基于單片機STC89C52的直流電機PWM調(diào)速控制系統(tǒng)

1、第一章：前言Pwm電機調(diào)速原理對于電機的轉(zhuǎn)速調(diào)整，我們是采用脈寬調(diào)制(PWM辦法，控制電機的時候，電源并非連續(xù)地向電機供電，而是在一個特定的頻率下以方波脈沖的形式提供電能。不同占空比的方波信號能對電機起到調(diào)速作用，這是因為電機實際上是一個大電感，它有阻礙輸入電流和電壓突變的能力，因此脈沖輸入信號被平均分配到作用時間上，這樣，改變在始能端EN1和EN2上輸入方波的占空比就能改變加在電機兩端的電壓大小，從而改變了轉(zhuǎn)速。此電路中用微處理機來實現(xiàn)脈寬調(diào)制，通常的方法有兩種：(1)用軟件方式來實現(xiàn)，即通過執(zhí)行軟件延時循環(huán)程序交替改變端口某個二進制位輸出邏輯狀態(tài)來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，設(shè)置不同的延時時間得到不

2、同的占空比。(2)硬件實驗自動產(chǎn)生PWM信號，不占用CPU處理的時間。這就要用到STC89C52勺在PWM模式下的計數(shù)器1,具體內(nèi)容可參考相關(guān)書籍。51單片機PW雕序產(chǎn)生兩個PWM要求兩個PWMfc形占空都為80/256,兩個波形之間要錯開，不能同時為高電平！高電平之間相差48/256,PWMfc個功能在PIC單片機上就有，但是如果你就要用51單片機的話，也是可以的，但是比較的麻煩.可以用定時器T0來控制頻率，定時器T1來控制占空比：大致的的編程思路是這樣的：T0定時器中斷是讓一個I0口輸出高電平，在這個定時器T0的中斷當(dāng)中起動定時器T1,而這個T1是讓IO口輸出低電平，這樣改變定時器T0的初

3、值就可以改變頻率，改變定時器T1的初值就可以改變占空比。前言：直流電機的定義：將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能（直流電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。近年來，隨著科技的進步，直流電機得到了越來越廣泛的應(yīng)用，直流具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，方便，調(diào)速范圍廣，過載能力強，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實現(xiàn)頻繁的無極快速起動、制動和反轉(zhuǎn)，需要滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊要求，從而對直流電機提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速、改變電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代科技的要求，這是通過PWMT式控制直流電機調(diào)速的方法就應(yīng)運而生。采取傳統(tǒng)的調(diào)速系統(tǒng)主要有以下的缺陷：模擬電路容易隨時間飄

4、移，會產(chǎn)生一些不必要的熱損耗，以及對噪聲敏感等。而用PW眼術(shù)后，避免上述的缺點，實現(xiàn)了數(shù)字式控制模擬信號，可以大幅度減低成本和功耗。并且PWM調(diào)速系統(tǒng)開關(guān)頻率較高，僅靠電樞電感的濾波作用就可以獲得平滑的直流電流，低速特性好；同時，開關(guān)頻率高，快響應(yīng)特性好，動態(tài)抗干擾能力強，可獲很寬的頻帶；開關(guān)元件只需工作在開關(guān)狀態(tài)，主電路損耗小，裝置的效率高，具有節(jié)約空間、經(jīng)濟好等特點。隨著我國經(jīng)濟和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多場合，都要求有直流電機PWM調(diào)速系統(tǒng)來進行調(diào)速，諸如汽車行業(yè)中的各種風(fēng)扇、刮水器、噴水泵、熄火器、反視鏡、賓館中的自動門、自動門鎖、自動窗簾、自動給水系統(tǒng)、柔巾機、導(dǎo)彈、火炮、人造衛(wèi)星、宇宙

5、飛船、艦艇、飛機、坦克、火箭、雷達、戰(zhàn)車等場合。本設(shè)計任務(wù)：任務(wù)：單片機為控制核心的直流電機PWMB速控制系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容以及技術(shù)參數(shù)：功能主要包括：1）直流電機的正轉(zhuǎn)；2）直流電機的反轉(zhuǎn)；3）直流電機的加速；4）直流電機的減速；5）直流電機的轉(zhuǎn)速在數(shù)碼管上顯示；6）直流電機的啟動；7）直流電機的停止；第二章：總體設(shè)計方案總體設(shè)計方案的硬件部分詳細(xì)框圖如圖一所示按鍵控制PWMfe機驅(qū)動鍵盤向單片機輸入相應(yīng)控制指令，由單片機通過與其中一口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過信號放大、光耦傳遞，驅(qū)動H型橋式電動機控制電路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)通過數(shù)碼管顯示出

6、來。電動機所處速度級以速度檔級數(shù)顯示。正轉(zhuǎn)時最高位顯示“三”，其它三位為電機轉(zhuǎn)速；反轉(zhuǎn)時最高位顯示“F”，其它三位為電機轉(zhuǎn)速。每次電動機啟動后開始顯示，停止時數(shù)碼管顯示出“0000”。1、系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計與分析電動機PWM區(qū)動模塊的電路設(shè)計與實現(xiàn)具體電路見下圖。本電路采用的是基于PWM原理的H型橋式驅(qū)動電路。PW跑路由復(fù)合體管組成H型橋式電路構(gòu)成，四部分晶體管以對角組合分為兩組：根據(jù)兩個輸入端的高低電平?jīng)Q定晶體管的導(dǎo)通和截止。4個二極管在電路中起防止晶體管產(chǎn)生反向電壓的保護作用，防止電動機兩端的電流和晶體管上的電流過大的保護作用。在實驗中的控制系統(tǒng)電壓統(tǒng)一為5V電源，因此若復(fù)合管基極由控制系

7、統(tǒng)直接控制，則控制電壓最高為5V,再加上三極管本身壓降，加到電動機兩端的電壓就只有4V左右，嚴(yán)重減弱了電動機的驅(qū)動力?；谏鲜隹紤]，我們運用了TLP521-2光耦集成塊，將控制部分與電動機的驅(qū)動部分隔離開來。輸入端各通過一個三極管增大光耦的驅(qū)動電流；電動機驅(qū)動部分通過外接12V電源驅(qū)動。這樣不僅增加了各系統(tǒng)模塊之間的隔離度，也使驅(qū)動電流得到了大大的增強。在電動機驅(qū)動信號方面，我們采用了占空比可調(diào)的周期矩形信號控制。脈沖頻率對電動機轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負(fù)載能力差脈沖頻率低則反之。經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，但加負(fù)載后，速度下降明顯，低速時甚至?xí)＾D(zhuǎn)；脈沖頻率在10Hz以下，電

8、動機轉(zhuǎn)動有明顯跳動現(xiàn)象。而具體采用的頻率可根據(jù)個別電動機性能在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過P10輸入高電平信號，P11輸入低電平，電機正轉(zhuǎn)；通過P10輸入低電平信號，P11輸入高電平，電機反轉(zhuǎn)；P10P11同時為高電平或低電平時，電機不轉(zhuǎn)。通過對信號占空比的調(diào)整來對電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。2、系統(tǒng)的軟件設(shè)計本系統(tǒng)編程部分工作采用KELI-C51語言完成，采用模塊化的設(shè)計方法，與各子程序做為實現(xiàn)各部分功能和過程的入口，完成鍵盤輸入、按鍵識別和功能、PW嘛寬控制和數(shù)碼管顯示等部分的設(shè)計。單片機資源分配如下表：P0顯示模塊接口鍵盤中斷P1:鍵盤模塊接口PWMI機驅(qū)動接口系統(tǒng)時鐘PWM永寬控制：本設(shè)計中采用軟件延時方

9、式對脈沖寬度進行控制，延時程序函數(shù)如下：產(chǎn)*延時函數(shù)*/delays()(uchari;for(i=5000;i>0;i-);鍵盤中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，完成延時去抖動、鍵碼識別、按鍵功能執(zhí)行。要實現(xiàn)按住加/減速鍵不放時恒加或恒減速直到放開停止，就需在判斷是否松開該按鍵時，每進行一次增加/減少一定的占空比。顯示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各個數(shù)碼管要顯示的值。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(chǎn)生最高約為的延時。對定時器置初值B1E0H可定時20ms,即系統(tǒng)時鐘精度可達。當(dāng)20ms定時時間到，定時器溢出則響應(yīng)該定時中

10、斷處理程序，完成對定時器的再次賦值，并對全局變量time加1,這樣，通過變量time可計算出系統(tǒng)的運行時間。3、軟件設(shè)計中的特點：對于電機的啟停，在pwM制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護電機。鍵盤處理上采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。第三章：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計第四章：系統(tǒng)功能調(diào)試3、輸出波形如下：4、加速分5檔，波形依次如下:5、減速分5檔，波形如下:第五章：程序/*頭文件*/#include<>#include<>#include<>/*/*自定義變量*/自定義變量

11、#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharchargw,sw,bw,qw;ucharj;/定時次數(shù)，每次20msucharf=5;/計數(shù)的次數(shù)sbitsbitsbitsbitsbitsbitsbitP10=P1A0;P11=P1A1;P12=P1A2;P13=P1A3;P14=P1A4;P15=P1A5;P16=P1A6;/PWM/PWM/輸出波形輸出波形正反轉(zhuǎn)加速/減速/停止/啟動uchark;uchart;/脈沖加減/*/*/*控制位定義*/ucharsmg12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07

12、,0x7f,0x6f,0x73,0x71;/序存儲區(qū)定義字型碼表code程chardataled4=0x08,0x04,0x02,0x01;/位碼uintx;display。；delays();key();displays。;/數(shù)碼管顯示的數(shù)值/數(shù)碼管顯示/延時函數(shù)/*/*主函數(shù)*/main(void)TMOD=0x51;/T0方式1定時計數(shù)T1方式1計數(shù)TH0=0xb1;/裝入初值20MSTL0=0xe0;TH1=0x00;/計數(shù)567TL1=0x00;TR0=1;/啟動t0TR1=1;/啟動t1gw=sw=bw=qw=0;/數(shù)碼管初始化P0=0xc0;P2=1;while(1)/無限循環(huán)(

13、display。;數(shù)碼管顯示key();/*/*數(shù)碼管顯示*/display()(uchari;gw=x%10;/求速度個位值，送到個位顯示緩沖區(qū)sw=(x/10)%10;/求速度十位值，送到十位顯示緩沖區(qū)bw=(x/100)%10;/求速度百位值，送到百位顯示緩沖區(qū)qw=x/1000;/求速度千位值，送到千位顯示緩沖區(qū)for(i=0;i<4;)(P2=ledi;if(i=0)/顯示個位(P0=smggw;delays();elseif(i=1)/顯示十位(P0=smgsw;delays();elseif(i=2)(/顯示百位P0=smgbw;delays();)elseif(i=3)/

14、顯示千位(if(k=0)/正轉(zhuǎn)時顯示"三(P0=0x49;delays();)else(P0=0x71;/反轉(zhuǎn)時顯示"F")i+;)/*/*延時函數(shù)*/delays()(uchari;for(i=5000;i>0;i-);)/*/voidt0()interrupt1using2(/*t0定時*中斷函數(shù)*/TH0=0xb1;重裝t0TL0=0xe0;f-;if(k=0)(if(f<t)P10=1;elseP10=0;P11=0;)else(if(f<t)P11=1;elseP11=0;P10=0;if(f=0)f=5;j+;if(j=50)j=0;x=TH1*256+TL1;TH1=0x00;TL1=0x00;x+;display();/t1方式1計數(shù)，讀入計數(shù)值按鍵掃