基于單片機的PWM直流電機調速系統(tǒng)設計論文(附電路圖、程序清單)

言第1言概況電力拖動系統(tǒng)的簡稱。在這一系統(tǒng)中可對生產機械進行自動控制。力拖動正朝省計算機控制的生產過程自動化的方向邁進。以達到高速、優(yōu)質、高效率自動化的電力拖動系統(tǒng)仍然是不可缺少的組成，低成自動化技術與設備的開發(fā)，越來越引起國內外的注意。特別對于小應用適用技術的設備，不僅有益千獲得經濟效，而且能提高生產率可靠，的電力拖動系統(tǒng)更是低成本自動在如今的現(xiàn)實生活中，自動化控制系統(tǒng)已在各行各業(yè)得到廣泛的應用和發(fā)展，其，宜于在廣泛的范圍內平滑調速，所以直流調速系統(tǒng)至今仍是自動調速系統(tǒng)中的主要形式?，F(xiàn)在電動機的控制從簡單走向復雜，并逐漸成熟成為主流。其應用領域極為廣泛，例：軍、火炮瞄；業(yè)方面的數(shù)控機床、、印刷機械；印機傳真機；空調等的控制。隨著電力電子技術的發(fā)展 開關速度更控制更容易的全控型功率器件MOSFETIGBT成為主，脈寬調制技術表現(xiàn)出較大的優(yōu)越：主電路線路簡單，需要用的 功率；開關頻率，電流容易連續(xù)，諧波少，電機發(fā)熱都；低 速能，穩(wěn)速精度高，因而調速范圍；系統(tǒng)快速響應性能，動態(tài)抗擾能力；主電 路元件工作在開關態(tài)，導通損耗小，裝置效率較；近 年來，微型計算機技術發(fā)展速度飛快，以為主導的信息技術作嶄新的生產，正向社會的各個領域滲透直流調速系統(tǒng)向數(shù)字化方向發(fā)展成為勢。一一電力電子技術、功率半導體的發(fā)展對控的發(fā)展影響極，們是密相關相互促的。近30年，電力電子技的猛發(fā)，帶改變蓿電機控制面貌和應。驅動電動機控制方案有種：工作在 個狀態(tài)的關控、相位控制和脈調制控，在單向電動電子驅動電路，主要是閘管，后來是用相位控雙可控硅。在這以后，這種控型功率器一直主宰看電機控制市場。到70和80年先后出現(xiàn)了全控型功率器件GTOG'IR、POWER-MOSFETIGBT和MCT等。種有自能器，取了原來普通管系統(tǒng)需的相電，簡了電路，提高了效，提高了工，低，了電力電子裝的體積和重量。后來，諧波成分大、功率因數(shù)差的控變流器逐步由斬波器PWM變流器所代，明顯地擴大了電控的調運范，高調速精，改善了快速效功率因數(shù)。e簡稱PWM)70年代中期。最早用于不可逆、小功率驅動，自動記錄儀表等．的提之間的結合促使PWM的推進高度。PWM術滿足那、，用特。，電子術和控制技，機控制技術以隨的客戶，，而可靠性和系統(tǒng)安全操作也擺上了，求，環(huán)保法規(guī)所要求的嚴格環(huán)進入21，可以預期新的更高性能電力電子器件還會出，代提高。3本文的主要工作3PWMG'IRH橋單極式電路為功率放大電路的結構PWM形的寬度來控制H電路中的G'IR通斷時間，以達到調節(jié)電機速度的目的。增加了系統(tǒng)的靈活性和精確性，使整個PWM脈沖的產生過程得到了大大的簡化。本設計以AT89C51單片機為核心，以鍵盤作為輸入達到控制直流電機的啟停、速度和方向，完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。在設計中，采用了PWM技術對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精確調速的目的。PWM)H橋，利用PROTEUS軟件對各個子并給出了仿真結果。第2章直流調速系統(tǒng)概述調速方法通常有機械的的、、氣動的幾種，僅就機械與法，也可采用電氣與機械配合的方法來實現(xiàn)氣調，如可簡化機械變速機構，提高傳動效，，便于實現(xiàn)遠距離控制和自動控制，因此在生產機械中廣泛采用電氣方法調速。由于直流電動機具有極好的運動性能和控制特性，盡管它不如交流電動機那樣結但是，直流調速系統(tǒng)一且占據(jù)壟斷，流調速系統(tǒng)仍然是自動調速系統(tǒng)主要形鋼礦山洋鉆探、金屈，直流調速系統(tǒng)在理論上和實踐控制技術的角度來，它又是交流調速系統(tǒng)的，我們先看論。直流電機的工作原理上T電刷換向片。，作的換能器電磁力。圖2-1型圖，，固定部分（）由磁鐵（稱為磁極）成；轉動分（子）環(huán)形形鐵，定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵心上由A和B導體，線圈的首端和末端分別連銅片向器。換向器固定在轉軸上，換向片與轉軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置眢一對固定不動的電刷Bl和B2,轉時電樞線圈通過換向器和電刷與外電路接通。上T電刷換向片。2石繞組線圈2主磁極

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7s

鐵心主磁極直流電動機工作原理如圖2-2所示。給兩個電刷加上直流電源，所示有且流電流從電刷A流入，經過線abed,從電刷B流，根據(jù)電磁力定，載流導體ab和cd收到電磁力的作，其方向可由左手判，段導體受到的力形了個轉矩，使得轉子逆時針轉動；如果轉子轉到2-2(b)的位置，電刷 A和換向2，電刷B和換向片1A，在線圈中的流動方向是dcba,Babcd左手定由千換向器配合abcdNA流入的方向，而在S極下時B，線圈邊中的電流始終是一個方，就可使電動機連續(xù)旋轉。(a)導體處： (b)異休的處極下圖22直流電機原理圖直流電機的調速方法，：(1)調節(jié)電樞供電電壓U。改變電樞電壓主要是從額定電壓往下降低電樞電壓，從電動機額定轉速向下變速，屈恒轉矩調速方法。對千要求在一定范圍內無級平滑調速的系統(tǒng)來說，這種方法最好。[..變化遇到的時間常數(shù)較小，能快速響應，但是需要大容噩可調直流電源。(2)中。改變磁通可以實現(xiàn)無級平滑調速，但只能減弱磁通進5行調速（簡稱弱磁調速從電機額定轉速向，屈J變化時間5遇到的時間常數(shù)同，但所需電源容量小。3)R設備簡單，，機械特性較軟；沒什么調速作用；還會在調速電阻上消耗大盎電能。，往往是和，，自動控制的直流調速系必要時把調壓調速和弱磁調速兩種方法配合起來使用。門控直流電源有以下三種：(1)旋轉變流機組。用交流電動機和直流發(fā)電機組成機，組以獲得可調的直流電壓。2)靜止可控整流器（系統(tǒng)）。用電壓。(3)直流斬波器（脈寬調制變換器）。用恒定直流電或源不可控整流電源供電，利用且流斬波或脈寬調制的方法產生可調的直流平均電壓。改變勵磁電流的方向則輸出電壓G-M系統(tǒng)的可逆運行是很容易實現(xiàn)的。該系統(tǒng)需要旋轉變流機組，至少包含兩臺與調速電動機容還要一臺勵磁發(fā)電機、V-M、數(shù)，半并產生較大的諧波電流危害附近的用電設備。GT V陽23 晶閘管－電動機調速系統(tǒng)原理框圖 (系統(tǒng)）6直流斬波器又稱且流調壓器，是利用開關器件實現(xiàn)控制，將且流電源電壓斷續(xù)加到負載，通過斷的變化來改變負載上亙流電壓平均，將固定電壓直流電源變成平均值可調直流電，亦直流一直流變換器。它具有效率高 、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點現(xiàn)廣泛應用于地鐵、電力機車、城市無軌電車以電瓶搬運車等電力牽引設備的變速拖動中。圖2-4為直流斬波器的原理電路和輸出電壓波圖中VT代表開關器件。當開關VT接通，電源電壓。到電動機；當 VT斷開時，直流電與電動機斷，動機電樞端電壓為零。如此反，得電樞端電壓波形如2.4(b)所示。I·-

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U^t()刀'，．,'，．,r，'；二'三 t{b\圖24直流斬波器原理電路及輸出電壓波型(a)原理圖 (b)電壓波型在這里晶閘管不受相位控制，當晶，兩端電壓接近千零。脈沖寬度調制即lseModttlation)簡稱PWM。脈沖周期不變，只改變晶閘管的即通過改變脈沖寬度來進行直流調速。與：(1)由PWM系統(tǒng)的低速運行平穩(wěn)達1:10000均電流下，電動機的損。2)同樣由千開關頻率高，若帶，因此快速響應性能好，動態(tài)抗擾能力強。7(3)，PWM7可通過單片機控制繼電器的閉合來實現(xiàn)，但是驅動能力有限。目前，受到器件容撮限，PWM 且流調速系統(tǒng)只用千中、小功率的系統(tǒng)H橋電機驅動的概述PWM因此有必要對電機驅動電路進行介紹。Q3Q,Q,Q3Q,Q,圖2.5H橋式電機驅動電路H橋式驅動電路是因4H4H中的橫杠（上）。電路中，H橋式電機驅動電路包括4極管和極管。根據(jù)不同三極管對的導通情況，電流可能會從左至右或從右至左流過電機，從而控制電機的轉向。Q,Q,Q,Q,圖2.6H橋式驅動電機順時針轉動如上圖，當Ql管和Q4管導通時，電流就從電源正極Ql從左至右穿過電然后再經Q4回到電源負極。按圖中電流箭頭所，該流向的電 流將驅動電機順時針轉動。當三極Ql和Q4導通時，電流將從左至右流過電機，從而驅動電機按特方向轉動（電機周圍的箭頭指示為順時針方向三極管Q2和Q3導通，電流將8從右至左流過電機，從而驅動電機向轉動（電機周圍的箭頭向）。899Q,QQ,Q,么圖2.7H橋式驅動電機逆時針轉動么機時，保證H橋上兩個同側的Q2同受電源性能限制），甚至燒壞三極管。32.3所示的V-M系統(tǒng)中和圖2.4PWM系統(tǒng)中，只通過改變觸發(fā)或驅動電路的控制電壓來改變功率變換電路的輸出平均電壓，達到調節(jié)電動機轉速的目的，控制電壓與輸出轉速之間只有順向作用，輸出轉速并不影響控制電壓，控制電壓直接由給定電壓產生。如果生產機械對靜差率要求不高，開且開環(huán)調速系統(tǒng)結構簡單。系統(tǒng)設計方案論證機調速控制模塊方案：用電阻網絡或數(shù)字電位器調整電動的分，從而達到調速的目的．但是電阻網絡只能實現(xiàn)有級調速，而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問在于一般電動電阻很小，但電流很；分 壓不僅會降低效，且實現(xiàn)很困難。：用繼進行調整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響間慢、機械結構可靠性不高。：由三極管組成的H型PWM電路。用單片機控制三極精確調整電動機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉速和方向的控制電子開關種廣泛采用的PWM調速技術。兼于方案三調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大，因此本設計采用方案三。PWM調速工作方式方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個脈沖周期內，單片機兩控制口各輸出一個控制信號，兩信號高低電平相反，兩信號的高電平時差決定電動機的轉向和轉速。方案二：單極性工作制。單極性工作制是單片機控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號，兩口的輸出切換和對PWM的占空比調節(jié)決定電動機的轉向和轉速。由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制10動也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。PWM調脈寬方式種：和們用了定頻調寬方，，電動；并且在采用單片機產生PWM沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。PWM方式方案一：采用定時器做為脈寬控制的定時方式，這一方式產生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個us.方案二：采用軟件延時方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。故采用方案一。系統(tǒng)硬件電路設計硬件電路設計框圖如下圖所示，以6部分組成鐘、G'IR為可控開關元件、H橋電路為功率放大電路所構成的電路結構?？刂撇糠植捎脜R編語言編程控制，AT89C51芯PWMH的G'IR通斷時間，便能夠實現(xiàn)對電機速度單片機對各部分模塊的原理進行分最終將其組合。單片機驅動電路復位電路時鐘驅動電路圖31硬件系統(tǒng)電路設計框圖II系統(tǒng)各模塊設計時鐘電路單片機各功能部件的運行都是以時鐘控制信號為基準，有條不紊地一拍一工作，因此時鐘率直接影響單片機的速，時鐘電路的質蜇也且接影響單片機 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電路中的容Cl和C2典型值通常選擇為30pF左右。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要，但電容大小會影響振蕩器的頻率高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，品振的頻率高則系統(tǒng)的時鐘頻率也越，單片機運行速也越。二二XTAL2陽32時鐘電路本設計采用頻率12MHZ,微調電容Cl和C2為30pF的內部時鐘方式，電容為瓷片電容。判斷單片機芯及時鐘系統(tǒng)是否正常工作有個簡單方法，就是用萬表測量單片機品振腳(18,19腳）的對地電，以正常工作單片機用數(shù)字萬用表測噩為：18腳對 地電約為2.24V,19腳對電壓約為2.09V。復位電路復位是單片機的初始化操作，其主要作用是把PC初始化為OOOOH,使單片機從OOOOH單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作失誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。l2PAGEPAGE14二RESET二l- ?<3 RESET陽33復位電路單片機的復位電路在剛接通電時，剛開始電容是沒有電的，電容內的電阻很低，通5V的電通過電阻給電解電容，電容兩端的電會由ov左右（小于0.3秒，，復位腳的電由低電位升到高電位，引起了內部電路的復位工作，這是單片機的上電復ov，千是又進行了一次復位工作，這是手動復位原理。該電路采用按鍵手動復位。按鍵手動復位為電平方式。對千懷疑是復位電路故陌單片機正常工作時第9，說明這個復位電路有問題，其中電平復位是通RET端經電阻與電VCC12MHZlOOuF,RlOK,?；€(wěn)壓電源電路電壓穩(wěn)定的減小，而且接上大功率的負載時電壓會瞬時降低，，對千各種IC門的穩(wěn)壓器件，或者穩(wěn)壓電路，線性LDO)和開關DCDC),前者還可以升壓使用而且效率很高。控制芯片89C51的標準供電電壓是可以選擇使用線性電壓調整芯片穩(wěn)壓，7805 :最大輸出電流1.5A,部過熱保護，內部短路電流限制，典型輸入~20V,輸出電壓4.9~5.lV,靜態(tài)電流典型4.2mA,壓差（出與入差）至少2V。78L05（電流較小最大輸出電流lOOmA,內部過熱保護，典型電壓7~20V,輸出電壓4.75~5.25V,靜態(tài)電流典型值3m。LM317（電壓可調）：輸出電流可達1.5A,輸出電壓l.2V~37V,內部過熱保護等。選用7805,；另一方面比較常用且比較便宜。LM78系列是美國家半導體公司的固定輸三端正穩(wěn)器集成電路。我國和世各大集成電路生產商均有同類產可供選是使用極為廣泛的一類串聯(lián)集成穩(wěn)壓器。內置過熱保護電，無需外部器件，輸出晶體管安全范圍保護， 內置短路電流限制電路。對于濾波電容的選擇，需要注意整流管的壓降。穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，a，以到較平滑的且流電壓。b、輸入，得到更為穩(wěn)定電壓添得到穩(wěn)定的電壓。D1TRI 丿 80kR 」二

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`CC圖34穩(wěn)壓電源電路成穩(wěn)壓器05，出電壓差2~Cl為輸入穩(wěn)定電是減小消振抑制高頻和脈沖干擾Cl1o47μfC2為輸出穩(wěn)定電容，其作用是改善，C2一般為，極管IN4007用來卸掉C2的儲存電能，防止反向擊穿5。查關資料該芯片的最大承受電流為.lA,入RLRl=l2*0.9-5/0.1=580,70Q的電阻。此電源的缺點均轉效率低所以散熱問題要特別注意。7805，急應慢。電源的優(yōu)點?？痰漠a品。幾乎沒有產生工作頻率低，易于控制。11S信號輸入電路獨立式按鍵就是各按鍵互獨立，每個按鍵各接入一輸入線一根輸線的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他線的工作狀態(tài)。，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按按下了。獨立式按鍵電路配置靈，軟件簡單。但每個按鍵需要占用口，在按鍵數(shù)撮較多，需要較的入線且電路結構，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較 的合。一個短暫掃描就可能此，在程序中要考慮防抖動。最簡單的辦法是在檢測到有鍵，等待（延遲）“行掃描，延遲時間為0~2s。這可通時，調用幾次顯消的。1L 墮 1L 墮 心RSTI/ADIP02JACJ2P0.3/AOOP0P0.6/戊P2沁P2的P22P23/AIIP2.4/A12P25Pa芯P32爪而P3.3如P3.41TOP3.5斤1P3叩P3.7郎圖35控制輸入電路D2356?11111111pppppppp本文采用查詢工作方式，即直接在主程序中插D2356?11111111ppppppppPAGEPAGE203.3.4電機PWM驅動模塊的電路－36PWM驅動膜塊的電路本電路采用的是以大功率G'IRH2G'IR分為兩組和vr4為一組，vr2和另中的兩只G'IR時，通和關斷。G'IR而且G'IR，。在機驅動號方面，我們采用了空比可調的周期形信號控制。脈沖頻率對電動轉速有影響，脈沖率高連續(xù)性好，帶帶負載能力差脈沖頻率反之。經實驗發(fā)，脈沖頻率在40Hz，電動機轉動平，但負載，速下降攬，低速時甚至會停轉；脈沖頻率在lOHz以下，電動機 轉動明顯跳動現(xiàn)象。實驗證明，脈沖頻率在15Hz-30Hz效果最佳而具體采用的頻率可根個電動機性能在此范圍內調節(jié)。通P2.6輸入號，P2.7輸入低電平P2.6輸入低電，P2.7輸入信號分別實現(xiàn)電機正轉與反轉功能。通過對信號的調整來對車速進行調節(jié)速度微調方，可以通過占比跨度增或逐分別實現(xiàn)對速度的逐或。利用孤立元件搭建的H橋電一個缺就是擊穿，即Ql和Q2同時通或者Q3和Q4同導通選擇使用芯可減少狀。的電機H橋驅動芯片：TA7291S、NJU 7382 、L297、L298。第4單片機選擇2080就通用單片機而言世界上一些著50數(shù)百8的生產廠家和主要機型如下：美國血l公：MS51系列及其增強型系美國Motorola公：6801 系列和 6805 系列美國Abuel公司89C51單片機美國刮og：Z8SUPERS美國Fairchild公司：F8系列和3870系列美國Rockwell公司：6500/1系列美國TI（德克薩司儀器儀表）公：九 系列NS（美國國家半導體）公：NS8070系列 等等。盡管單片機的品種很，但是還是血l公司的M51系列和美國n!公司的89C1機M51系列基本型8031、8051、875180318128RAM21個特殊功能寄存器SFR)48位并行J/01216內無程序存儲，需外擴EPROM不予采用80518031有4KROM,過4KROM，代為用戶燒制的，出廠的8051都是含有特殊用途的單片機。所以8051適合與應用在程序已定，且批量大的單片機產品中。也不予采用。87518031，增加了4K字節(jié)的EPROM,小4KB的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化EPROM中，可以反復修改程序。80318031外擴一片4KBEPROM的就相當與8751,它的最大優(yōu)點是價格低。隨看大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，AT89C51 是美國A'IMEL公司生產的低電壓高性能CMOS8，片內含4KbytesPEROM)和128bytesROM)，器件采用A'IMEL兼容標準MCS-51片內置通用8位中央處理器(CPU)和AT89C51可提供許多高性價比的應用場可靈活應用于各種控制領域就采用。系統(tǒng)軟件設計分析，大的工作就是如何根據(jù)產對象的實際需要設計應用程序。在控制系統(tǒng)設計中占重地位。鍵盤向單片機輸入相應控制指P2.6與P2.7相應的PWMH實現(xiàn)電動機速度分10PWMPWMPWM（脈沖寬度調制）是一系列周期固，由于每脈沖的高電平時間和低，PWM周期為T,高電平時間為'IH,低電平時間為兀，電壓為vcc,則輸出電壓的平均值為：UAV=VCC*'IH/('IH+'IL）＝VCC叮H/T=aVCC,當VCC固定時，其電壓PWM波形的占空比a,PWM的占空比由單片機軟件內部PWM輸出的寄存器值決定。通過對單片機定時器初始值的不同設置PWM器TO完成PWM電機的驅動脈沖頻率為16.6HZ,周期60MS。定時器計數(shù)初值計數(shù)初值X：(65536-X)=30000 ,轉換為十六進：X=3 5536 =8ADOH。軟件主要由3部分組：主程序 、鍵盤掃描程中斷處理程序。主程序流程圖4-1。二二開定時中斷關外中斷陽41主程序流程圖初始后，義初始數(shù)據(jù)，將定時器TO設為工作方式1,FO作為電機轉向的標志位TO,CTl作為速度檔位的標志應用千后來速減速控制HDIANO與作為高電平延 遲時間存儲 單，HDIANl與LDIANl作為低電平延遲時間存儲單元。定時中斷處理程序采用定時方式1,因為單片機使用12M晶振，可產生最高約為65.5ms的延時。對定時器置初值8ADOH60ms60ms，則響應該定時中PWM 個脈沖周期可以由高電平待續(xù)時間系數(shù)DIANO和低電乎持續(xù)時間系數(shù)DIAN1組成，本設計中采用的脈沖頻率為16.6Hz,可得DIANO+DIAN1=65536,NO/(DIANO+DIANI局變盎,DIANI該子程序流程圖如圖4.2。PWM脈寬控制流程圖N鍵盤中斷處理子程序N按下鍵，單片機P3.2腳產生一成延時11圖11111調0-10)11檔固定占空比，即相應檔位相應改變DIANO,DIANI的值，以實現(xiàn)調速檔位的實現(xiàn)。軟件設計的特點對于電機的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調整，即開啟后由停止勻加速到默認速度，停止則由于當前速度逐漸降至零。這樣有利千保護電機，如電機運用于小車上，在啟動上采用此方式也可加大啟動速度，防止打滑。對于運行時間的計算、顯示。配合傳感器技術可用于計算距離，速度等重要的運行數(shù)據(jù)。鍵盤處理上采用中斷方式，不必使程序對鍵盤反復掃描，提高了程序的效率。PAGEPAGE40第5章 單片機系統(tǒng)綜合調試在工業(yè)自動控制系統(tǒng)和各種智能產品中常常會用用電動機進行驅動、傳動和控制，而現(xiàn)代智能控制系統(tǒng)中，對機控制要求來越精確和迅速，對環(huán)境的適應要求越來高。隨?？萍嫉陌l(fā)，通過電機的改，出現(xiàn)了一些針對各種應用要求的電 機，服電、進電開關磁阻電機傳統(tǒng)電機。是在一些對位置控制要求不高控制系統(tǒng)傳動控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)電如且流電機乃有很的優(yōu)勢，而要對其進行精又迅速的控制，就需要復雜控制系統(tǒng)。隨著微電子和計算機的發(fā)展，數(shù)字控制系統(tǒng)應用越來越廣泛，數(shù)字控制系統(tǒng)有控制精確，硬件實現(xiàn)簡，受環(huán)境影，功能，系統(tǒng)修改簡，有很好的人機交換界面等特點。在電機控制系統(tǒng)開發(fā)中，常常需要消耗各種硬件資源，系統(tǒng)構建時間長，而在調，從出現(xiàn)和發(fā)展可用計算機對電機控制系統(tǒng)進行仿，從小系算機仿真可，從而的，即能對系統(tǒng)進行精確的預測，如就是軟件。實時仿真是對時間的推個用來仿真各種嵌入對直流電機控制系統(tǒng)進行仿真。5.lPROTEUS設計與仿真平臺Proteus軟件是LabcenterElectt·o1tics完整平臺ARES，ARES模塊主要PCB的設計Proteus的軟的工具，于PIC列等常用的MCU,以及單片，比如,RAM,ROM,鍵盤，馬達，,AD/DAProteus我們能夠輕易地獲得個功能齊實驗室。kei!C51軟件是眾多單片機應用開發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯、編譯、仿真于一體支持匯編、PLMC語言的程序設計，界面友好本文中由于我們主要使用 kei!C51 軟件編輯、調試程 ，Proteus軟件仿真。我們重點研了Proteus的ISIS模塊用法，在下面容中，如不特別說明，我們所說的Proteus軟件特指其ISIS模塊ISIS直譯智能原理輸入系統(tǒng)。從ISIS窗口各欄內容可：PROTE VSM所包括的內容都已整到ISIS，所以，ISIS實際上是VSM的設計與真臺。lD已OlD已O心由邑OOI田l也十QQ0Q|,~ ￥心e藝.. 哉”刀王＊IGI及＆心，BB111l1u.."..三個·圖5.1ISIS 界而PROTEUSA、單片機系統(tǒng)的傳統(tǒng)開發(fā)過程擇元器件接插件、安裝和電氣檢測。（）、調試和編程。（）（）B、單片機系統(tǒng)的現(xiàn)代開發(fā)過程上述全部過程都可用PRO'IBUS來完成，其過程也可分為三步：在ISIS 平臺上進單片系統(tǒng)原理圖設計選擇元器接插件、安裝和電氣檢測。簡稱為PRO'IEUS電路設計在KeilC、*.hex。ISIS進行調試。在ISIS、協(xié)同仿真。仿真結果與分析啟動仿真后，初始狀態(tài)，H橋兩端均為低電平，電機停轉。U4． 52電狀態(tài)，Q6化的PWM，電機逆針轉動，如圖5.4，Q6Q5端為變化的PWM信號，控制電機轉速。倘若此，回5.2。U4． －圖5.3啟動狀態(tài)（電機順時針轉動）． 圖5.4啟動狀態(tài)（電機逆時針轉動）在圖5.3P3.7PWMCO=lO后，減速檔位到達最高，不再減度15.5.5ClII05cope 因CH1IEI: 品 2 CH2;品:

：“' x,，，IOi：“' x,，，IOiv ...Vl[)lvJ)圖55減速后P37波形(COTO=lO)，，OAH=lO加速檔位到達最高，不再加速，相當于速度11如圖5.8。5ClII05cope 因CH1口2品2 CH2品:

v戶1-：?:：J“”“rX?..v戶1-：?:：J“”“rX?..-)圖56加速后P37波形(COTl=lO)結合KeilC中的不同時期的定時器計數(shù)初值，如附錄C所示。比較發(fā)現(xiàn)：表5.1Kei!C中定時器計數(shù)初值比較速度P3.7=0計數(shù)初值P3.7=1計數(shù)初值總計數(shù)伯占空比1檔8ECOH(32496)86F2H(34290)6678951.34%6檔8AD8H(32504)8ADAH(32506)6501050%11檔86FOH(34288)H(3)6678948.66%是一種對棱擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使，PWM信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值，。電壓或電流源是以一種通的時候即是直流供電被加到負載上時，任何PWM進行編碼PWM點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式1改變?yōu)檫壿?0改變?yōu)檫壿?時，也才能對數(shù)字信號產生影響。充分用了現(xiàn)有的集成芯片的強大功PWM脈沖的產生過程得到了大大的簡化。第6章結 論，加深了對直流的認識，熟悉了單片機在控制系統(tǒng)，利用已有的直流調速系統(tǒng)設計，的，使我將原來所學的知識系化化化的能力高。本設單片的控制提高了直流電機調速運行用了PWM的H型，的使用效率，且，首先，速化，因此，有必要引入傳感器度，以1pm或行顯示。業(yè)技能得到進一步提高時鍛煉的知識。另外，無，都需要踏實的態(tài)度作將，也認的作風，為將來。當然，本次設面設計不夠人性化，不能實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能等。另，可請各位老師指正。，作傲。致謝精，在殷老師的幫助完作。在大，殷老師也和，在此，我表的治最后，對各位專家、老師審閱我的論文深表感謝，并渴望給予批評指正。參考文獻of of.2,Apr.2007鐘富昭單典型模塊與應：人民郵電 出版，2007張靖武的S[M：電，2007：人孟慶濤[M：，26成1程序[M：消，2006]周潤景基于S的電路及單片[M北空航天李光飛[M北京北，24杜坤梅[M：哈爾濱工業(yè)大學出版，02基礎（修訂版：北，21陳光東原理與接口技術（版：，1999[M]：，1997義51/96列單片微型[M]：西安交通大學出版，1997J. AyalaMi

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---andAPPLICATIONS[M].NEWYORK:WESTPUBLISHINGCOMPANY,1991附錄A程序清單，偽定義：HDIANO 30H ，商電平延遲時間存 儲單元LDIANOEQU31HHDIANlEQU32H 低電平延遲時間存儲 單元LDIANlEQU33HCOTOEQUH 速度檔位（減速用）COTlEQU速度檔位加速用）WAYEQU36H DJOEQU6 機控制端ADJEQU7 機控制端BKlEQU.0 停止K2EQUPl.1，加速K3EQUPl.2，減速K4EQU.3 ，方向控制，主序和中斷序入G HXINTOINO，初始化程序MAIN:MOV SP,MOV WAY轉MOVCOTO,#5晝MOVCOTl,#5MOV,01MOVTHO,#8AHMOVTLO,#ODOHMOVHDIANO,#8AHMOVLDIANO,#ODOHMOVHDIANl,#8AHMOVLDIANl,#ODOHMOVIE,#83H開外中斷及定時中斷CLRITO，電平觸發(fā)方式CLREXO禁止外中斷STAR:JNBNEXTl 等待動SJMPSTARNEXTl:LCALLYAN_lMSJBKl,STARSETBEXO，開外中斷SETBFOSETBTRO啟動定時SJMP＄，等待中斷XINTO:CLRETO禁外中斷JBK4,Kll跳轉LCALLJBK4,KllMOVA,WAYJZK41正方向則跳轉MOVWAY,方向SJMPKllK41:K41:MOV#OlHKll:LCALLJBKl,K21LCALLJBKl,K21JNBFO,SSTOPO:CLRDJCLRFOCLRTROSJMPFANHUIl1STARl:SETBFOSETBTROSJMPFANHUI，啟停鍵未按則跳轉，消標志位時1:3:

JBK2，加速鍵未按則跳轉JNB K2,JIASU 加速鍵按則跳到加速子程序JBK3,，減速鍵未按則跳轉JB K3,；抖動IS: V,O ，存速度檔位（減速用A,JIANSUl 檔位判斷JIUl:JC JIANSU2 <10則繼續(xù)加速SJMPFANHUIIS2:C n，速度檔位（加速）IC O ，速度檔位（減速用）增1MOV A,LDIANO，商電平時間減少CLR CSUBBA,#200LDIAA,HDIANOSUBB A,#OOHMOV HDIACLR CMOV ALDIANl ，低電平時間培加A,#200MOV LDIANl,AMOV A,HDIANlA,#OOHMOV HDIANl,ASJMP FANHUIJIASU: MOV Acon 加速用）CJNEA,J氐Ul 檔位判斷JIASUl:JIASU2:JCSJMPDECINCJFANHUICOTOcon<10則繼續(xù)加速檔位為10則回度檔位（減速用）1度檔位（加速用增1MOVA,LDIANO電平時間培加ADDA,#200MOVLDIAMOVA,HDIANOADDCA,#OOHMOVHDIAMOVA,LDIANl低電平時間減少CLRCSUBBA,#200MOVLDIANl,AMOVA,HDIANlSUBBA,#OOHMOVHDIANl,AFANHUI:SETBETO，開外中斷l(xiāng):RETI 回;PVIM控制程序!NO:CLREXO 外中斷MOVA,WAY ，存轉動方式JZZHENGX a向FANX:SETBDJ MOVCDJO 狀態(tài)JCLDO 斷當前脈沖是商還是低HDO:MOV一刻為高電平MOV,IOSETBDJOSJMPFANHUI2LDO:MOV一刻為低電平MOV,CLRDJOSJMPFANHUI2ZHENGX:SETBDJO ，正轉MOVCDJ ，存脈沖狀態(tài)JCHD:MOVLD 判斷當前脈 沖是高還 是低TLO,LDIANO；下一時刻為高電平MOVTHO,HDIANOSETBDJSJMPLD:MOVFANHUI2LDI；下一時刻為低 電平MOV,CLRDJ2:SETBEXORETI延時程序MOV #2 ,l: MOVDLAY12:DJNZR6,DLAY12DJNZR7,DLAYllRETDLAY31:MOVMOVR6,R7,#6#250,3MSDLAY32:DJNZR6,DLAY32DJNZR7,DLAY31RETMOVR7,#20,6MS:MOVDJNZDJNZRETEND附錄B硬件原理圖廠 lC1:::!::?嘈＿ 勹塵勹塵-°1,x2，心'“3??＂工心.2r"·'"'A.2^'.，s...,＾'·.onx,, '”“，smU2附錄C仿真比較圖速度1檔時c;c. 心 2·IF已」心碰l 一一·一·· －—一 一1c;cll國紅件蛔 啤固虹棧試陜酗備江具立百口巳鄖媯ll 葡 云 日0|慫氐e|竺 |圭圭心％力心1謔|函國1婦歸I邑0 }千（予0 注（注1嘩陽守匕已匕？

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