31.2.3 PWMPWM 发生电路主要芯片的工作原理发生电路主要芯片的工作原理1515第三节第三节 功率放大驱动电路设计功率放大驱动电路设计17171.3.11.3.1 芯片芯片 IR2110IR2110 性能及特点性能及特点17171.3.21.3.2 芯片芯片 IR2110IR2110 引脚图及功能引脚图及功能1818第四节第四节 主电路设计主电路设计20201.4.11.4.1 延时保护电路延时保护电路20201.4.
3、21.4.2 主电路主电路20201.4.31.4.3 输出电压波形输出电压波形2222第五节第五节 测速发电机测速发电机2222第六节第六节 滤波电路滤波电路2323第七节第七节 A/DA/D 转换转换23231.7.11.7.1 芯片芯片 ADC0809ADC0809 介绍介绍23231.7.21.7.2 ADC0809ADC0809 的引脚及其功能的引脚及其功能2323第二章第二章系统软件程序的设计系统软件程序的设计2424第一节第一节 PIPI 转速调节器原理图及参数计算转速调节器原理图及参数计算2424第二节第二节系统中部分程序的设计系统中部分程序的设计2525基于单片机实现直流电机
4、 PWM 调速系统(互联网分享精神)22.2.12.2.1单片机资源分配单片机资源分配25252.2.22.2.2程序流程图程序流程图2929结论结论3030结束语结束语3030参考文献参考文献3030基于单片机实现直流电机 PWM 调速系统(互联网分享精神)3摘 要本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机控制 PWM 信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统，并且对 PWM 信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对 PWM 信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外，本文中还采用了芯片 IR2110 作为直流
5、电机正转调速功率放大电路的驱动模块，并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外，本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到 A/D 转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行 PI 运算，从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了 PI 运算程序，初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。关键词： PWM 信号 测速发电机 PI 运算AbstractThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 sin
6、gle-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. Whats more,
7、tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this
8、article introduces in detail the idea of the programming and how to make it.Key words: PWM signal tachogenerator PI calculation基于单片机实现直流电机 PWM 调速系统(互联网分享精神)4前 言本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机，通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。PWM 控制技术就是以该结论为理论基础，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形
9、。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。PWM 控制的基本原理很早就已经提出，但是受电力电子器件发展水平的制约，在上世纪 80 年代以前一直未能实现。直到进入上世纪 80 年代，随着全控型电力电子器件的出现和迅速发展，PWM 控制技术才真正得到应用。随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术获得了空前的发展。到目前为止，已经出现了多种 PWM 控制技术。PWM 控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点
10、。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为 PWM 控制技术发展的主要方向之一。本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了 PWM 信号的发生系统，然后通过放大来驱动电机。利用直流测速发电机测得电机速度，经过滤波电路得到直流电压信号，把电压信号输入给 A/D 转换芯片最后反馈给单片机，在内部进行 PI 运算，输出控制量完成闭环控制，实现电机的调速控制。基于单片机实现直流电机 PWM 调速系统(互联网分享精神)51. 系统总体设计框图及单片机系统的设计1.1.1 系统总体设计框图1.1.
11、2 8051 单片机简介18051 单片机的基本组成8051 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。其基本组成如下图所示：2CPU 及 8 个部件的作用功能介绍如下中央处理器 CPU：它是单片机的核心，完成运算和控制功能。8051 单片机PWM 信号的产生与放 大直流 电机测速 发电机滤波 电路A/D 转换基于单片机实现直流电机 PWM 调速系统(互联网分享精神)6内部数据存储器：8051 芯片中共有 256 个 RAM 单元，能作为存储器使用的只是前 128 个单元，其地址为 00H7FH。通常说的内部数据存储器就是指这前128 个单元，简称内部 RAM。特殊功能寄存器：是用来对片内各部件进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的 RAM 区，位于内部 RAM 的高 128 个单元，其地址为 80HFFH。内部程序存储器：8051 芯片内部共有 4K 个单元，用于存储程序、原始数据或表格，简称内部 ROM。并行 I/O 口：8051 芯片
