基于單片機的直流電機控制

1、最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文基于單片機的直流電機控制基于單片機的直流電機控制【摘要】 基于單片機的直流電機控制是通過單片機改變 PWM 信 號占空比，來對單片機進行控制。本文從直流電機工作原理入手，闡 述了直流電機控制信號如何對直流電機進行控制的過程， 通過單片機 生成 PWh脈沖信號來改變直流電的大小， 最后通過用戶鍵盤控制輸入 控制單片機改變 PWM 占空比，來控制單片機運轉。【關鍵詞】單片機；直流電機；PWM1 概述隨著國民經濟的快速發(fā)展以及科學技術的不斷快速提高，我國逐步完成由農業(yè)大國向工業(yè)大國的轉變， 社會現代工業(yè)自動化化水平不 斷提升。在當前社會的機械、冶金、石化、國防等工

2、業(yè)部門中，電動 機作為能量轉換的傳動裝置被廣泛應用。隨著工業(yè)水平的快速提升，人們對產品的質量和制作工作水準要求越來越高， 這就使得人們對于 工業(yè)生產者電動機的運轉控制要求越來越精細。 基于單片機的電動機 控制，不僅可以利用單片機信號精密準確的特點， 而且可以實現電動 機的自動化控制，使得電動機在單片機程序的控制下， 穩(wěn)定準確地帶 動生產設備來完成工業(yè)加工。因此，對于單片機的學習以及直流電機 的工作原理的學習與研究，對于單片機控制直流電機運轉來實現工業(yè) 自動化具有非常重大的實用價值和現實意義。2 直流電機的工作原理直流電機是將直流電轉換成機械動能的旋轉電機，它主要結構包括由主磁極、換向級、電刷和

3、機座構成的定子和由鐵芯、轉子繞組、換向器等構成的轉子兩部分。在直流電機的定子上固定有兩個永久磁 鐵，分別為磁場的兩極。直流電機轉向器內安裝有兩個固定不變的電 刷，它們與直流電相同連， 所以無論轉子如何旋轉， 只要提供電能的 直流電不發(fā)生轉向，通往轉子線圈的上半邊電流和先半邊電流的方向 都是固定的， 這也就保證了轉子收到的電磁感應力的方向隨著通過直 流電機的直流電流向方向改最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文變而發(fā)生變化。 當直流電機通過直流電轉 子上的線圈時，就會有電流在磁場內運動，故而轉子就會產生電磁轉 矩和感應電動勢，帶動轉子旋轉。當通過直流電機轉子繞組的電流發(fā) 生變化時， 轉子在固定電磁

4、場內收到的電磁感應力也會發(fā)生相應的變 化，帶動轉子旋轉的力的大小也會發(fā)生變化， 故而會影響到轉子旋轉 速度。當通過直流電機的電流反向時，轉子繞組收到的電磁感應力會 發(fā)生反向，轉子就會向反方向旋轉。所以，改變通過直流電機的電流 的大小和通電方向， 即可改變直流電機的旋轉速度和旋轉方向。3 單片機控制直流電機根據單片機的工作原理，可由的單片機產生控制信號，來調節(jié)輸 入直流電機的直流電的大小和方向， 進而控制直流電機的運轉速度和 運轉方向。由于單片機的輸出信號為數字信號， 可使用 PW 碉速的方 法，來控制直流電機工作。3.1 PWM 控制直流電機原理PWM 是 Pulse Width Modula

5、tion 的縮寫，意為脈沖寬度調制。PWM 控制直流電機工作是通過矩形脈沖來控制直流電機中直流電的導 通與關閉，當 PWI 控制信號為高電壓時，直流電流開始導通，直流電 機開始工作；當 PWM 控制信號為低電壓（零電壓）時，直流電流關閉， 直流電機停止工作。PW 啲脈沖示意圖如圖 1.所示。圖 1 PW 脈沖信號示意圖如圖 1.所示， PWM 脈沖信號的周期為 T, 高電壓時間為 t1，低電壓時間為 t2。當 PW 脈沖信號控制的直流電 通過直流電機時，直流電機受到電磁感應力的時間為t1，停止受力的時間為 t2，所以可以通過調節(jié)脈沖信號的高電壓在一個信號周期 內所占的比例即可調節(jié)直流電機轉速，

6、 通過外加信號控制直流電流流 通方向即可控制直流電機旋轉方向。3.2 單片機控制直流電機框架圖單片機控制直流電機運轉， 是通過單片機產生 PWM 控制信號即可 控制直流電機工作。單片機控制直流電機的框架圖如圖2.所示。圖 2 單片機控制直流電機系統(tǒng)框架圖如圖所示，單片機系統(tǒng)為 直流最新【精品】范文 參考文獻 專業(yè)論文電機控制系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)， 控制鍵盤為用戶提空直流電機工 作控制接口，用戶通過控制鍵盤輸入來改變直流電機的旋轉速度和運 轉方向。單片機生成PWM沖信號方法常見的方法是使用單片機數據 I/O 口，通過程序控制不斷輸出高電平低電平來生成 PWMT 號。當然，也 有專門的PWM成電路可

7、供用戶設計使用，也有新一代的單片機提供 了專門的PWM 接口，可以通過程序控制字來調節(jié)脈沖信號的占空比來 改變 PW 脈沖。在設計直流電機控制系統(tǒng)時，可根據不同的需求來選 擇不同的方案，來生成 PWM 脈沖信號。3.3 用戶對直流電機控制單片機控制直流電機工作流程，主要是根據用戶的鍵盤輸入來控 制單片機改變直流電機的工作狀態(tài)。用戶首先要啟動系統(tǒng)電源，然后 按下正轉按鈕，單片機會掃描到信號輸入，以最初設定的占空比來輸 出 PWM 脈沖，當用戶按下加速按鈕時，單片機會增加 PWMI 號高電壓 所占的比例，來增加直流電機受電磁感應力的時間， 是對直流電機進 行加速；同樣的，當用戶按下減速按鈕后，單片

8、機會相應改變 PWM 脈 沖高電壓所占的比例，來減少直流電機受電磁感應力的時間， 來對直 流電機進行減速。4 總結基于單片機的直流電機控制，是基于 PW 碉速原理來實現直流電 機的工作調節(jié)。利用單片機產生 PWI 矩形方波，并能方便改變方波占 空比，來實現直流電機電流的大小和方向。當然，在設計控制系統(tǒng)時，要考慮對電機的保護，比如在電機高速運轉時，切不可馬上按下反轉 按鈕，以減少對直流電機的損害，這些都可在軟件設計過程中來實現。參考文獻：1 王立紅.基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)設計J.知識經濟.2011 （ 08）2 庹朝永.基于單片機的直流電機PWh調速系統(tǒng)設計與開發(fā)J. 煤炭技術.2011（ 06）3 楊春旭，林若波，彭燕標.基于 PWM 控制的直流電機調速系統(tǒng) 的設計J.齊齊哈爾大學學報（自然科學版）.2011（ 03）4 韓新紅，華云松