电机正反转

《电机正反转》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机正反转（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、一、绪论：11选题的目的和意义31.2研究方法3二、805 单片机简介42.1 CPU 及部分部件的作用功能介绍5三、总体设计概述53.1 系统的硬件电路设计与分析53.2 系统的软件设计6四、系统硬件电路设计7五、系统功能调试74.1正转时电机正转数码管显示184.2反转时电机反转数码管最高位显示29六、心得体会10七、参考文献11、 绪论：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

2、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

3、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。 本设计任务:在 Proteus 中画出原理图或使用实物，编制程序，实现以下功能：任务:1、 理解电机正反转驱动工作原理2、编制驱动软件，使用 LED 数码管显示电机状态：1：正转；2:反转。3、有按键，可改变电机转动方向。

4、1.1选题的目的和意义直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多 需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看 直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础 采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部 分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控 制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功 能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性， 并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降 低系统

5、成本，从而有效的提高工作效率。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为 元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效 果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证 甚至出现事故。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度 发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用 使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的 趋势。1.2 研究方法本文主要研究了利用 MCS-51 系列单片机，、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

6、，也是人们研究的热点。本文就是利用微控制技术控制方式来实现直流电机的正反转控制。然后通过 放大来驱动电机。二8051 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：图 2-2 8051基本结构图2.1CPU 及部分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。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OOH7FH。通常说的内

7、部数据存储器就是指这前128 个单元，简称内部 RAM。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。定时器：8051 片内有2 个 16 位的定时器，用来实现定时或者计数功能，并且 以其定时或计数结果对计算机进行控制。中断控制系统：该芯片共有 5 个中断源，即外部中断 2 个，定时/计数中断 2 个和串行中断 1 个。8051 单片机引脚图F1.0 140VCC0051Fl. 1 39P0. 0Fl.2338F0. 1Fl.3437F0.2Fl.4536F0.3Pl.5 635F0.4Fl.6734P0. 5Fl.7833P0. 6R

8、ST/VPD 932F0. 7RXD/F3.0 1031一 EA/VFFTXE/P3.11130ALE/FR0GINT0/P3.21229一 FSENINT1/P3. J1328F2.7T0/F3.41427F2.6T1/F3.5 1526F2.5WR/F3.6 一1625F2. 4M/F3. 7 1724F2. 3XTAL2 1823一 F2.2XTAL1 1922P2. 1VSS2021P2. 0图 2-3 8051 单片机引脚图三、总体设计概述单片机控制直流电机：通过按键的选择来实现对直流电动机的正反转控制。 需要改变一个两端的接通与关段来实现电动机的正反转也能的正转的同时立即实 现反转

9、功能。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 P2.0 与 P1.1 其中一口输出与转速相应的高电平，另一口输出低电平，经过信号放大、驱动晶体管控制电路，实 现电动机转向的控制。电动机的运转状态通过数码管显示出来。正转时最高位显 示“1” ，反转时最高位显示“2”，每次电动机启动后开始显示，停止时数码管 显示出“0”。3.1 系统的硬件电路设计与分析 电动机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差动 共模放大式驱动电路。n/ Q7BC1Z3r1=TE：m-电路由复合体管组成差动式电路构成，四部分晶体管以对角组合分为两组：根据 两

10、个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。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，电动机驱动部分通过外 接 12V 电源驱动。使驱动电流得到了大大的增强。在电动机驱动信号方面，通过P2。0输入高电平信号，P2.1输入低电平，电机正 转；通过 P2.0 输入低电平信号， P2.1 输入高电平，电机反转；通过停止键使其停止转动。能立即实现正反转的控制。2、系统的软件设计 本系统编程部分工作采用 KELI-C51 语言完成 单片机资源分配

11、如下表：P0显示模块接口键盘P3键盘模块接口P2.0/P2.1电机驱动接口键盘3.2 软件设计中的特点:对于电机的启停，通过判断按键在按下使电机转动。通过判断停止或反转键来使电机实现相应的功能。四、系统硬件电路设计整体框图如下：U1b-KTALIPCI U.hi 口 P 口 .1/AD1KTALZP 口 2iM1 P 口 J.H.l3 pn.HD*P 口 e1 Z 3 *5_BTEHZ云CT= TE：T-REE PACK-T RR1+ 1ZVR1ZZZU严eZZ停FIcn hzznTE：目R12 zzi 汀we五、系统功能调试在程序编写的过程中，出现了很多问题，包括键盘扫描处理、PWM信号发生

12、电 路的控制、以及单片机控制直流电机的转动方向等问题，虽然问题不是很大，但 是也让我研究了好长时间，在解决这些问题的时候，我不断向老师和同学请教， 希望能通过大家一块的努力把软件编写的更完整，让系统的功能更完备。经过多 天的努力探索，也经过老师的指导，大部分问题都已经解决，就是程序还是不能 实现应该实现的功能，这让我很着急。后来经过一点一点的调试，并认真总结， 发现了问题其实在编写中断处理程序时出现了错误，修改后即可实现直流电机调 速的目的。总结这次软件调试，让我认识到了做软件调试的基本方法与流程：（1）认真检查源代码，看是否有文字或语法错误（2）逐段子程序进行设计，找出错误出现的部分，重点排

13、查（3）找到合适的方法，仔细检查程序，分步调试直到运行成功5.1 系统仿真仿真软件选择 Proteus ，在 Proteus 中画出系统电路图，当程序在 Keil C 中 调试通过后，会生成以 hex 为扩展名的文件，这就是使系统能够在 Proteus 中成 功进行仿真的文件。将些文件加载到单片机仿真系统中，验证是否能完成对直流 电机的速度调节。若不成功，则重新回到软件调试步骤，进行软件调试。找出错 误所在，更正后重新运行系统。硬件仿真电路的设计完全按照论文设计方案进行 在仿真的过程中也遇到了很多问题，比如元件选择、电路设计等，在元件选择方 面，有的芯片是我以前学习的时候所没有遇到过的，所以在寻找和使用的过程中 也遇到很多麻烦，但经过自己的努力，并借鉴从互联网上找到的资料，我逐渐掌 握这些元件的使用方法和原理，为系统设计和仿真提供了良出的基础。另外，在 进行仿真的时候，也经常出现程序没有错误了，但是仿真通不过的情况，这些大 部分原因是在管脚定义上，很多系统仿真的问题都出在这。经过这段时间的努力 使我对仿真软件以及系统设计电路有了更深一步的认识，也为系统的成功奠定了 基础。仿真整体图如下： 直流电机的调试功能仿真如下图， 1 、 正 转 时 ， 电 机 正