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1、常州工学院毕业设计论文摘 要这篇文章设计了以C8051F单片机、MC33035、MC33039和HD7279A显示芯片为核心的无刷直流电机闭环调速控制系统。MC33035是高性能第二代无刷直流电机专用集成控制器，可用来控制开环两相、三相或四相无换向电机所需的全部有效功能。该器件由具有良好整流序列的转子位置译码器、误差放大器、可提供传感器功率的温度补偿参考、频率可设定的锯齿波振荡器、3个集电极开路顶端驱动输出和3个非常适用于驱动功率场效应管(MOSFET)的大电流图腾柱式底部输出器构成。MC33039是一款高性能的闭环速度控制芯片，专用于各种无刷直流电机控制系统中。利用MC33039无需专门的磁
2、性或光学转速计就能完成精确地速度控制。HD7279A是一片真正的单片LED数码管显示和键盘接口芯片，无需外围电路，只需要外接少量的电阻等即可构成完善的显示、键盘接口电路。关键词 无刷直流电机；C8051F单片机；MC33035；MC33039；HD7279A AbstractThis paper designed a closed loop velocity adjustment control system of brushless DC motor based on C8051F, MC 33035、MC33039 and HD7279A.The MC33035 is a high per
3、formance second generation monolithic brushless DC motor controller containing all of the active functions required to implement a full featured open loop, three or four phase motor control system. This device consists of a rotor position decoder. for proper commutation sequencing, temperature compe
4、nsated reference capable of supplying sensor power, frequency programmable sawtooth oscillator, three open collector top drivers,and three high current totem pole bottom drivers ideally suited for driving power MOSFETs.The MC33039 is a high performance closedloop speed control adapter specifically d
5、esigned for use in brushless DC motor control systems. Implementation will allow precise speed regulation without the need for a magnetic or optical tachometer.HD7279A is a new LED and keyboard interface intelligent control chip,it can construct good display and keyboard interface circuit using few
6、resistances instead of outside circuit.KEY WORDS brushless DC motor；C8051F；singlechip；MC33035；MC33039；HD7279A目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论- 4 -1.1 课题来源- 5 -1.2智能排风系统的特点- 5 -1.3智能排风系统发展现状及发展趋势- 5 -1.3.1智能排风系统发展现状- 5 -1.3.2智能排风系统的发展趋势- 6 -第2章智能排风系统中电机的控制原理- 7 -2.1排风电机（直流无刷电机）的控制特性- 7 -2.2排风电机（直流无刷电机）的
7、控制结构- 7 -2.3排风电机（直流无刷电机）的控制原理 - 8-第3章智能排风系统设计方案论证- 9 -3.1 方案简介- 9 -3.1.1电机的选取及驱动发案- 7 -3.1.2单片机的选取及按键显示方案- 9 -3.2 系统方案论证- 10 -第4章 基于C8051F330单片机直流无刷电机的智能排风控制系统 - 11 -4.1 IR2110简介- 11 -4.2 单片机330简介- 15 -4.3 HD7279简介- 16 -4.4 系统电路介绍- 24 -4.4.1 电源电路- 24 -4.4.2 8051F330D单片机控制电路- 24 -4.4.3 键盘显示电路- 25 -第5
8、章 控制系统软件设计- 26 -5.1 系统功能概述- 26 -5.2 程序流程图- 26 -5.3 程序清单- 28 -5.4 软件程序调试与仿真- 33 -结 论- 35 -致 谢- 38 -附 录- 39 -III常州工学院毕业设计论文第1章 绪论1.1 课题来源无刷直流电机上世纪50 年代由国外研发，我国60 年代开始研究并有产品出现；因为控制器昂贵的价格，早先主要用于军事武器装备中。70 年代初，西安微电机研究所就为低噪音摄影机研制生产过无刷直流电动机。早期的无刷电机因电子元器件技术发展缓慢而进步不快，90 年代以后，随着计算机技术、集成电路控制技术、电机控制理论的进步，而且无刷电机
9、的技术特征也逐渐为用户所认识，因此发展速度极快，目前已成为微特电机中最具发展前途的机种。无刷直流电机实际上是定、转子倒置的同步电动机，因此既具有交流电动机的结构简单、运行可靠和免维护的特点，又具备直流电动机运行效率、调速性能好等优点，故在国民经济各个领域，如家用电器、工业控制、仪表仪器等方面的应用日益普及。目前，计算机软、硬磁盘驱动的主轴电机和风扇电机，录像机中的伺服电机，电动自行车中的驱动电机，均数以千、百万计地使用无刷直流电动机。由于通过电刷和换向器的配合作用实现换向的直流电机具有调速范围宽广、线性机械特性、控制电路简单、起动转矩大、效率较高等优点，因此在诸多领域中得到了广泛的应用；但它的
10、电刷和换向器存在着可靠性较低、使用寿命较短、易产生火花等弊端。随着大功率电子器件、模拟和数字集成电路、高性能磁性材料的进步，采用电子换向的无刷直流电机与大功率电子器件、专用集成电路、微机、稀土永磁材料、新型控制理论及电机理论的发展紧密结合，得到了越来越广的应用。1.2 无刷直流电机的技术特征和直流电动机和异步电动机相比较，无刷直流电动机的关键技术特征是：1、经电子控制获得类似直流电动机的运行特性，有较好的可控性，宽调速范围；2、需要转子位置反馈信息和电子多相逆变驱动器；3、本质上是交流电动机，由于没有电刷和换向器的火花、磨损问题，可工作于高速，可得到较高的可靠性，工作寿命长，无需经常维护；4、
11、无刷直流电动机功率因数高，转子无损耗和发热，有较高的效率；有资料对比，7.5kW异步电动机效率为86.4%，同容量的无刷直流电动机效率达92.4%；5、必须有电子控制部分，总成本比直流电动机高。尽管成本较高，由于永磁无刷直流电动机性能有明显的优势。近年，经业者的努力，无刷直流电动机市场已不断扩展，在许多领域的竞争中，永磁无刷直流电动机已经争中，永磁无刷直流电动机已经并正在不断地取代直流电动机和异步电动机，获得越来越多的应用。永磁无刷直流电动机驱动电流方可分为方波驱动和正弦波驱动，后者又称为同步型永磁交流伺服电动机，主要用于伺服控制。上世纪80年代才进入实用阶段的同步型永磁交流伺服电动机是可与直
12、流伺服电机性能匹敌的伺服电机。据国际电机会议专家分析，交流伺服电动机正以每年15% 的速度取代直流伺服电动机，交流伺服电动机将会占据首位，其前景是极其美好的。因此，国际上有电机专家断言，21 世纪是永磁无刷直流电动机广泛推广应用的世纪。特别是在小型电动机领域，无刷直流电动机将占据主导地位。1.3 直流无刷电机发展现状及发展趋势1.3.1 直流无刷电机发展现状直流无刷电动机与一般直流电动机具有相同的工作原理和应用特性，而其组成是不一样的。除了电机本身外，前者还多一个换向电路，电机本身和换向电路紧密结合在一起。许多小功率电动机的电机本身是与换向电路合成一体，从外观上看直流无刷电动机与直流电动机完全
13、一样。直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分，它除了电机电枢、永磁励磁两部分外，还带有传感器。电机本身是直流无刷电机的核心，它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等，还涉及制造费用及产品成本。由于采用永磁磁场，使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构，满足各种应用市场的要求，并向着省铜节材、制造简便的方向发展。永磁磁场的发展与永磁材料的应用密切相关，第三代永磁材料的应用，促使直流无刷电机向高效率、小型化、节能方向迈进。为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路。早期用机电位置传感器获得位置信号，现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号，最简便的方法是利用电枢绕组的电势
14、信号作为位置信号。要实现电机转速的控制必须有速度信号。用获得位置信号相近方法取得速度信号，最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合。直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成，这两部分是不容易分开的，尤其小功率用电路往往将两者集成化成为单一专用集成电路。在功率较大的电机中，驱动电路和控制电路可各自成为一体。驱动电路输出电功率，驱动电动机的电枢绕组，并受控于控制电路。目前，驱动电路已从线性放大状态转成脉宽调制的开关状态，相应电路组成也从晶体管分立电路转成模块化集成电路。模块化集成电路有功率双极晶体管、功率场效应管和隔离栅场效应双极晶体管等组成形式。虽然，隔离栅场效应双极晶体管价格较
15、贵，但从可靠安全和性能角度看，选用它还是较合适的。控制电路用作控制电机的转速、转向、电流(或转矩)以及保护电机的过流、过压、过热等。上述参数容易转成模拟信号，用此来控制较简单，但从发展来看，电机的参数应转换成数字量，通过数字式控制电路来控制电机。当前，控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式。在对电机控制要求不高的场合，专用集成电路组成控制电路是简单实用的方式。采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向，有关数字信号处理器将在下面交流同步伺服电动机中介绍。目前，在微小功率范畴直流无刷电动机是发展较快的新型电机。由于各个应用领域需要各自独特的直流无刷电动机，所以直流无刷电动机的类型较多。大体上有计算机外存储器以及VCD、DVD、CD主轴驱动用扁平式无铁心电机结构，小型通风机用外转子电机结构，家电用多极磁场结构及内装式结构，电动自行车用多极、外转子结构等等。上述直流无刷电动机的电机本身和电路均成一体，使用十分方便，它的产量也非常大。为了满足大批量、低成本的市场需要，直流无刷电动机的生产必须要形成规模经济。因此，直流无刷电动机是一种高投入、高产出的行业。同时，我们应该考虑到市场也在
