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(zhuǎn)?！娟P(guān)鍵詞】單片機；直流電機；PWM1 概述隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷快速提高，我國逐步完成由農(nóng)業(yè)大國向工業(yè)大國的轉(zhuǎn)變， 社會現(xiàn)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(zhuǎn)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(chǎn)品的質(zhì)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(chǎn)者電動機的運轉(zhuǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(zhuǎn)來實現(xiàn)工業(yè) 自動化具有非常重大的實用價值和現(xiàn)實意義。2 直流電機的工作原理直流電機是將直流電轉(zhuǎn)換成機械動能的旋轉(zhuǎn)電機，它主要結(jié)構(gòu)包括由主磁極、換向級、電刷和

3、機座構(gòu)成的定子和由鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、換向器等構(gòu)成的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向器內(nèi)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(zhuǎn)子如何旋轉(zhuǎn)， 只要提供電能的 直流電不發(fā)生轉(zhuǎn)向，通往轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn) 子上的線圈時，就會有電流在磁場內(nèi)運動，故而轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn) 矩和感應電動勢，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當通過直流電機轉(zhuǎn)子繞組的電流發(fā) 生變化時， 轉(zhuǎn)子在固定電磁

4、場內(nèi)收到的電磁感應力也會發(fā)生相應的變 化，帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的力的大小也會發(fā)生變化， 故而會影響到轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 速度。當通過直流電機的電流反向時，轉(zhuǎn)子繞組收到的電磁感應力會 發(fā)生反向，轉(zhuǎn)子就會向反方向旋轉(zhuǎn)。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(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向。3 單片機控制直流電機根據(jù)單片機的工作原理，可由的單片機產(chǎn)生控制信號，來調(diào)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(zhuǎn)速度和 運轉(zhuǎn)方向。由于單片機的輸出信號為數(shù)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(diào)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(guān)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(guān)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(diào)節(jié)脈沖信號的高電壓在一個信號周期 內(nèi)所占的比例即可調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)， 是通過單片機產(chǎn)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(zhuǎn)速度和運 轉(zhuǎn)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(shù)據(jù) 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(diào)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(jù)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(jù)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(zhuǎn)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(jié)基于單片機的直流電機控制，是基于 PW 碉速原理來實現(xiàn)直流電 機的工作調(diào)節(jié)。利用單片機產(chǎn)生 PWI 矩形方波，并能方便改變方波占 空比，來實現(xiàn)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(zhuǎn)時，切不可馬上按下反轉(zhuǎn) 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(xiàn)。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(jīng)濟.2011 （ 08）2 庹朝永.基于單片機的直流電機PWh調(diào)速系統(tǒng)設計與開發(fā)J. 煤炭技術(shù).2011（ 06）3 楊春旭，林若波，彭燕標.基于 PWM 控制的直流電機調(diào)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