直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真

1、直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 、引言 1 本課題設(shè)計(jì)的目的和要求 1. 直流電機(jī)PW調(diào)速系統(tǒng)的目的： （1）熟悉直流電機(jī)PWM速系統(tǒng)的整體運(yùn)行過程和總體布局 （ 2） 掌握該硬件電路的設(shè)計(jì)方法 （3）掌握電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)和調(diào)試 2. 直流電機(jī)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(guān)輸入或鍵 盤輸入。 （ 2）設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動電路，根據(jù)輸入的占空比控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （3）檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，并用LED或LCD顯示。 （4）在PROTUE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(jì)

2、框圖 本設(shè)計(jì)是基于 AT89c51 為核心的直流調(diào)速器，由單片機(jī)控制和產(chǎn)生適合要求的 PWM信號，該P(yáng)WMS號通過驅(qū)動芯片電路進(jìn)行直流調(diào)速，使輸出電壓平均值和功率可以 按照PWM：； B 1 1 1 1 r - W OA11 葢圖r-乜曲!* 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(guān)頻率，改變負(fù)載兩 端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM可以應(yīng)用在很多方面，比如: 電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。 在PWM區(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)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(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。通過改變直流電

3、機(jī)電樞上電壓的 “占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。正因?yàn)槿绱耍?PW又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置” 。PWM波形如圖所示： PW波形圖 設(shè)電機(jī)始終接通電路時(shí)， 電機(jī)轉(zhuǎn)速最大為 Vmax，設(shè)占空比為: Dt1 T 則電機(jī)的平均轉(zhuǎn)速為 VaVmax * D 其中V a指的是電機(jī)的平均速度，V max是指電機(jī)在全通電時(shí)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(shí)，就可以得到不同電機(jī)平均速度 Va，從而達(dá)到調(diào) 速的目的。 (2)單片機(jī)片內(nèi)軟件生成PW信號 PW信號采用單片機(jī)定時(shí)中斷的方式軟件模擬產(chǎn)生，這樣實(shí)現(xiàn)比較容易，可以節(jié) 約硬件成本。 /=定時(shí)器 0 初

4、始化設(shè)置= /=定時(shí)器 0 初始化設(shè)置= void Time0_lnit() /定時(shí)器0初始化函數(shù) TMOD=0 x01; /定時(shí)器0為工作方式1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; / 初始化為定時(shí)時(shí)間為 50ms ET0=1; / 開定時(shí)器 0 中斷 TR0=1; / 開定時(shí)器 EA=1; / 開總開關(guān) /=定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序 = void timer0_server(void) interrupt 3 if(PWM_flag) TH0=(65536-PWM_data*200)/256; TL0=(65536-PWM_data*2

5、00)%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(shí)時(shí)間為 20ms PWM=0; PWM_flag=PWM_flag; 3.2 撥碼開關(guān)模塊的設(shè)計(jì) 個(gè)占空比的 本設(shè)計(jì)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 值，當(dāng)輸入為 256 時(shí)，最大的占空比為 99%,能調(diào)節(jié)到最大的電機(jī)轉(zhuǎn)速。 n J_S Ts T4 r 3 TT 7 8 DIR SW_S OSW-1 LM016L PUH-Precent： 39% F

6、lotor-Speed! 257 C/)(21 LU= C/) Q LUCD $O T- cm CO 寸 S9Z Ct LU OOQQOQQO 3.3顯示模塊的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)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(diǎn) 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。 LCD1 LIVIOH 61 PWn_Pt-e-oerit-= 13K riotor SF-eecJ s 2 5S 望呈些 臣至 3 8SSS3SS bit PWM_flag=0; unsigned char Time_flag=0; unsigned

7、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); 延時(shí)函數(shù) void delay_ms(unsigned int ii);/1ms void get_PWM(void); void get_Speed(void); /=延時(shí)子函數(shù) = void delay(uint z)

8、uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); void delay_ms(unsigned int ii)/1ms 延時(shí)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 0 IT0=1;/ 觸發(fā) EA=1; /=外部中斷 0 服務(wù)程序 = void Int0_server(void) interrupt 0 EA=0; Speed_data+; EA=1; /=定時(shí)器 0 初始化設(shè)置 =

9、void Time0_Init() / 定時(shí)器 0 初始化函數(shù) TMOD=0 x01; /定時(shí)器 0 為工作方式 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; / 初始化為定時(shí)時(shí)間為 50ms ET0=1; / 開定時(shí)器 0 中斷 TR0=1; / 開定時(shí)器 EA=1; / 開總開關(guān) /=定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序 = void Time0_Int() interrupt 1 /定時(shí)器 0 中斷子函數(shù) TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; / 初始化為定時(shí)時(shí)間為 50ms Time_flag+

10、; if(Time_flag=20) Time_flag=0; get_Speed(); /=定時(shí)器 1 初始化設(shè)置 =計(jì)= 算方波數(shù) void init_timer1(void) TMOD|=0 x10; / 定時(shí)器 1 為工作方式 1 16bit TH1=0 xFF; TL1=0 xFE; ET1=1; / 開定時(shí)器 1 中斷 TR1=1; / 開定時(shí)器 EA=1; / 開總開關(guān) /=定時(shí)器 1 中斷服務(wù)程序 = void timer1_server(void) interrupt 3 if(PWM_flag) TH1=(65536-PWM_data*200)/256; TL1=(6553

11、6-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(shí)時(shí)間為 20ms PWM=0; PWM_flag=PWM_flag; /=get_PWM= void get_PWM(void) DSW_data=Data_Bus; if(DSW_data=0 x00) TR1=0; PWM=0; PWM_Precent0=0 x30; PWM_Precent1=0 x30; else PWM_data=DSW_data*

12、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; 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_command(0 x01);/LCD 清屏 delay_ms(10); DisplayCh