基于AT89C51直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、.PAGE 1目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc262289104第一章緒論 PAGEREF _Toc262289104 h 3HYPERLINK l _Toc2622891051.概述 PAGEREF _Toc262289105 h 3HYPERLINK l _Toc2622891061.1 直流電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用和控制前景 PAGEREF _Toc262289106 h 3HYPERLINK l _Toc2622891071.2 直流調(diào)速的開(kāi)展 PAGEREF _Toc262289107 h 4HYPERLINK l _Toc2622891082.直流電

2、動(dòng)機(jī)原理 PAGEREF _Toc262289108 h 5HYPERLINK l _Toc2622891092.1 直流電機(jī)的根本工作原理 PAGEREF _Toc262289109 h 5HYPERLINK l _Toc2622891102.2 直流電機(jī)的電器特性 PAGEREF _Toc262289110 h 6HYPERLINK l _Toc262289111第二章直流電機(jī)的控制方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289111 h 7HYPERLINK l _Toc2622891122.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 PAGEREF _Toc262289112 h 7HYPERLINK

3、l _Toc2622891132.1.1 PWM調(diào)速設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289113 h 11HYPERLINK l _Toc2622891142.1.2 直流電機(jī)控制構(gòu)造圖 PAGEREF _Toc262289114 h 12HYPERLINK l _Toc262289115第三章直流電機(jī)調(diào)速硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289115 h 13HYPERLINK l _Toc2622891163.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289116 h 13HYPERLINK l _Toc2622891173.11 AT89C51介紹 PAGEREF _To

4、c262289117 h 13HYPERLINK l _Toc2622891183.12 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289118 h 17HYPERLINK l _Toc2622891193.1.3 系統(tǒng)復(fù)位方式 PAGEREF _Toc262289119 h 17HYPERLINK l _Toc2622891203.2 電源電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289120 h 18HYPERLINK l _Toc2622891213.2.1 芯片介紹 PAGEREF _Toc262289121 h 18HYPERLINK l _Toc2622891223.2.2 電

5、源電路圖 PAGEREF _Toc262289122 h 19HYPERLINK l _Toc26228912333 顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289123 h 19HYPERLINK l _Toc2622891243.3.1 78LS48芯片介紹 PAGEREF _Toc262289124 h 19HYPERLINK l _Toc2622891253.3.2 顯示電路圖 PAGEREF _Toc262289125 h 20HYPERLINK l _Toc2622891263.4 鍵盤(pán)電設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289126 h 20HYPERLINK l _Toc

6、2622891273.5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289127 h 21HYPERLINK l _Toc2622891283.5.1 L298N芯片介紹 PAGEREF _Toc262289128 h 21HYPERLINK l _Toc2622891293.5.4 驅(qū)動(dòng)電路 PAGEREF _Toc262289129 h 21HYPERLINK l _Toc262289130第四章直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc262289130 h 22HYPERLINK l _Toc2622891314.1 主程序流程圖 PAGEREF _Toc262289131

7、h 22HYPERLINK l _Toc2622891324.2 鍵盤(pán)掃描流程圖 PAGEREF _Toc262289132 h 23HYPERLINK l _Toc2622891334.3 中斷程序流程圖 PAGEREF _Toc262289133 h 24HYPERLINK l _Toc262289134第五章結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc262289134 h 24HYPERLINK l _Toc2622891355.1 結(jié)論 PAGEREF _Toc262289135 h 24HYPERLINK l _Toc2622891365.2 展望 PAGEREF _Toc26228913

8、6 h 25HYPERLINK l _Toc262289137致 PAGEREF _Toc262289137 h 25HYPERLINK l _Toc262289138參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc262289138 h 26HYPERLINK l _Toc262289139英文摘要 PAGEREF _Toc262289139 h 26HYPERLINK l _Toc262289140附錄(主程序及原理圖) PAGEREF _Toc262289140 h 27基于AT89C51的直流電動(dòng)機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 ：文章設(shè)計(jì)了以單片機(jī)AT89C51和L298N控制的直流電機(jī)脈寬調(diào)制PWM調(diào)速

9、系統(tǒng)。主要介紹了用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的根本方法，給出了程序流程圖、Keic51程序。硬件電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、急停、加速、減速控制以及PWM的占空比在四位LED上的實(shí)時(shí)顯示。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，調(diào)速，直流電動(dòng)機(jī)， PWM控制第一章 緒 論1.概述1.1 直流電機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用和控制前景電機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。電機(jī)的種類繁多，如果按電源類型分，可分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩大類。常見(jiàn)的直流電機(jī)包括有刷電機(jī)、無(wú)刷電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。直流有刷電機(jī)是所有電機(jī)的根底，它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大圍平滑地調(diào)速、控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。歷來(lái)是自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，在軋鋼及其輔助機(jī)械

10、、礦井卷?yè)P(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、海洋鉆機(jī)、大型起重機(jī)、金屬切削機(jī)床、造紙機(jī)、紡織機(jī)械等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 換向器是直流電機(jī)的主要薄弱環(huán)節(jié),它使直流電機(jī)的單機(jī)容量、過(guò)載能力、最高電壓、最高轉(zhuǎn)速等重要指標(biāo)都受到限制,也給直流電機(jī)的制造和維護(hù)添了不少麻煩。然而，鑒于直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的理論和實(shí)踐都比擬成熟，直流電機(jī)仍在廣泛的使用。因此，長(zhǎng)期以來(lái)，在應(yīng)用和完善直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的同時(shí)，人們一直不斷在研制性能與價(jià)格都趕得上直流系統(tǒng)的交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)，近年來(lái)，在微機(jī)控制和電力電子變頻裝置高度開(kāi)展之后，這個(gè)愿望終于有了實(shí)現(xiàn)的可能。電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的開(kāi)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)；特別是微

11、控制器技術(shù)，現(xiàn)代控制技術(shù)是以微控制器為核心的技術(shù)，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)成為當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已取代常規(guī)的模擬檢測(cè)、調(diào)節(jié)、顯示、記錄等儀器設(shè)備和很大局部操作的人工職能，使受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)過(guò)程按規(guī)定方式和技術(shù)運(yùn)行，以完成各種控制、操作管理等任務(wù)。近幾年來(lái)，這種嵌入式系統(tǒng)在肩同、通信、工業(yè)、儀器、等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代控制技術(shù)已深入各行業(yè)的諸多領(lǐng)域。進(jìn)入90年代以來(lái)，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，推動(dòng)數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機(jī)豐富的軟硬件資源開(kāi)發(fā)開(kāi)放式體系構(gòu)造的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開(kāi)放式體系構(gòu)造使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向

12、大大開(kāi)展。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近20年發(fā)生了很大的變化。其中，電動(dòng)機(jī)控制策略的模擬實(shí)現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺(tái)，而采用微處理器、FPGA/CPLD、通用計(jì)算機(jī)、PWM控制技術(shù)等現(xiàn)代手段構(gòu)成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速開(kāi)展。應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開(kāi)發(fā)全數(shù)字化的智能控制運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將成為新一代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向。1.2 直流調(diào)速的開(kāi)展直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動(dòng)機(jī)供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行、設(shè)備制造方便、價(jià)格低廉；但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟，不能得到較寬和平滑的調(diào)速性能,所以目前極少采用。該法只適用在一些小功率且調(diào)速圍要求不大的場(chǎng)合。20世紀(jì)30

13、年代末期，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)(也稱為旋轉(zhuǎn)變流組)，配合采用磁放大器、電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、閘流管等控制器件，可獲得優(yōu)良的調(diào)速性能，如有較寬的調(diào)速圍(十比一至數(shù)十比一)、較小的轉(zhuǎn)速變化率和調(diào)速平滑等，特別是當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，可以通過(guò)發(fā)電機(jī)非常容易地將電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪慣量反響給電網(wǎng)，這樣，一方面可得到平滑的制動(dòng)特性，另一方面又可減少能量的損耗，提高效率。但發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是需要增加兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和一些輔助勵(lì)磁設(shè)備。但此方法的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)重量大、占地多、效率低及維修困難。自出現(xiàn)汞弧變流器后，利用汞弧變流器代替上述發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，使調(diào)速性能指標(biāo)又進(jìn)一步提高。特別是它的系統(tǒng)快

14、速響應(yīng)性是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不能比擬的。但是汞弧變流器仍存在一些缺點(diǎn):維修還是不太方便，特別是水銀蒸汽對(duì)維護(hù)人員會(huì)造成一定的危害等。1957年，世界上出現(xiàn)了第一只晶閘管，與其它變流元件相比，品閘管具有許多獨(dú)特的優(yōu)越性，因而晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)立即顯示出強(qiáng)大的生命力。由于它具有體積小、響應(yīng)快、工作可靠、壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)便等一系列優(yōu)點(diǎn)，采用晶閘管供電，不僅使直流調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上和可靠性有所提高，而且在技術(shù)性能上也顯示出很大的優(yōu)越性。晶閘管變流裝置的放大倍數(shù)在10000以上，比機(jī)組(放大倍數(shù)10)高1000倍，比汞弧變流器(1000)高10倍;在響應(yīng)快速性上，機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管變流裝置為毫秒級(jí)。從2

15、0世紀(jì)80年代中后期起，以晶閘管整流裝置取代了己往的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置，使直流電氣傳動(dòng)完成一次大的躍進(jìn)。同時(shí)，控制電路已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低本錢(qián)。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提高，應(yīng)用圍不斷擴(kuò)大，直流調(diào)速技術(shù)不斷開(kāi)展。近年來(lái)，隨著得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速開(kāi)展，由晶閘管變流器供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已取代了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，使直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的精度、動(dòng)態(tài)性能、可靠性有了更大的提高。電力電子技術(shù)中IGBT等大

16、功率器件的開(kāi)展正在取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調(diào)速系統(tǒng)，出現(xiàn)了微控制器技術(shù)，現(xiàn)代控制技術(shù)是以微控制器為核心的技術(shù)，由此構(gòu)成的控制系統(tǒng)成為當(dāng)今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已取代常規(guī)的模擬檢測(cè)、調(diào)節(jié)、顯示、記錄等儀器設(shè)備和很大局部操作的人工職能，使受控對(duì)象的動(dòng)態(tài)過(guò)程按規(guī)定方式和技術(shù)運(yùn)行，以完成各種控制、操作管理等任務(wù)。這種嵌入式系統(tǒng)在肩同、通信、工業(yè)、儀器、等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近20年發(fā)生了很大的變化。其中，電動(dòng)機(jī)控制策略的模擬實(shí)現(xiàn)正逐漸退出歷史舞臺(tái)，而采用微處理器、通用計(jì)算機(jī)、PWM控制技術(shù)等現(xiàn)代手段構(gòu)成的數(shù)字控制系統(tǒng)得到了迅速開(kāi)展。應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開(kāi)發(fā)全

17、數(shù)字化的智能控制運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將成為新一代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向使得直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究得到了更深的開(kāi)展。2.直流電動(dòng)機(jī)原理2.1 直流電機(jī)的根本工作原理直流電機(jī)由永久磁鐵、電樞、換相器等組成。如圖1-1和圖1-2所示，上下是兩個(gè)固定的永久磁鐵，上面是N極，下面是S極，磁力線從N到S。兩極之間是一段可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)體abcd，稱為電樞。電樞的ab段與cd段分別接到兩個(gè)互不接觸的半圓形金屬片上，這兩個(gè)金屬片稱為換向器。如圖2-1所示，在換向器的AB兩端上加上一個(gè)上正下負(fù)的直流電壓，電流由a到b，由c到d。根據(jù)左手定則，ab段在自上而下的磁力線作用下，向左移動(dòng)，cd段向右移動(dòng)。在這兩個(gè)力的作用下，abcd電樞

18、開(kāi)場(chǎng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閾Q向器和電樞固定在一起，它也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)。圖1-1直流電動(dòng)機(jī)工作原理1圖1-2 直流電動(dòng)機(jī)工作原理2當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過(guò)180時(shí)如圖1-2所示，cd段在上方，ab段在下方，電流由d到c，由b到a。根據(jù)左手定則，cd段在自上而下的磁力線作用下，向左移動(dòng)，ab段向右移動(dòng)，即電樞繼續(xù)往逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞再轉(zhuǎn)過(guò)180后，變回圖1-1的情況，電機(jī)繼續(xù)重復(fù)地轉(zhuǎn)動(dòng)。如果把AB兩端的電壓方向反過(guò)來(lái),電樞將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，原理同上。2.2 直流電機(jī)的電器特性圖1-3為直流電機(jī)的等效電路圖。電源Eb給電機(jī)供電,產(chǎn)生電流Ia。電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中等效于電阻Ra和反向電動(dòng)勢(shì)Ec串接起來(lái)。其中Ra為電樞等效電阻；

19、Ec為電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，它和轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速越快，反向電動(dòng)勢(shì)越大。圖1-3 直流電機(jī)的等效電路根據(jù)圖1-3列出了如下公式： Eb=RaIa+Ec (1-1)上面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，反向電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)速成正比，具體關(guān)系為： (1-2)式中是電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，是氣隙磁通，它們都是電機(jī)的固有常數(shù)。另外，電機(jī)的電流和電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩成正比。具體關(guān)系為： (1-3)式中是電磁轉(zhuǎn)矩常數(shù)，它是電機(jī)的固有常數(shù)。 第二章 直流電機(jī)的控制方案設(shè)計(jì)2.1 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法直流電動(dòng)機(jī)分為有換向器和無(wú)換向器兩大類。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)最早采用恒定直流電壓給直流電動(dòng)機(jī)供電，通過(guò)改變電樞回路中的電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種方法簡(jiǎn)單易行、設(shè)備

20、制造方便、價(jià)格低廉；但缺點(diǎn)是效率低、機(jī)械特性軟，不能得到較寬和平滑的調(diào)速性能。該法只適用在一些小功率且調(diào)速圍要求不大的場(chǎng)合。30年代末期，發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)才使調(diào)速性能優(yōu)異的直流電動(dòng)機(jī)得到廣泛應(yīng)用。這種控制方法可獲得較寬的調(diào)速圍、較小的轉(zhuǎn)速變化率和平滑的調(diào)速性能。但此方法的主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)重量大、占地多、效率低及維修困難。近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的迅速開(kāi)展，由晶閘管變流器供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)已取代了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，它的調(diào)速性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。特別是大規(guī)模集成電路技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速開(kāi)展，使直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的精度、動(dòng)態(tài)性能、可靠性有了更大的提高。電力電

21、子技術(shù)中IGBT等大功率器件的開(kāi)展正在取代晶閘管，出現(xiàn)了性能更好的直流調(diào)速系統(tǒng)。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n和其他參量的關(guān)系可表示為: (2-1)式中 Ua電樞供電電壓V；電樞電流A；勵(lì)磁磁通；電樞回路總電阻；電勢(shì)系數(shù)，p為電磁對(duì)數(shù)，N為導(dǎo)體數(shù)。由式(2-1)可以看出，式中、三個(gè)參量都可以成為變量，只要改變其中一個(gè)參量，就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以直流電動(dòng)機(jī)有三種根本調(diào)速方法：(1)改變電樞回路總電阻；(2)改變電樞供電電壓；(3)改變勵(lì)磁磁通。1.改變電樞回路電阻調(diào)速各種直流電動(dòng)機(jī)都可以通過(guò)改變電樞回路電阻來(lái)調(diào)速，如圖2-1(a)所示。此時(shí)轉(zhuǎn)速特性公式為 (2-2)式中為電樞回路中的外接電阻。當(dāng)負(fù)載一

22、定時(shí)，隨著串入的外接電阻的增大，電樞回路總電阻增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就降低。其機(jī)械特性如圖2-1(b)所示。的改變可用接觸器或主令開(kāi)關(guān)切換來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖2-1 改變電樞電阻電路圖圖2-1(b) 改變電樞電阻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性這種調(diào)速方法為有級(jí)調(diào)速，調(diào)速比一般約為2：1左右，轉(zhuǎn)速變化率大，輕載下很難得到低速，效率低，故現(xiàn)在已極少采用。2.改變電樞電壓調(diào)速1采用發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組調(diào)速方法如圖2-2(a)所示，通過(guò)改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流來(lái)改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。在不同的電樞電壓時(shí)，其得到的機(jī)械特性便是一簇完全平行的直線，如圖2-2(b)所示。改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的方向，的極性和n的轉(zhuǎn)向都更這改變，就

23、可以使系統(tǒng)很方便地工作在任意四個(gè)象限。圖2-2 (a) G-M直流調(diào)速系統(tǒng)圖2-2(b) G-M機(jī)械特性由圖可知，這種調(diào)速方法需要兩臺(tái)與調(diào)速電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)電機(jī)和另一臺(tái)容量小一些的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，因而設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需打根底、運(yùn)行噪聲大、維護(hù)不方便。為抑制這些缺點(diǎn)，50年代開(kāi)場(chǎng)采用水銀整流器大容量和閘流管這樣的靜止交流裝置來(lái)代替上述的旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組。目前已被更經(jīng)濟(jì)、可靠的晶閘管變流裝置所取代。2采用晶閘管變流器供電的調(diào)速方法圖2-3(a) V-M調(diào)速系統(tǒng)圖2-3(b)V-M調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性有晶閘管變流器供電的調(diào)速電路如圖2-3(a)所示。通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)器的控制電壓來(lái)移動(dòng)觸發(fā)脈沖

24、的相位，即可改變整流電壓，從而實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。在此調(diào)速方法下可得到與發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)類似的調(diào)速特性。其開(kāi)環(huán)機(jī)械特性示于圖2-3(b)中。圖2-3(b)中的每一條機(jī)械特性曲線都由兩段組成，在電流連續(xù)區(qū)特性還比擬硬，改變延遲角a時(shí)，特性呈一簇平行的直線，它和發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)組供電時(shí)的完全一樣。但在電流斷續(xù)區(qū)，則為非線性的軟特性。這是由于晶閘管整流器在具有反電勢(shì)負(fù)載時(shí)電流易產(chǎn)生斷續(xù)造成的。變電樞電壓調(diào)速是直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中應(yīng)用最廣的一種調(diào)速方法。在此方法中，由于電動(dòng)機(jī)在任何轉(zhuǎn)速下磁通都不變，只是改變電動(dòng)機(jī)的供電電壓，因而在額定電流下，如果不考慮低速下通風(fēng)惡化的影響也就是假定電動(dòng)機(jī)是強(qiáng)迫通風(fēng)或?yàn)榉?/p>

25、閉自冷式，則不管在高速還是低速下，電動(dòng)機(jī)都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，故稱這種調(diào)速方法為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。這是它的一個(gè)極為重要的特點(diǎn)。如果采用反響控制系統(tǒng)，調(diào)速圍可達(dá)50:1150：1，甚至更大。3采用大功率半導(dǎo)體器件的直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速方法PWM(脈寬調(diào)制)是利用功率開(kāi)關(guān)器件通斷實(shí)現(xiàn)控制，調(diào)節(jié)通斷時(shí)間比例，將固定的直流電源電壓變成平均值可調(diào)的直流電壓。脈寬調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的歷史長(zhǎng)遠(yuǎn)，但因缺乏高速大功率開(kāi)關(guān)器件而未能及時(shí)在生產(chǎn)實(shí)際中推廣應(yīng)用。近年來(lái)，由于大功率晶體管(GTR)，特別是IGBT功率器件的制造工藝成熟、本錢(qián)不斷下降，大功率半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)的直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)才獲得迅猛開(kāi)展，目前其最大容量已超過(guò)幾十兆瓦

26、數(shù)量級(jí)。本設(shè)計(jì)因使用小容量直流電機(jī)，故采用第三種調(diào)速方法即PWM控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于AT89C51的直流電機(jī)的速度控制。3.改變勵(lì)磁電流調(diào)速當(dāng)電樞電壓恒定時(shí)，改變電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流也能實(shí)現(xiàn)調(diào)速。由式1可看出，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁通也就是勵(lì)磁電流成反比，即當(dāng)磁通減小時(shí)，轉(zhuǎn)速n升高；反之，則n降低。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是磁通和電樞電流的乘積即，電樞電流不變時(shí)，隨著磁通的減小，其轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)矩也會(huì)相應(yīng)地減小。所以，在這種調(diào)速方法中，隨著電動(dòng)機(jī)磁通的減小，其轉(zhuǎn)矩升高，轉(zhuǎn)矩也會(huì)相應(yīng)地降低。在額定電壓和額定電流下，不同轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)始終可以輸出額定功率，因此這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速。為了使電動(dòng)機(jī)的容量能得

27、到充分利用，通常只是在電動(dòng)機(jī)基速以上調(diào)速時(shí)才采用這種調(diào)速方法。采用弱磁調(diào)速時(shí)的圍一般為1.5:13:1，特殊電動(dòng)機(jī)可到達(dá)5:1。這種調(diào)速電路的實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，只要在勵(lì)磁繞組上加一個(gè)獨(dú)立可調(diào)的電源供電即可實(shí)現(xiàn).2.1.1 PWM調(diào)速設(shè)計(jì)調(diào)速采用PWMPulseWidthModulation脈寬調(diào)制，工作原理：通過(guò)產(chǎn)生矩形波，改變占空比，以到達(dá)調(diào)整脈寬的目的。PWM的定義:脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)展控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。模擬信號(hào)的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒(méi)有限制。9V電池就是一種模擬器件，因?yàn)樗妮敵?/p>

28、電壓并不準(zhǔn)確地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值圍之。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之，例如在0V,5V這一集合中取值。模擬電壓和電流可直接用來(lái)進(jìn)展控制，如對(duì)汽車(chē)收音機(jī)的音量進(jìn)展控制。在簡(jiǎn)單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動(dòng)旋鈕時(shí)，電阻值變大或變小；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。盡管模擬控制看起來(lái)可能直觀而簡(jiǎn)單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)

29、間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問(wèn)題的精細(xì)模擬電路可能非常龐大、笨重(如老式的家庭立體聲設(shè)備)和昂貴。模擬電路還有可能?chē)?yán)重發(fā)熱，其功耗相對(duì)于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對(duì)噪聲很敏感，任何擾動(dòng)或噪聲都肯定會(huì)改變電流值的大小。通過(guò)以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的本錢(qián)和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。設(shè)計(jì)方案主要包括四個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊，L298N驅(qū)動(dòng)模塊，占空比顯示模塊，運(yùn)行方式設(shè)置模塊。2.1.2 直流電機(jī)控制構(gòu)造圖圖2-4直流電機(jī)控制構(gòu)造圖第三章 直流電機(jī)調(diào)速硬件設(shè)計(jì)3.1 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)3

30、.11 AT89C51介紹AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89系列單片機(jī)中的一種，它與MCS51系列的許多機(jī)種都具有兼容性，并具有廣泛的代表性。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能

31、8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 AT89C51的特點(diǎn)與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保存時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片振蕩器和時(shí)鐘電路 引腳定義及功能AT89C51有40條引腳，與其他51系列單片機(jī)引腳是兼容的。這40條引腳可分為I/O端口線、電源線、控

32、制線、外接晶體線四局部。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝(DIP)形式和方形封裝形式，如圖3-1所示。圖3-1 AT89C51引腳主電源引腳VCC：供電電壓+5V。GND：接地。I/O端口功能P0口： P0口有八條端口線，命名為P0.0P0.7，其中P0.0為低位，P0.7為高位。每條線的構(gòu)造組成如圖3-2所示。它由一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，輸出驅(qū)動(dòng)電路和輸出控制電路組成。P0口是一個(gè)三態(tài)雙向I/O口，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被

33、定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)展校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 圖3-2 P0口位構(gòu)造圖 P1口：P1口有八條端口線，命名為P1.0P1.7，每條線的構(gòu)造組成如圖3-3所示。P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，只作普通的I/O口使用，其功能與P0口的第一功能一樣。作輸出口使用時(shí)，由于其部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口使用時(shí)，必須先向鎖存器寫(xiě)入“1，使場(chǎng)效應(yīng)管T截止，然后才能讀取數(shù)據(jù)。P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉

34、為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。圖3-3 P1口位構(gòu)造圖P2口：P2口有八條端口線，命名為P2.0P2.7，每條線的構(gòu)造如圖3-4所示。P2口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向口，它有兩種使用功能：一種是當(dāng)系統(tǒng)不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，作普通I/O口使用，其功能和原理與P0口第一功能一樣，只是作為輸出口時(shí)不需外接上拉電阻；另一種是當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線口使用，輸出高8位的地址A7A15，與P0口第二功能輸出的低8位地址相配合，共同外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(64 KB)，但它只確定地址并不能像P0口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。P2口

35、為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)展讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口有八條端口線，命名為P3.0P3.7，每條線的構(gòu)造如圖3-1所示。P3口是一個(gè)多用途的準(zhǔn)雙向口。第一功能是作普通I/O口使

36、用，其功能和原理與P1口一樣。第二功能是作控制和特殊功能口使用，這時(shí)八條端口線所定義的功能各不一樣，如表3-4所示。P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。圖3-4 P2口位構(gòu)造圖 圖3-5 P3口位構(gòu)造圖表1 P3口各位的第二功能引腳第二功能功 能 說(shuō) 明 P3.0R*D串行數(shù)據(jù)輸入端P3.1T*D串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0外部中斷0中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端P3.3INT1外部中斷1中斷請(qǐng)

37、求信號(hào)輸入端P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.6WR片外RAM寫(xiě)選通信號(hào)輸出端P3.7RD片外RAM讀選通信號(hào)輸出端3.12 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，AT89C51本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，AT89C51在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)展工作 ，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。AT89C51部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為

38、*TAL1和*TAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自鼓勵(lì)振蕩器。電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ。圖3-6 系統(tǒng)時(shí)鐘3.1.3 系統(tǒng)復(fù)位方式當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種根本形式：上電復(fù)位和上

39、電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 (3-7)中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源十5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能到達(dá)上電復(fù)位的操作功能，如圖 (3-7)中所示。上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如圖 (3-8)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門(mén)的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開(kāi)，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的

40、操作。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)歷，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。 單片機(jī)的復(fù)位電路圖3-7 中：Cl22uF，R11k圖3-8中：C：22uF，Rl300，R21k圖3-7復(fù)位電路圖3-8手動(dòng)復(fù)位電路3.2 電源電路的設(shè)計(jì)3.2.1 芯片介紹78*,*就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓4-5V電子產(chǎn)品中常見(jiàn)到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。故名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少,電路部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78

41、或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。有時(shí)在數(shù)字78或79后面還有一個(gè)M或L，如78M12或79L24,用來(lái)區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA，78M系列最大輸出電流為1A，78系列最大輸出電流為1.5A。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器當(dāng)然小功率的條件下不用。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。3.2.2 電源電路圖用78系列的芯片產(chǎn)生5V電壓供給單片機(jī)使用，給單片機(jī)供電。圖3-9電源電路33 顯示電路設(shè)計(jì)3.3.1 78LS48芯片介紹48為部上拉電阻

42、的BCD-七段譯碼驅(qū)動(dòng)器，共有54/74448 、54/74LS48兩種線路構(gòu)造形式。輸出端Ya-Yg為高電平有效，可驅(qū)動(dòng)緩沖器或共陰極VLED。當(dāng)要求輸出0-15時(shí)，消隱輸入BI應(yīng)為高電平或開(kāi)路，對(duì)于輸出為0時(shí)還要求脈沖消隱輸入RBI為高電平或開(kāi)路。當(dāng)BI為低電平時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，YaYg均為低電平。當(dāng)RBI和地址端A0-A3均為低電平，并測(cè)試輸入端LT為高電平時(shí)Ya-Yg為低電平。引出端符號(hào)A0-A3 譯碼地址輸入端BI/RBO 消隱輸入低電平有效/脈沖消隱輸出低電平有效LT 燈測(cè)試輸入端低電平有效RBT 脈沖消隱輸入端低電平有效Ya-Yg 段輸出端3.3.2 顯示電路圖用四位共

43、陰LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的速度.以AT89C51單片機(jī)的P0口做八位數(shù)據(jù)線以P0.0-P0.3為數(shù)碼管的控制端。 圖3-11 顯示電路3.4 鍵盤(pán)電設(shè)計(jì)運(yùn)行方式的設(shè)置主要有P1口外接鍵盤(pán)來(lái)完成，判斷鍵盤(pán)是否按下的方法：首先設(shè)置P1口為高電平，然后從P1.0到P1.4逐個(gè)檢測(cè)引腳的電平，如果*個(gè)引腳為低電平表示該鍵按下，此時(shí)不需要做相應(yīng)的處理實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)功能，如果引腳為高電平則不做處理。采用5個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)主要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停，加減速。圖3-11 鍵盤(pán)電路3.5 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)3.5.1 L298N芯片介紹L298N是SGS公司的產(chǎn)品，是由達(dá)林頓管組成的雙橋高電壓大電流集成PWM電路。PWM電路

44、由四個(gè)大功率晶體管組成的橋電路, 四個(gè)晶體管分為兩組, 交替導(dǎo)通和截止, 用單片機(jī)控制達(dá)林頓管使之工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài), 根據(jù)調(diào)整輸入脈沖的占空比, 準(zhǔn)確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種電路由于管子工作只在飽合和截止?fàn)顟B(tài)下, 效率非常高。H型電路使實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制簡(jiǎn)單化, 且電子開(kāi)關(guān)的速度很快, 穩(wěn)定性也極強(qiáng), 是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。部的每個(gè)H橋的下側(cè)橋臂晶體管發(fā)射極連在一起, 其輸出腳(SENSEA和SENSEB) 用來(lái)連接電阻檢測(cè)電流。VSS接邏輯控制的電源。VS為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源.IN1-IN4輸入引腳為標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào), 用來(lái)控制橋的開(kāi)與關(guān)即實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn), ENA、ENB引腳則為使

45、能控制端, 用來(lái)輸入PWM信號(hào)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。3.5.4 驅(qū)動(dòng)電路采用L298N驅(qū)動(dòng)器，承受單片機(jī)的輸入信號(hào)并放大，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖3-12 驅(qū)動(dòng)電路第四章 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制程序設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖圖4-1 主流程圖主程序主要完成的工作是設(shè)置堆棧，去除標(biāo)志位，去除暫存，清顯示，對(duì)T0口進(jìn)展初始化，對(duì)串口進(jìn)展初始化后，調(diào)用其它功能子程序，完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。4.2 鍵盤(pán)掃描流程圖圖4-2 鍵盤(pán)掃描流程圖采用獨(dú)立式鍵盤(pán)，本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)較為簡(jiǎn)單，只設(shè)計(jì)了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，急停，加減速5個(gè)按鍵。4.3 中斷程序流程圖圖4-3中斷流程圖第五章 結(jié)論與展望5.1 結(jié)論本文對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)展了初步研究，從直流調(diào)速

46、系統(tǒng)原理出發(fā)，逐步建立了直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并在此根底上給出了軟、硬件實(shí)現(xiàn)方案。本文采用PWM控制技術(shù)，即利用逆變器裝置中半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷，把直流電壓轉(zhuǎn)化變成一定規(guī)律的電壓脈沖序列，以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)壓和消除諧波三個(gè)目的。 PWM控制技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新和不斷完善的開(kāi)展過(guò)程，電力電子技術(shù)的開(kāi)展，一些全控型快速半導(dǎo)體器件，如BJT、IGBT、GTO等的出現(xiàn)，推動(dòng)了PWM控制技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)展。PWM控制技術(shù)有許多種，如等脈寬PWM法、正弦波PWM法(SPWM法)、磁鏈追蹤型PWM法和電流跟蹤型PWM法以及新近開(kāi)展起來(lái)的空間矢量PWM法(SVPWM)等。根椐占空比和電機(jī)電樞兩端U及電

47、機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系，通過(guò)改變PWM的占空比來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)兩端的平均電壓,實(shí)現(xiàn)粗略的調(diào)速. 通過(guò)S3，S4來(lái)改變PWM的占空比,每按動(dòng)一次就改變10%數(shù)碼管顯示當(dāng)前的PWM占空比,例如顯示5表示占空比為50%;LED1和LED2分別表示電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。參考文獻(xiàn)1彥，同莊基于80C196KB單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化觸發(fā)技術(shù)J機(jī)械制造與自動(dòng)化，2005(1) ,45-602伯時(shí). 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)M. : 機(jī)械工業(yè), 2003.3發(fā)海 王巖. 電機(jī)與拖動(dòng)根底第三版M. : 清華大學(xué)2006.4 群芳. 單片機(jī)原理及應(yīng)用M. : 清華大學(xué), 2005.5 賈金鈴. 微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M. : 大學(xué), 2006.6

48、 譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)第二版M. : 清華大學(xué)7 吳弋，綜合性最優(yōu)控制及其在直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)J,2003(7): 110-1128 策，培林，曉楠.基于最優(yōu)化控制的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng).包裝與食品機(jī)械J,2003. 21(4) :21-239 任天良，利軍，燕.90KW IGBT直流調(diào)速裝置.電力電子技術(shù)J，1997(1):35-3810 程耕國(guó)，國(guó)棟.PWM直流可逆調(diào)速微機(jī)控制系統(tǒng).電氣時(shí)代J，2004. 11: 22-2511 立功，珊中，田藏.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的技術(shù)改進(jìn).起重運(yùn)輸機(jī)械J，2002 (9):28-30英文摘要PWM Regulating Speed System Of Dcmotor Based On AT89C51 MicrocontrollerAbstract: A kind of speed regulation system of Pules Width Modulation(PWM) for DC motor posed of m