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1、鉴于51系列单片机直流电机PWM调速系统设计.课程设 计设计题目：鉴于 51 系列单片机的直流电机 PWM调速系统设计学院：机电工程学院专业：机械工程及自动化班级：机自07 级 01 班姓名：强艳梅学号： 20702021135指导老师：张敏达成时间： 2021 年 1 月 11 日.目录1 直流电动机调速概括31.1 直流电机调速原理31.2 直流调速系统实现方式41.3 89C51 单片机52 硬件电路设计52.1 PWM波形的程序实现52.2 直流电动机驱动62.3 续流电路设计63 软件设计73.1 主程序设计73.2 数码显数设计83.3 功能程序设计93.4 仿真图123.5 仿真
2、结果剖析13心得领会14参照文件15.1 直流电动机调速概括1.1 直流电机调速原理直流电动机依据励磁方式不一样， 直流电动机分为自励和他励两种种类。 不一样励磁方式的直流电动机机械特征曲线有所不一样。 可是关于直流电动机的转速有以下公式： n=U/Cc-TR内/C C此中：U电压； 内 励磁绕组自己的电阻； r cR每极磁通 (Wb)； Cc电势常数； Cr 转矩常量。由上式可知，直流电机的速度控制既可采纳电枢控制法， 也可采纳磁场控制法。 磁场控制法控制磁通， 其控制功率固然较小，但低速时遇到磁极饱和的限制， 高速时遇到换向火花和换向器构造强度的限制， 并且因为励磁线圈电感较大， 动向响应
3、较差。 所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。图 1-1 直流电机的工作原理图电枢控制是在励磁电压不变的状况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。在工业生产中宽泛使用此中脉宽调制 (PWM)应用更加宽泛。脉宽调速利用一个固定的频次来控制电源的接通或断开， 并经过改变一个周期内“接通和“断开时间的长短，即改变直流电机电枢上电压的“占空比来改变均匀电压的大小，进而控制电动机的转速，所以， PWM又被称为“开关驱动装置。.图 1-2 电枢电压占空比和均匀电压的关系图依据上图，假如电机一直接通电源时，电机转速最大为Vmax ，占空比为D=t1 /T ，那么电机的均匀速度为：VD
4、=V max *D ，可见只需改变占空比 D，就能够得到不一样的电机速度，进而抵达调速的目的。1.2 直流调速系统实现方式PWM 为主控电路的调速系统： 鉴于单片机类由软件来实现 PWM ，在 PWM 调速系统中占空比 D 是一个重要参数在电源电压 U d 不变的状况下，电枢端电压的均匀值取决于占空比D 的大小，改变 D 的值能够改变电枢端电压的均匀值从而抵达调速的目的。 改变占空比 D 的值有三种方法：A 、定宽调频法： 保持 t1 不变，只改变 t，这样使周期 (或频次 )也随之改变。图 1-2 B、调宽调频法：保持 t 不变，只改变 t1 ，这样使周期 (或频次 )也随之改变。图 1-2
5、 C、定频调宽法：保持周期 T(或频次 )不变，同时改变 t1 和 t。图 1-2 前两种方法在调速时改变了控制脉冲的周期(或频次 )，当控制脉冲的频次与系统的固有频次靠近时，将会惹起振荡，所以常采纳定频调宽法来改变占空比进而改变直流电动机电枢两头电压。.1.3 89C51 单片机U419XTAL13938371836XTAL2353433932RST2122232924PSEN3025ALE3126EA2728110211312413514615716817AT89C51图 1-3 89C51 单片机2 硬件电路设计2.1 PWM 波形的程序实现随计算机技术及电力电子技术的展开， PWM波形
6、采纳软件方法实现显得特别灵巧和适用以 89C51单片机为控制核心 , 晶振频次为 12MHz定 时计数器 TO,T1 作准时器使用， 工作在方式 1，准不时间为，假定 PWM波形的频次为 50 Hz ，占空比为 1：1，那么和 R0 载入 30H和 31H单元的值初始 100, 假定在程序中利用按键产生中止调用来改变 30H和 31H单元的值就能够改变占空比 . 系统流程图如图2-1 所示 ：开始系统初始化正转？反转？停止？YYY发正转命令发反转命令发停止命令调显示子程序.L298 芯片。为保.图 2-1程序流程图2.2 直流电动机驱动在直流电动机的驱动中对大功率的电动机常采纳 IGBT 作为
7、主开关元件 , 对中小功率的电机常采纳功率场效应管作为主开关元件 . 此外还能够采纳集成电路来达成对电机的驱动，系统采纳集成电路 L298 来驱动电机图 2-2 L298内部构造和功能引脚图L298 是双 H高电压大电流功率集成电路. 直接采纳 L 逻辑电平控制 , 能够驱动继电器、直流电动机、步进电动机等电感性负载。其内部有两个完整同样的功率放大回路。其内部构造和引脚功能如图2-2 所示。L298 引脚符号及功能SENSA、SENSB：分别为两个 H 桥的电流反响脚，不用时能够直接接地ENA 、ENB：使能端，输入PWM信号IN1、 IN2、IN3、IN4：输入端， TTL逻辑电平信号OUT
8、1、OUT2、OUT3、OUT4：输出端，与对应输入端同逻辑VCC：逻辑控制电源， 4.57V GND: 地VSS：电机驱动电源，最小值需比输入的低电平电压高当使能端为高电平常，输入端 IN1 为 PWM信号 ,IN2 为低电平信号时 , 电机正转；输入端 IN1 为低电平信号， IN2 为 PWM信号时 , 电机反转 ;IN1 与 IN2 相 同时 , 电机快速停止。当使能端为低电平常 , 电动机停止转动。2.3 续流电路设计因为电机拥有较大的感性， 电流不可以突变 ，假定忽然将电流切断， 将在功率管两头产生很高的电压， 破坏器件。 我们在此电路中应用的是 二极管来续流 ，利用二极管的单导游
9、通性。 二极管的采纳要依据 PWM的频次和电机的电流来决定， 二极管要有足够快速的恢复时间和足够的电流蒙受能力。因为电机拥有较大的感性，电流假如突变易破坏功率胳即.护芯片加上洗续流电路。电路的工作原理替如图3.7 所示。电路的工作原理：当电机正转时 ，假定忽然掉电， D1、 D4导通， D2、D3 截止；当电机反转时，忽然掉电 D2、D3 导通， D1、 D4截止。VSD1M1D2+-MD3D4Y1Y2图 2-3续流电路工作原理图3 软件设计3.1 主程序设计该主程序主要达成初始化，设置准经常数和中止进口程序，主程序不停的循环处于等候中止状态 .ORG 0000HAJMP STARTORG 0
10、003HLJMP INT0；T0中止ORG 000BHLJMP ITT0；T1中止ORG 0030H；系统初始化START: MOV SP,#60H；赋初值货仓指针MOV R0,#00H；给 R0 送值 0MOV R1,#00H；给 R1 送值 0；置 0；置 0；置 0MOV TMOD,#01H；写控制字控制方式MOV TL0,#0FFH；置准经常数.MOV TH0,#0FFHSETB EASETB EX0SETB ET0CLR IT0SETB TR0开 始系统初始化正转？反转？停止？调显示子程序.；同意中止；同意外面中止0；同意 TL0 中止；启动 TL0Y 发正转命令Y 发反转命令Y 发停止命令图 3-1 主流程图数码显数设计经过 P1.1 ，P1.2 口来控制数码，显示经过查表和调用延时实现数的显示程序代码：MOV DPTR,#TABMOV 40H,#0；置 0
