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1、微型直流电机微型直流电机 PWM 调速控制系统设计调速控制系统设计一、一、 实验目的实验目的1、掌握模/数转换电路的应用、掌握 8279 数码显示电路的应用、掌握微型直流电机的工作原理和控制方法2、锻炼和培养由各个子模块功能单元构筑完整的微机控制系统的能力，掌握单片机控制系统的设计方法。二、设计任务二、设计任务PWM 电机调速实验，利用电位器作为转速给定，利用 PWM 技术控制加到直流电机定子上的电压来调节电机的转速，并采用霍尔开关和信号放大电路组成速度检测电路。试采用闭环或开环的控制方法，使直流电机的转速随电位器输出的改变而改变。三、实验硬件设备三、实验硬件设备1、CPU 挂箱、电压给定电位
2、器、系统电源 2、PWM 电机调速模块、ADC0809 模/数转换模块、8279 数码管显示模块四、实验系统组成与工作原理四、实验系统组成与工作原理1、系统的组成原理、系统的组成原理2、各功能单元原理图、各功能单元原理图 给定信号采样A/D 转换电路电位器给定速度显示电机转速测量与驱动电机LED 显示8279 显示接口电路地址（系统固定）：数据口CFE8H、控制口CFE9H直流电机 PWM 调速模块直流电机 PWM 调速模块由测速电路和 PWM 调速电路两部分组成。模块的电源由接口总线引入。本模块中使用的电机为 5V 的直流电机。（1）直流电机测速原理介绍电机测速部分由一个霍尔开关和信号放大电
3、路组成。与电机同轴的转盘上装有两块的强力磁钢，它们的磁极性相反，以保持转盘的平衡并保证转盘每转一周霍尔开关只导通一次。霍尔开关平时输出为正电压，当转盘上的磁钢与霍尔开关正对时，霍尔开关输出负电压，经整形、放大输出。单片机通过对负脉冲计数，可计算出电机的转速。 （2）电机测速部分电路原理及说明3144 为霍尔开关，整形、放大由 LM358 完成。第一级 358 作为比较器使用，第二级 作为电压跟随器。SPEED 为负脉冲输出接口，对应于模块上的 SPEED 插孔。（3）电机测速部分电路测试方法将模块插在接口挂箱或对象挂箱上并接通电源，电机应转动。用示波器在 SPEED 插孔处可以看到连续的负脉冲
4、。（4）PWM 调速原理介绍PWM 调速是通过改变输出脉冲的占空比，从而改变电机转速的一种调速方法。PWM调速分为单极性和双极性两种。在单极性方式下，电机的转动方向不变，改变的只是转速；而在双极性方式下，电机的转动方向和转速都是可变的。以下以单极性为例说明PWM 调速的基本原理。假设一个脉冲周期内，高电平电压为 Us，持续时间为 t1；低电平为 0V，持续时间为 t2。则脉冲周期 T=t1+t2，该周期内平均电压 U0=t1*Us/T。令 =t1/T，则U0=*Us， 表示占空比。当高电平电压不变的情况下，电机两端电压的平均值 U0 取决于占空比 的大小。改变 值就可以改变端电压的平均值，从而
5、达到调速的目的，这就是 PWM 调速原理。在双极性方式下，如果 U0 为负，意味着电机将反转，转速由 U0 的绝对值控制。（5）PWM 调速电路原理及说明JUMP 跳线为极性选择。2、3 脚短接（模块上选择 D 端）为双极性；1、2 脚短接（模块上选择 S 端）为单极性。单极性时，PWM IN 为高，电机两端无电压；PWM IN 为低，电机两端为正电压。双极性时，PWM IN 为高，电机两端为负电压；PWM IN 为低，电机两端为正电压。（6）PWM 调速电路基本测试方法将 CPU 模块的 P1.0P1.1 分别接至 CPU 挂箱的 K1K3，T0 接 PWM 调速模块的PWM IN，模块的跳线 1、2 脚短接。运行测试程序，改变 K1K3 的值，电机转速应随之变化。五、设计具体要求五、设计具体要求1、 系统硬件设计建立 8031 单片机与各功能单元的连接，画出系统原理图。并给出必要的文字说明。 2、 系统软件设计（内存分布、子程序出入口说明、流程图、程序）主程序设计（控制正反转及走步步数） 、AD 采样子程序、数码显示子程序、直流电机转速检测及控制子程序。3、 实验连线，运行编制好的子程序对各功能单元进行调试。4、 运行实验程序，结合硬件进行调试。5、 旋转给定电位器，观察是否满足任务要求。6、 撰写实验报告。
