直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的設計與仿真

1、精品直流電機 PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設計與仿真、 引言1本課題設計的目的和要求1.直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的目的：（1） 熟悉直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的整體運行過程和總體布局（2） 掌握該硬件電路的設計方法（3） 掌握電機PWM調(diào)速系統(tǒng)程序的設計和調(diào)試2.直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的要求（1）可輸入01范圍的占空比，占空比可用電位器輸入、撥碼開關輸入或 鍵盤輸入。（2）設計電機驅(qū)動電路，根據(jù)輸入的占空比控制電機轉(zhuǎn)速。（3）檢測電機轉(zhuǎn)速，并用LED或LCD顯示。（4）在PROTUES下仿真。二、系統(tǒng)總體框圖與原理說明2.1總體方案原理及設計框圖本設計是基于AT89c51為核心的直流調(diào)速器，由單片機控制和產(chǎn)生

2、適合要求的PWM信號， 該PWM信號通過驅(qū)動芯片電路進行直流調(diào)速， 使輸出電壓平均值和功率 可以按照PWM信號的占空比而變化，從而達到對直流電機調(diào)速的目的。撥碼開關輸入01范圍的占空比，用LCD1602 作為主液晶顯示器，顯示輸入的占空比控制電機轉(zhuǎn)速，能 夠?qū)崿F(xiàn)較好的人機交互- 可編輯 -精品總體方案設計框圖三、硬件電路圖-可編輯-精品3.1 PWM產(chǎn)生方式(1)PWM(脈沖寬度調(diào)制)是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，改變負載 兩端的電壓，從而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應用在很多方面，比如：電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接

3、通和斷開的電源，并且根 據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓 的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的， 從而來控制電動機的轉(zhuǎn)速。正因為如此,PWM又被稱為“開關驅(qū)動裝置”。PWM波形如圖所示：11飛211PWM波形圖則電機的平均轉(zhuǎn)速為max其中Va指的是電機的平均速度，Vmax是指電機在全通電時最大速度，D指的是占空比。 由上面的公式可見，當改變占空比D時，就可以得到不同電機平均速度Va，從而達到調(diào)速的目的(2)單片機片內(nèi)軟件生成PWM信號設電機始終接通電路時，電機轉(zhuǎn)速最大為DVmax，設占空比為:t1T-可編輯-精品PWM信號采用單片機定時中斷的方式

4、軟件模擬產(chǎn)生， 這樣實現(xiàn)比較容易， 可以節(jié)約硬件成本。/=定時器0初始化設置/=定時器0初始化設置void Time0_Init() /定時器0初始化函數(shù)TMOD=0 x01; /定時器0為工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; /初始化為定時時間為50msET0=1; /開定時器0中斷TR0=1; /開定時器EA=1; /開總開關/=定時器0中斷服務程序= void timer0_server(void)interrupt 3if(PWM_flag)TH0=(65536-PWM_data*200)/256;TL0=(65536-P

5、WM_data*200)%256;PWM=1;- 可編輯 -值，當輸入為256時，最大的占空比為99%,能調(diào)節(jié)到最大的電機轉(zhuǎn)速。OFFOFM1J-2-I 斗1-31- 1-斗i 1 二S1-S1-7arOSW1精品PWM_flag=PWM_flag;elseTH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /PWM=0;PWM_flag=PWM_flag;初始化為定時時間為20ms3.2撥碼開關模塊的設計本設計輸入用8位的撥碼開關，能產(chǎn)生256數(shù)值，每一種數(shù)值對應于一個占空比的-可編輯-精品LM016LPUH-Precent：

6、 99%Flotor Speed： 257C/) o LU0(/) Q LUCO $OT-Ol CO寸LD9Z Ct LU OOQQQOQQ3.3顯示模塊的設計本設計用LCD1602作為顯示模塊，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 點陣型液晶模塊，可以顯示兩行，提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能。LCD1Livios e ip wnHot_Pr- e- oSc- en t- s1F-=- -d =2 5 Stot I臣壬LLJT1 IX 1 C 13.4直流電機驅(qū)動模塊本設計采用光電隔離器，光耦合器以光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用

7、，然后把信號通過晶體管IRF640進行放大，驅(qū)動直流電機的驅(qū)動和-可編輯-3.3模擬直流電機測速模塊555定時器，構成簡單的振蕩電路，利用電阻和電容充放電原理，是輸出端產(chǎn)生方 波信號，即可模擬簡單的脈沖，代替電機的測速，電機測速一般都是利用霍爾元件測出 電機轉(zhuǎn)了多少圈，電機轉(zhuǎn)一圈，霍爾元件檢測電機觸發(fā)的脈沖，貝U會輸出響應的信號。 光電隔離主要用來處理控制部分和強電部分的信號，減少控制部分受強電的干擾。起隔 離作用。C_j-ONTUF精品Oi調(diào)速。UV-可編輯-四、程序流程圖五、仿真說明(1)初始界面時，撥碼開關沒有設置PWM，直流電機處于停止狀態(tài),顯示PWM為000%精品LCD1602-可編

8、輯-LCD1LM016LfTEXTFIJnZp recent I-90riotor-Speed: 256sMOLCMEnggg?。篐UJo a a a o o oD在 LCD 上顯示 Motor_Speed 為 256，這就是在一定時間內(nèi)低電平的數(shù)冃。由于INTO 是屬于低電平輸入中斷類型的，根據(jù)這個原理再通過計數(shù)器T1 來記錄 INTO 的中斷次數(shù)即是轉(zhuǎn)速。(2)通過調(diào)節(jié)撥碼開關的值，使占空比增大，從而使直流電機的轉(zhuǎn)速變大精品JJtLPULPrecent：4Mllotor.SFeed：25?UJ3,ADIPSW_8 TEXTDSW1l/l口 L 啊啤寸 ggh圧丘嘰am亡-可編輯- 丁 CM

9、 E寸 G 9Z g 6 a L r- J ro 寸六、心得體會本設計通過仿真基本能實現(xiàn)對直流電機的調(diào)速和測速。課程設計重點在于對單片機的應用與理解，引入了555芯片的使用與了解其作用，對掌握驅(qū)動直流電機的方法有一定得-可編輯-精品LMURl167a11W0- J6jin1413B而345PULPrent：97Xl1otoiSFeed：256A iJ -I Q- ip也 k IELUDIFSWa精品要求，通過這幾天網(wǎng)上的一些相關資料的查閱，順利的完成了這個課程設計，但在仿真過程中的一些細節(jié)問題上還有著紕漏，在電機的測速的模塊的編程不夠完美。通過本次課程設計，加深了之前的單片機知識和相應仿真軟件

10、的使用。拓寬了本人的知識面，拓展了視野和思維。設計一個直流電機調(diào)速系統(tǒng)，無論從學習還是實踐的角度上來說，對電氣專業(yè)的大學生都會產(chǎn)生積極的作用，有利于提高學習熱情。參考文獻：附錄#include#include#include#include#include/=#define uchar unsigned char- 可編輯 -1.單片機技術及系統(tǒng)設計周美娟清華大學出版社2.微型計算機控制技術實用教程潘新民 王燕芳 電子工業(yè)出版社精品#define uint unsigned int/=#define Data_Bus P1sbitPWM=P3A0;bitPWM_flag=0;unsigned

11、char Time_flag=0;unsigned char DSW_data=0 x00;unsigned char PWM_data=0;unsigned int Speed_data=0;unsigned char PWM_Precent5=0 x30,0 x30,%;unsigned char MotorSpeed5=0 x30,0 x30,0 x30;/-/-函數(shù)聲明 -void delay(uint);void delay_ms(unsigned int ii);/1ms延時函數(shù)void get_PWM(void);void get_Speed(void);void delay(u

12、int z)- 可編輯 -精品uint x,y;/=延時子for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void delay_ms(unsigned int ii)/1ms延時函數(shù)unsigned int i,x;for (x=0;xii;x+)for (i=0;i200;i+);/=外部中斷0初始化程序= void Init_int0(void)EX0=1;/開外部中斷0IT0=1;/觸發(fā)EA=1;- 可編輯 -精品/=外部中斷0服務程序=void Int0_server(void) interrupt 0EA=0;Speed_data+;EA=1;/=定時器0初始化設置vo

13、id Time0_Init() /定時器0初始化函數(shù)TMOD=0 x01; /定時器0為工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; /初始化為定時時間為50msET0=1; /開定時器0中斷TR0=1; /開定時器EA=1; /開總開關/=定時器0中斷服務程序= void Time0_Int() interrupt 1 /定時器0中斷子函數(shù)TH0=(65536-50000)/256;- 可編輯 -Time_flag=0;get_Speed();/=定時器1初始化設置=計算 方波數(shù)void init_timer1(void)TMOD|=0

14、 x10; /定時器1為工作方式1 16bitTH1=0 xFF;TL1=0 xFE;ET1=1; /開定時器1中斷TR1=1; /開定時器EA=1; /開總開關/=定時器1中斷服務程序=void timer1_server(void) interrupt 3- 可編輯 -精品精品TL0=(65536-50000)%256; /Time_flag+;if(Time_flag=20)初始化為定時時間為50msif(PWM_flag)TH1=(65536-PWM_data*200)/256;TL1=(65536-PWM_data*200)%256;PWM=1;PWM_flag=PWM_flag;e

15、lseTH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /初始化為定時時間為PWM=0;PWM_flag=PWM_flag;/=get_PWM=void get_PWM(void)DSW_data=Data_Bus;- 可編輯 -精品if(DSW_data=0 x00)TR1=0;20msPWM=0;PWM_Precent0=0 x30;PWM_Precent1=0 x30;elsePWM_data=DSW_data*100/256;PWM_Precent0=PWM_data/10+0 x30;PWM_Precent1=PWM_data%10+0 x30;TR1=1;/=get_Speed=void get_Speed(void)MotorSpeed0=Speed_data/100+0 x30;MotorSpeed1=Speed_data/10%10+0 x30;MotorSpeed2=Speed_data%10+0 x30;- 可編輯 -精品Speed_data=0;/-主函數(shù) -void main()PWM=0;get_PWM();Init_int0();Time0_Init();init_timer1();LCD_init(); /LCD1602初始化LCD_w