直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計及仿真

1、. z. . . . . 資料. . .直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真引言1本課題設(shè)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(shè)計方法 3 掌握電機PWM調(diào)速系統(tǒng)程序的設(shè)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*圍的占空比，占空比可用電位器輸入、撥碼開關(guān)輸入或鍵盤輸入。2設(shè)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(shè)計框圖本設(shè)計是基于AT89c51為核心的直流調(diào)速器，由單片

2、機控制和產(chǎn)生適合要求的PWM信號，該PWM信號通過驅(qū)動芯片電路進展直流調(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，從而到達對直流電機調(diào)速的目的。撥碼開關(guān)輸入01*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。撥碼開關(guān)輸入模塊撥碼開關(guān)輸入模塊AT89c51單片機LCD1602顯示模塊電機驅(qū)動模塊直流電機示波器顯示PWM波形用壓控振蕩器可用555電路構(gòu)成來模擬直流電機的運行總體方案設(shè)計框圖三、硬件電路圖3.1 PWM產(chǎn)生方式1PWM脈沖寬度調(diào)制是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，改變負載兩端的電壓，從而到達控制要求的一種電壓

3、調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在很多方面，比方：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到達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(guān)驅(qū)動裝置。PWM波形如下圖：PWM波形圖設(shè)電機始終接通電路時，電機轉(zhuǎn)速最大為，設(shè)占空比為：則電機的平均轉(zhuǎn)速為其中指的是電機的平均速度，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(dāng)改變占空比D時，就可以得到不同電機平均速度,從而到達調(diào)速的目的。2單片機片內(nèi)軟件生成PWM信號

4、PWM信號采用單片機定時中斷的方式軟件模擬產(chǎn)生，這樣實現(xiàn)比擬容易，可以節(jié)約硬件本錢。/=定時器0初始化設(shè)置=/=定時器0初始化設(shè)置=void Time0_Init() /定時器0初始化函數(shù)TMOD=0*01; /定時器0為工作方式1TH0=(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(guān)/=定時器0中斷效勞程序= void timer0_server(void) interrupt 3 if(PWM_flag) TH0=(65536-PWM_data*200

5、)/256; TL0=(65536-PWM_data*200)%256; PWM=1; PWM_flag=PWM_flag; else TH1=(45536+PWM_data*200)/256; TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /初始化為定時時間為20ms PWM=0; PWM_flag=PWM_flag; 3.2撥碼開關(guān)模塊的設(shè)計本設(shè)計輸入用8位的撥碼開關(guān)，能產(chǎn)生256數(shù)值，每一種數(shù)值對應(yīng)于一個占空比的值，當(dāng)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。3.3顯示模塊的設(shè)計本設(shè)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

6、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(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能。3.4直流電機驅(qū)動模塊本設(shè)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，然后把信號通過晶體管IRF640進展放大，驅(qū)動直流電機的驅(qū)動和調(diào)速。3.3模擬直流電機測速模塊555定時器，構(gòu)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，則會輸出響應(yīng)的信號。光電隔離主要用來處理控制局部和強電局部的信號，減少控制局部受強電的干擾

7、。起隔離作用。四、程序流程圖開場開場LCD1602、定時器t1和t0初始化撥碼開關(guān)設(shè)置PWM值主函數(shù)把數(shù)據(jù)送到LCD1602，顯示轉(zhuǎn)速，并調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速等待重新設(shè)置PWM值YN五、仿真說明1初始界面時，撥碼開關(guān)沒有設(shè)置PWM，直流電機處于停頓狀態(tài)，LCD1602顯示PWM為000%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)目。由于INT0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INT0的中斷次數(shù)即是轉(zhuǎn)速。2通過調(diào)節(jié)撥碼開關(guān)的值，使占空比增大，從而使直流電機的轉(zhuǎn)速變大。六、心得體會本設(shè)計通過仿真根本能實現(xiàn)對直流電機的調(diào)速和測速。課程設(shè)計重點在

8、于對單片機的應(yīng)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要求，通過這幾天網(wǎng)上的一些相關(guān)資料的查閱，順利的完成了這個課程設(shè)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(shè)計，加深了之前的單片機知識和相應(yīng)仿真軟件的使用。拓寬了本人的知識面，拓展了視野和思維。設(shè)計一個直流電機調(diào)速系統(tǒng)，無論從學(xué)習(xí)還是實踐的角度上來說，對電氣專業(yè)的大學(xué)生都會產(chǎn)生積極的作用，有利于提高學(xué)習(xí)熱情。參考文獻：1.單片機技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計 周美娟 清華大學(xué)2.微型計算機控制技術(shù)實用教程 潘新民 王燕芳 電子工業(yè) 附錄#include#include#

9、include#include#include /=#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/=#define Data_Bus P1sbit PWM=P30;bit PWM_flag=0;unsigned char Time_flag=0;unsigned char DSW_data=0*00;unsigned char PWM_data=0;unsigned int Speed_data=0;unsigned char PWM_Precent5=0*30,0*30,%;unsigned char MotorSpeed5=0*3

10、0,0*30,0*30;/ 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);/=延時子函數(shù)=void delay(uint z) uint *,y; for(*=z;*0;*-) for(y=110;y0;y-);void delay_ms(unsigned int ii)/1ms延時函數(shù)unsigned int i,*;for (*=0;*ii;*+) for (i=0;i200;i+);/=外部中斷0初始化程序=void Init_int

11、0(void) E*0=1;/開外部中斷0 IT0=1;/觸發(fā) EA=1;/=外部中斷0效勞程序= void Int0_server(void) interrupt 0 EA=0; Speed_data+; EA=1;/=定時器0初始化設(shè)置=void Time0_Init() /定時器0初始化函數(shù)TMOD=0*01; /定時器0為工作方式1TH0=(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(guān)/=定時器0中斷效勞程序=void Time0_Int() in

12、terrupt 1 /定時器0中斷子函數(shù)TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; /初始化為定時時間為50msTime_flag+;if(Time_flag=20) Time_flag=0; get_Speed(); /=定時器1初始化設(shè)置=計算方波數(shù)void init_timer1(void)TMOD|=0*10; /定時器1為工作方式1 16bitTH1=0*FF;TL1=0*FE; ET1=1; /開定時器1中斷TR1=1; /開定時器EA=1; /開總開關(guān)/=定時器1中斷效勞程序= void timer1_server(void) int

13、errupt 3 if(PWM_flag) TH1=(65536-PWM_data*200)/256; TL1=(65536-PWM_data*200)%256; PWM=1; PWM_flag=PWM_flag; else TH1=(45536+PWM_data*200)/256; TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /初始化為定時時間為20ms PWM=0; PWM_flag=PWM_flag; /=get_PWM=void get_PWM(void) DSW_data=Data_Bus; if(DSW_data=0*00) TR1=0; PWM=0; PWM_Pr

14、ecent0=0*30; PWM_Precent1=0*30; else PWM_data=DSW_data*100/256; PWM_Precent0=PWM_data/10+0*30; PWM_Precent1=PWM_data%10+0*30; TR1=1; /=get_Speed=void get_Speed(void) MotorSpeed0=Speed_data/100+0*30;MotorSpeed1=Speed_data/10%10+0*30;MotorSpeed2=Speed_data%10+0*30;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_write_mand(0*01