直流电机PWM调速Word下载.docx
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缺点：
采用霍尔传感器在信号采样的时候，会出现采样不精确，因为它是靠磁性感应才采集脉冲的，使用时间长了会出现磁性变小，影响脉冲的采样精度。
1.3方案二：
光电传感器
整个测量系统的组成框图如图3.2所示。
从图中可见,转子由一直流调速电机驱动,可实现大转速范围内的无级调速。
转速信号由光电传感器拾取,使用时应先在转子上做好光电标记,具体办法可以是:
将转子表面擦干净后用黑漆（或黑色胶布）全部涂黑,再将一块反光材料贴在其上作为光电标记,然后将光电传感器（光电头）固定在正对光电标记的某一适当距离处。
光电头采用低功耗高亮度LED,光源为高可靠性可见红光,无论黑夜还是白天,或是背景光强有大范围改变都不影响接收效果。
光电头包含有前置电路，输出0—5V的脉冲信号。
接到单片机89C51的相应管脚上，通过89C51内部定时/计时器T0、T1及相应的程序设计，组成一个数字式转速测量系统。
图3.2测量系统的组成框图
优点：
这种方案使用光电转速传感器具有采样精确，采样速度快，范围广的特点。
综上所述，方案二使用霍尔传感器来作为本设计的最佳选择方案。
二、设计内容：
直流电机的正反转控制，转速测定、调节及其显示。
三、工作原理
3.1直流电机
直流电机的结构由定子和转子两大部分组成。
直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，磁场由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。
运行时转动的部分称为转子，其主要作用产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
导体受力的方向用左手定则确定。
这一对电磁力形成了作用于电枢的一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。
如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。
当电枢转了180°
后，导体cd边转到N极下，导体ab边转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷A流入，经过导体cd、ab后，从电刷B流出。
这时导体cd边受力方向变为从右向左，导体ab边受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。
因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体ab和cd流入，使线圈边只要处于N极下，其中通过电流的方向总是由电刷A流入的方向，而在S极下时，总是从电刷B流出的方向。
这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
3.2直流电机驱动
L298N可接受标准TTL逻辑电平信号VSS，VSS可接4．5～7V电压。
4脚VS接电源电压，VS电压范围VIH为＋2．5～46V。
输出电流可达2．5A，可驱动电感性负载。
1脚和15脚下管的发射极分别单独引出以便接入电流采样电阻，形成电流传感信号。
L298可驱动2个电动机，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之间可分别接电动机，本实验装置我们选用驱动一台电动机。
5，7，10，12脚接输入控制电平，控制电机的正反转。
EnA，EnB接控制使能端，控制电机的停转。
表1是L298N功能逻辑图。
In3，In4的逻辑图与表1相同。
由表1可知EnA为低电平时，输入电平对电机控制起作用，当EnA为高电平，输入电平为一高一低，电机正或反转。
同为低电平电机停止，同为高电平电机刹停。
二、系统总体框图与原理说明
2.1总体方案原理及设计框图
本设计是基于AT89c51为核心的直流调速器，由单片机控制和产生适合要求的PWM信号，该PWM信号通过驱动芯片电路进行直流调速，使输出电压平均值和功率可以按照PWM信号的占空比而变化，从而达到对直流电机调速的目的。
拨码开关输入0~1范围的占空比，用LCD1602作为主液晶显示器，显示输入的占空比控制电机转速，能够实现较好的人机交互。
拨码开关输入模块
AT89c51单片机
LCD1602显示模块
电机驱动模块
直流电机
示波器显示PWM波形
用压控振荡器（可用555电路构成）来模拟直流电机的运行
总体方案设计框图
三、硬件电路图
3.1PWM产生方式
（1）PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。
PWM可以应用在很多方面，比如：
电机调速、温度控制、压力控制等等。
在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开的电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。
通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。
正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。
PWM波形如图所示：
PWM波形图
设电机始终接通电路时，电机转速最大为
，设占空比为：
则电机的平均转速为
其中
指的是电机的平均速度，
是指电机在全通电时最大速度，D指的是占空比。
由上面的公式可见，当改变占空比D时，就可以得到不同电机平均速度
从而达到调速的目的。
（2）单片机片内软件生成PWM信号
PWM信号采用单片机定时中断的方式软件模拟产生，这样实现比较容易，可以节约硬件成本。
//===================定时器0初始化设置===================
voidTime0_Init（）//定时器0初始化函数
{
TMOD=0x01;
//定时器0为工作方式1
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
//初始化为定时时间为50ms
ET0=1;
//开定时器0中断
TR0=1;
//开定时器
EA=1;
//开总开关
}
//==================定时器0中断服务程序===============
voidtimer0_server（void）interrupt3
if（PWM_flag）
{
TH0=（65536-PWM_data*200）/256;
TL0=（65536-PWM_data*200）%256;
PWM=1;
PWM_flag=~PWM_flag;
}
else
{
TH1=（45536+PWM_data*200）/256;
TL1=（45536+PWM_data*200）%256;
//初始化为定时时间为20ms
PWM=0;
3.2开关模块的设计
本设计输入用8位的拨码开关，能产生256数值，每一种数值对应于一个占空比的值，当输入为256时，最大的占空比为99%,能调节到最大的电机转速。
3.3显示模块的设计
本设计用LCD1602作为显示模块，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，可以显示两行，提供各种控制命令，如：
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。
3.4直流电机驱动模块
本设计采用L298D，传输电信号。
它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，然后，驱动直流电机的驱动和调速。
3.3模拟直流电机测速模块
555定时器，构成简单的振荡电路，利用电阻和电容充放电原理，是输出端产生方波信号，即可模拟简单的脉冲，代替电机的测速，电机测速一般都是利用霍尔元件测出电机转了多少圈，电机转一圈，霍尔元件检测电机触发的脉冲，则会输出响应的信号。
光电隔离主要用来处理控制部分和强电部分的信号，减少控制部分受强电的干扰。
起隔离作用。
四、程序流程图
开始
LCD1602、定时器t1和t0初始化
开关PWM值
主函数把数据送到LCD1602，显示转速，并调节电机的转速
等待
重新设置PWM值
Y
N
五、仿真说明
（1）初始界面时，拨码开关没有设置PWM，直流电机处于停止状态，LCD1602显示PWM为000%
在LCD上显示Motor_Speed为256，这就是在一定时间内低电平的数目。
由于INT0是属于低电平输入中断类型的，根据这个原理再通过计数器T1来记录INT0的中断次数即是转速。
（2）通过调节开关的值，使占空比增大，从而使直流电机的转速变大。
六、心得体会
本设计通过仿真基本能实现对直流电机的调速和测速。
课程设计重点在于对单片机的应用与理解，引入了L298D芯片的使用与了解其作用，对掌握驱动直流电机的方法有一定得要求，通过这几天网上的一些相关资料的查阅，顺利的完成了这个课程设计，但在仿真过程中的一些细节问题上还有着纰漏，在电机的测速的模块的编程不够完美。
通过本次课程设计，加深了之前的单片机知识和相应仿真软件的使用。
拓宽了本人的知识面，拓展了视野和思维。
设计一个直流电机调速系统，无论从学习还是实践的角度上来说，对电气专业的大学生都会产生积极的作用，有利于提高学习热情。
附录
#include<
reg52.h>
math.h>
string.h>
absacc.h>
lcd1602.h>
//==========================
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineData_BusP1
sbitPWM=P3^0;
bitPWM_flag=0;
unsignedcharTime_flag=0;
unsignedcharDSW_data=0x00;
unsignedcharPWM_data=0;
unsignedintSpeed_data=0;
unsignedcharPWM_Precent[5]={0x30,0x30,'
%'
};
unsignedcharMotorSpeed[5]={0x30,0x30,0x30};
//--------------------------
//-------函数声明--------
voiddelay（uint）;
voiddelay_ms（unsignedintii）;
//1ms延时函数
voidget_PWM（void）;
voidget_Speed（void）;
//====================延时子函数=========================
voiddelay（uintz）
uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）
for（y=110;
y>
y--）;
voiddelay_ms（unsignedintii）//1ms延时函数
unsignedinti,x;
for（x=0;
x<
ii;
x++）
for（i=0;
i<
200;
i++）;
//===================外部中断0初始化程序===============
voidInit_int0（void）
EX0=1;
//开外部中断0
IT0=1;
//触发
//==================外部中断0服务程序===================
voidInt0_server（void）interrupt0
EA=0;
Speed_data++;
//==================定时器0中断服务程序===============
voidTime0_Int（）interrupt1//定时器0中断子函数
Time_flag++;
if（Time_flag==20）
Time_flag=0;
get_Speed（）;
//====================定时器1初始化设置===============计算方波数
voidinit_timer1（void）
TMOD|=0x10;
//定时器1为工作方式116bit
TH1=0xFF;
TL1=0xFE;
ET1=1;
//开定时器1中断
TR1=1;
//==================定时器1中断服务程序===============
voidtimer1_server（void）interrupt3
TH1=（65536-PWM_data*200）/256;
TL1=（65536-PWM_data*200）%256;
//==================get_PWM============================
voidget_PWM（void）
DSW_data=Data_Bus;
if（DSW_data==0x00）
TR1=0;
PWM=0;
PWM_Precent[0]=0x30;
PWM_Precent[1]=0x30;
PWM_data=DSW_data*100/256;
PWM_Precent[0]=PWM_data/10+0x30;
PWM_Precent[1]=PWM_data%10+0x30;
TR1=1;
//==================get_Speed============================
voidget_Speed（void）
{
MotorSpeed[0]=Speed_data/100+0x30;
MotorSpeed[1]=Speed_data/10%10+0x30;
MotorSpeed[2]=Speed_data%10+0x30;
Speed_data=0;
//------主函数-----------
voidmain（）
get_PWM（）;
Init_int0（）;
Time0_Init（）;
init_timer1（）;
LCD_init（）;
//LCD1602初始化
LCD_write_command（0x01）;
//LCD清屏
delay_ms（10）;
DisplayChar（0,1,"
PWM_Precent:
"
）;
DisplayChar（13,1,PWM_Precent）;
DisplayChar（0,0,"
Motor_Speed:
DisplayChar（13,0,MotorSpeed）;
while
（1）
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