基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

1、基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)摘要：本設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89S52為核心，以小型直流電機(jī)為對(duì)象，通過(guò)5個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動(dòng)，速度和方向的控制，并通過(guò)液晶LCD1602顯示出來(lái)。對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行速度測(cè)量的原理，采用了PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精確調(diào)速的目的。實(shí)時(shí)測(cè)量電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并顯示出來(lái)，并對(duì)電機(jī)進(jìn)行PID轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，使其轉(zhuǎn)速趨近于設(shè)定值。關(guān)鍵詞：AT89S52 ；直流電機(jī)；PWM；L298N；LCD16021 引言 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活產(chǎn)品的需求要不斷趨向多樣化，這就要求生產(chǎn)設(shè)備必須具有良好的動(dòng)態(tài)性能，在不同的時(shí)候進(jìn)行不同的操作，完成不

2、同的任務(wù)。為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。特別是大型的鋼鐵行業(yè)和材料生產(chǎn)行業(yè)，為達(dá)到很高的控制精度，速度的穩(wěn)定性，調(diào)速范圍等國(guó)產(chǎn)直流電機(jī)簡(jiǎn)介為了滿(mǎn)足各行業(yè)按不同運(yùn)行條件對(duì)電動(dòng)機(jī)提出的要求，將直流電機(jī)制造成不同型號(hào)的系列。又由于交流調(diào)速在當(dāng)時(shí)尚未解決好調(diào)速控制問(wèn)題，調(diào)速范圍不大，控制精度低，快速性差等性能指標(biāo)不滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，所以當(dāng)時(shí)大量使用的是直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，尤其是直流無(wú)級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，它具有調(diào)速性能好，范圍寬，動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，特別是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，雖然隨著控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的的發(fā)展，制造工藝技術(shù)的提高，大量出現(xiàn)交流調(diào)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，但直流傳動(dòng)所具有的優(yōu)點(diǎn)特征，至今仍大

3、量廣泛地使用直流調(diào)速。因此實(shí)現(xiàn)直流無(wú)級(jí)調(diào)速對(duì)我們社會(huì)生產(chǎn)和生活有著重大的意義。2 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)要求對(duì)基于MCS-51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，能夠在不同的按鈕作用下分別實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制；能夠?qū)崿F(xiàn)基于MCS-51系列單片機(jī)的直流電機(jī)PWM的調(diào)速設(shè)計(jì)。2.2 直流電機(jī)調(diào)速分析2.2.1 直流電機(jī)調(diào)速原理根據(jù)勵(lì)磁方式不同，直流電機(jī)分為自勵(lì)和他勵(lì)兩種類(lèi)型。不同勵(lì)磁方式的直流電機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)有所不同。對(duì)于直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，人為機(jī)械特性方程式為： (1)注：（式中UN, N 額定電樞電壓、額定磁通量；Ke,Kt與電機(jī)有關(guān)的常數(shù)

4、；Rad,Ra電樞外加電阻、電樞內(nèi)電阻；n0, n 理想空載轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速降。）分析(1)式可得當(dāng)分別改變UN、N和Rad時(shí)，可以得到不同的轉(zhuǎn)速n，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的調(diào)節(jié)。如圖1,圖2所示。理想空載轉(zhuǎn)速隨電樞電壓升降而發(fā)生相應(yīng)的升降變化。不同電樞電壓的機(jī)械特性曲線(xiàn)相互平行，說(shuō)明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機(jī)帶負(fù)載能力恒定。當(dāng)我們平滑調(diào)節(jié)他勵(lì)直流電機(jī)電樞兩端電壓時(shí)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速?；谝陨咸匦?，改變電樞電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。T 圖1 直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn) 圖2 電樞電壓“占空比”與平均電壓關(guān)系2.2.2 PWM基本原理及其實(shí)現(xiàn)方法PWM是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)

5、關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在脈沖作用下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)，速度增加；電機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。只要按一定規(guī)律，改變通、斷電的時(shí)間，即可讓電機(jī)轉(zhuǎn)速得到控制。PWM信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是軟件的方法；另一種是硬件的方法。軟件方法為MCS一51系列典型產(chǎn)品AT89S52具有兩個(gè)定時(shí)器T0和T1。通過(guò)控制定時(shí)器初值T0和T1，從而可以實(shí)現(xiàn)從S52的任意輸出口輸

6、出不同占空比的脈沖波形。我們可以明確定時(shí)器的定時(shí)初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為f，定時(shí)器計(jì)數(shù)器為N位，則定時(shí)器初值與定時(shí)時(shí)間的關(guān)系為: （2）式中，Tw 定時(shí)器定時(shí)初值；N 一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘數(shù)。N隨著機(jī)型的不同而不同。在應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的機(jī)型給出相應(yīng)的值。這樣，我們可以通過(guò)設(shè)定不同的定時(shí)初值 ，從而改變占空比D=t1/T，進(jìn)而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。控制程序的設(shè)計(jì)有兩種方法：軟件延時(shí)法和計(jì)數(shù)法。軟件延時(shí)法的基本思想是：首先求出占空比D= t1/T，再根據(jù)周期T分別給電機(jī)通電M個(gè)單位時(shí)間t0，所以M=t0/t1。然后，再斷電個(gè)單位時(shí)間，所=t2/t1 。改變M和的值，從而也就改

7、變了占空比D。計(jì)數(shù)法的基本思想是：當(dāng)單位延時(shí)個(gè)數(shù)M求出之后，將其作為給定值存放在某存儲(chǔ)單元中。在通電過(guò)程中，對(duì)通電單位時(shí)間t0的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并與存儲(chǔ)器的內(nèi)容進(jìn)行比較。若不相等，則繼續(xù)輸出控制脈沖，直到計(jì)數(shù)值與給定值相等，使電機(jī)斷電。軟件采用定時(shí)中斷進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)按動(dòng)按鈕后，執(zhí)行相應(yīng)的程序，根據(jù)P2.5或P2.6輸出的高電平?jīng)Q定直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。根據(jù)不同的加、減速按鈕，調(diào)整P2.5或P2.6輸出高低電平時(shí)的占空比，從而可以控制P2.5或P2.6輸出高低電平時(shí)的延時(shí)時(shí)間，進(jìn)而控制電壓的大小來(lái)決定直流電機(jī)轉(zhuǎn)速。2.3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.3.1 系統(tǒng)方案本設(shè)計(jì)以AT89

8、S52單片機(jī)為核心，以5個(gè)輕觸按鈕作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止。又因考慮到外部中斷0（INT0）脈沖信號(hào)對(duì)定時(shí)器中斷的嚴(yán)重影響、使得控速不精確，可以采用單獨(dú)的計(jì)數(shù)電路，但普通的數(shù)字電路搭成的計(jì)數(shù)器不僅成本高，而且外圍電路復(fù)雜，故采用了另外一片51單片機(jī)作為“協(xié)控”（即協(xié)助控制）。對(duì)于主控單片機(jī)，其主要完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)輸出及對(duì)獨(dú)立按鍵掃描，另一片單片機(jī)通過(guò)外部中斷0對(duì)電機(jī)編碼輸出脈沖進(jìn)行采集，計(jì)數(shù)，并進(jìn)行計(jì)算，從而得到精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速值，除此之外，該單片機(jī)還將計(jì)算得到的速度值進(jìn)行LCD顯示，同時(shí)控制著超速報(bào)警電路?？刂圃恚篈T89S52單片機(jī)為核心的直流電機(jī)控制系統(tǒng)控制，由

9、軟件轉(zhuǎn)換成PWM 信號(hào)，并由P2.7輸出，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出給電機(jī)，從而控制電機(jī)得電與失電。軟件采用定時(shí)中斷進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，根據(jù)P2.5為高電平且P2.6為低電平時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，P2.5為低電平且P2.6為高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。根據(jù)不同的加減速按鈕，調(diào)整P2.7輸出高低電平時(shí)的預(yù)定值，從而可以控制P2.7輸出高低電平時(shí)的占空比，進(jìn)而控制電壓的大小。控制程序應(yīng)用于電機(jī)的加減速。2.3.2 硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)主控單片機(jī)接口，如圖3，5個(gè)獨(dú)立按鍵接在P2.0P2.4口，在軟件中通過(guò)不斷查詢(xún)的方式進(jìn)行掃描，P2.5、P2。6控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，P2.7口接電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的

10、使能端，通過(guò)對(duì)使能時(shí)間的長(zhǎng)短及頻率控制的方式實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)節(jié)電機(jī)的目的。測(cè)速單片機(jī)接口, 如圖4，測(cè)速脈沖信號(hào)通過(guò)P3.2（外部中斷0）接入單片機(jī)，在單片機(jī)內(nèi)部通過(guò)中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)通過(guò)定時(shí)器0進(jìn)行時(shí)間（一分鐘）的控制，從而得出該時(shí)間段的測(cè)速脈沖數(shù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換成速度值。 圖3 主控單片機(jī)接口 圖4 測(cè)速單片機(jī)接口LCD顯示電路，如圖5，顯示部分采用LCD1602，可以方便的實(shí)現(xiàn)速度的顯示，界面友好，操作簡(jiǎn)單，外部電路不會(huì)像采用數(shù)碼管那樣復(fù)雜，并且不需要額外的驅(qū)動(dòng)電路。第3腳：VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一

11、個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。第6腳：E為使能端，當(dāng)E端為高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 圖5 LCD1602接口電路電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及測(cè)速接口，如圖6，若是采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的的話(huà)，電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格比較昂貴。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。若是采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)小車(chē)的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)

12、點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。所以采用驅(qū)動(dòng)芯片L298N驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，L298N具有驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS,VSS可接4.57V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VTH為+2.546V。輸出電流可達(dá)2.5A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298N可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2,和OUT3，OUT4之間可以分別接電動(dòng)機(jī)。5,7,10,12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。ENA,ENB接pwm端，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

13、（ENA為低電平時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)ENA為pwm時(shí)。輸入電平為一高一低，電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。In3或In4同為低電平，電機(jī)停止；同為高電平，電機(jī)剎停。圖6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及測(cè)速接口 （圖中電機(jī)帶有測(cè)速碼盤(pán)，MV為測(cè)速碼盤(pán)接口）按鍵控制電路，如圖7，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止五個(gè)開(kāi)關(guān)分別與單片機(jī)的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4相連，然后再與地相連。停止實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的停轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的反轉(zhuǎn)，加速實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的加速，減速實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的減速。圖7系統(tǒng)按鍵控制電路（低電平有效）2.3.2 系統(tǒng)整體硬件原理圖 系統(tǒng)整體硬件原理圖如圖8所示。圖8 整體原理圖2.3

14、.3 PCB原理圖 Pcb原理圖如圖9所示。 圖9 Pcb原理圖2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)利用P2.7口，編制程序輸出一串脈沖，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，改變輸出脈沖的占空比，達(dá)到使電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停轉(zhuǎn)等目的。由軟件編程從P2.7管腳產(chǎn)生PWM 信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路輸出給電機(jī)，從而控制電機(jī)得電與失電。軟件采用定時(shí)器中斷進(jìn)行設(shè)計(jì)。單片機(jī)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。本設(shè)計(jì)共有5個(gè)按鍵，分別為“加速”“減速”“正轉(zhuǎn)”“反轉(zhuǎn)”“停止”。1) 電機(jī)啟動(dòng)后，默認(rèn)為1檔2) 每按一次“加速”“減速”鍵，檔位加減一3) 當(dāng)減到0當(dāng)時(shí)，電機(jī)會(huì)慢慢地停下來(lái)4) “正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按下時(shí)，電機(jī)會(huì)

15、慢慢地減速，減到0后會(huì)向相反的方向加速直至上次的檔位轉(zhuǎn)速5) “停止”按下后，電機(jī)后慢慢地停下來(lái)，檔位恢復(fù)0檔其總體流程圖如圖10示。 圖10系統(tǒng)主函數(shù)流程圖2.4.2 按鍵掃描按鍵掃描，采用不斷查詢(xún)的方式進(jìn)行，并在設(shè)計(jì)中添加了防抖動(dòng)控制。流程如圖11。2.4.3 電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)對(duì)于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，采用51單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器0中斷的方式控制占空比的大小，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的調(diào)節(jié)，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制在鍵值處理函數(shù)中涉及。如圖12。 圖11鍵盤(pán)掃描子程序流程圖 圖12鍵定時(shí)器0中斷程序（電機(jī)驅(qū)動(dòng)）3 結(jié)果與討論此設(shè)計(jì)以AT89S52單片機(jī)為核心，以5個(gè)輕觸按鈕作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反

16、轉(zhuǎn)、停止。在設(shè)計(jì)中，采用PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精確調(diào)速的目的。由P2口的低電平輸入識(shí)別不同的按鍵，通過(guò)對(duì)單片機(jī)程序?qū)χ绷麟姍C(jī)的停止、加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。1) 在最初設(shè)計(jì)測(cè)速模塊時(shí)，只用了一個(gè)單片機(jī)，將測(cè)速碼盤(pán)輸出端接至INT0（外部 中斷0），用來(lái)統(tǒng)計(jì)碼盤(pán)脈沖，這樣存在一個(gè)問(wèn)題外部中斷會(huì)與定時(shí)器中斷不斷產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致測(cè)速不準(zhǔn)確。解決方案：采用兩片單片機(jī)，一片用來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一片則用來(lái)測(cè)速，這樣就可以很好地避免上面的問(wèn)題，而且一片單片機(jī)的成本有不貴。2) 在安裝測(cè)速碼盤(pán)時(shí)，發(fā)現(xiàn)測(cè)試速度與估算值相差甚遠(yuǎn)。原因在于碼盤(pán)安裝角度和高度不合適，光電開(kāi)關(guān)方位異常。解決

17、方案：測(cè)速碼盤(pán)較為精確，碼盤(pán)必須通過(guò)光電管正中央，校正碼盤(pán)后，測(cè)速正常。3) 報(bào)警時(shí)蜂鳴器聲音顫抖解決方案：對(duì)照電路圖檢查連線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)三極管基極電阻（1K）使用過(guò)大，導(dǎo)致三極管放大能力不足，改用18歐電阻后，聲音清晰正常。4 結(jié)論 采用單片機(jī)控制的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，將以往模擬電路設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為程序設(shè)計(jì)問(wèn)題，且其調(diào)節(jié)電樞電壓范圍大，可控性好，精度高。本設(shè)計(jì)主要對(duì)PWM調(diào)速方式如何在單片機(jī)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行探討和研究，對(duì)于研究直流電機(jī)的控制和測(cè)量方法，提高控制精度和響應(yīng)速度，節(jié)約能源等都具有重要意義。PWM調(diào)速裝置具有電路簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)。是對(duì)小型直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置的一種探

18、討和研究。利用單片微處理器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速，具有控制精度高，可靠性強(qiáng)和易調(diào)整等特點(diǎn)。致謝通過(guò)這次系統(tǒng)的畢業(yè)綜合實(shí)踐，使我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了一個(gè)較為系統(tǒng)的重溫，同是也使得我對(duì)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)有了一個(gè)全面的了解。在這次的綜合實(shí)踐過(guò)程中，我感受很多，收獲很多。在這里首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師孫志富老師，孫老師平日里工作繁多，但在我做設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定，到修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程都給予我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但是孫老師仍然細(xì)心地糾正圖紙錯(cuò)誤，不厭其煩的為我們講解，才使我的畢業(yè)綜合實(shí)踐報(bào)告得以快速高效的完成。再次我要感謝在這次綜合實(shí)踐中給予我?guī)椭?/p>

19、同學(xué)和朋友們，沒(méi)有他們的支持和幫忙焊接，我的設(shè)計(jì)不會(huì)有那么順利 。參考文獻(xiàn)1 顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2 王鑒光.電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)M，北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，1994.3 王小明.電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制M，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.4 吳寶啟，張?jiān)獋?，劉?yáng).基于單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)控制方案設(shè)計(jì)J，煤礦現(xiàn)代化，2009，Vol.16，NO.6：74.5 周興華.用單片機(jī)控制直流電機(jī)變速J，電子制作，2006，Vol.34，NO.6：34-35.6 岳東海，顏鵬.直流電機(jī)PWM無(wú)級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J，價(jià)值工程，2010，Vol.14，NO.2:135-1

20、36.7郭浩.3A驅(qū)動(dòng)能力PWM直流電機(jī)控制電路的制作J，電子制作，2007，Vol.9，NO.10:42-43.8 袁淑芬.實(shí)現(xiàn)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制的一種新型方法J，長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，Vol.25，NO.1：113-115.9 張琛.直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)原理及應(yīng)用M，北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，1996.The Design of DC Motor Speed ControlSystem based on Microcontroller UnitWu Huali(Physics and Electrical Engineering, Anyang Normal University, A

21、nyang, Henna 455002)Abstract: According to the topic request, this system（design model）takes single chip computer, AT89S52, as a core device, and DC motor as an controlled object. With the control of 5 buttons, this system（design model）can achieve the operations of start-stop, control of speed and d

22、irection, and data display through an output device called LCD1602. The principle of this system is to control the motor with the PWM technology and achieve accurate velocity modulation with the calculation of dutyfactor. Meanwhile, measure and display the motors rotational speed in real time and in

23、 addition, conduct the PID rotational speed adjustment to make the motors velocity converge towards the setting value (set point).Key Words: AT89s51; DC motor ; PWM; L298N; LCD1602附錄1程序1.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)程序清單#include #include delay.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define TOTAL 20000 /PWM

24、波周期 50Hz/*端口定義*/sbit IN1 = P2.5; /控制轉(zhuǎn)向sbit IN2 = P2.6; /控制轉(zhuǎn)向sbit PWMOUT = P2.7; /PWM輸出/*全局變量*/int High; /高電平持續(xù)時(shí)間int Low ; /低電平持續(xù)時(shí)間uchar flag_Hctrl = 1; /高電平輸出標(biāo)志uchar flag_stop = 0; /停止標(biāo)志/*函數(shù)聲明*/void Intial();void T0_Initial();uchar KeyScan();void KeyProsess(uchar);void main()uchar key;Intial();while

25、(1)if(key = KeyScan() != 0x1f) /按鍵掃描，沒(méi)有鍵被按下時(shí)返回值為0x1fKeyProsess(key);*/void Intial()T0_Initial();/初始化定時(shí)器High = 1000;/占空比初始化Low = TOTAL - High;IN1 = 1;/電機(jī)正轉(zhuǎn)IN2 = 0;/*/void T0_Initial()TH0 = (65535 - Low) / 256; /定時(shí)器0賦初值TL0 = (65535 - Low) % 256; /ET0 = 1; /開(kāi)定時(shí)器0中斷TMOD = 0x01; /定時(shí)器0：工作方式1EA = 1; /開(kāi)總中斷T

26、R0 = 1; /定時(shí)器0開(kāi)始計(jì)時(shí)*/uchar KeyScan()uchar temp;uchar keyword;temp = P2;if(temp &= 0x1f) != 0x1f)Delay(10); /按鍵去抖temp = P2;if(temp &= 0x1f) != 0x1f) /確實(shí)有鍵按下keyword = temp;temp = P2;while(temp & 0x1f) != 0x1f) /等待按鍵松開(kāi)temp = P2;Delay(10); /按鍵松手去抖temp = P2;while(temp & 0x1f) != 0x1f)temp = P2;return keywo

27、rd; /返回鍵值else return temp; /此時(shí)temp=0x0felse return temp; /此時(shí)temp=0x0f*/void KeyProsess(uchar key)if(key = 0x1e) /速度加if(flag_stop)flag_stop = 0;IN1 = 1;IN2 = 0;High += 1000;if(High = TOTAL)High = TOTAL;else if(key = 0x1d) /速度減High -= 1000;if(High = 0)flag_stop = 1;IN1 = 1;IN2 = 1;High = 0;else if(key

28、 = 0x1b)/電機(jī)正轉(zhuǎn)IN1 = 1;IN2 = 0;else if(key = 0x17) /電機(jī)反轉(zhuǎn)IN1 = 0;IN2 = 1;else if(key = 0x0f) /停止flag_stop = 1;IN1 = 1;IN2 = 1;High = 0;Low = TOTAL - High;*/void Timer0_sev() interrupt 1flag_Hctrl = 0x01; /高電平標(biāo)志取反 PWMOUT = PWMOUT; /輸出取反/if(flag_Hctrl) /高電平輸出控制TH0 = (65535 - High) / 256;TL0 = (65535 - Hi

29、gh) % 256;else /低電平輸出控制TH0 = (65535 - Low) / 256; TL0 = (65535 - Low) % 256; 1.2電機(jī)測(cè)速及顯示控制單片機(jī)程序清單#include #include LCD1602.h#include defunsigned.h#define TOPSPEED 285 /速度上限/*端口定義*/sbit BUZ = P3.0; /蜂鳴器sbit ALED = P3.1; /超速指示燈/*全局變量*/uint count_pulse; /電機(jī)碼盤(pán)脈沖數(shù)uint speed_rot; /電機(jī)轉(zhuǎn)速u(mài)int T0_count; uchar

30、flag_compute = 0; /轉(zhuǎn)速計(jì)算標(biāo)志uchar flag_disp = 0; /液晶刷新頻率標(biāo)志位/*函數(shù)聲明*/void Intial();void T0_Initial();/-void main()Intial();while(1) if(flag_compute) /統(tǒng)計(jì)完畢？flag_compute = 0;speed_rot = speed_rot * 6; /轉(zhuǎn)換單位：r/50ms - r/min /電機(jī)測(cè)速碼盤(pán)設(shè)置為每轉(zhuǎn)200個(gè)脈沖，所以speed_rot*1200/200if(speed_rot = TOPSPEED) /超過(guò)速度上限,報(bào)警BUZ = 0;ALED = 0; else BUZ = 1;ALED = 1;if(flag_dis