15基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统Word文档格式.docx

1、而用 PWM 技术后，避免上述的缺点， 实现了数字式控制模拟信号，可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开 关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流，低速特性好； 同时，开关频率高，快响应特性好，动态抗干扰能力强，可获很宽的频带；开关 元件只需工作在开关状态，主电路损耗小，装置的效率高，具有节约空间、经济 好等特点。随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机 PWM 调速系统来进 行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、 自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、 飞机、

2、坦克、火箭、雷达、战车等场合。1.2 本设计任务:任务: 单片机为控制核心的直流电机 PWM 调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数:功能主要包括：1） 直流电机的正转；2） 直流电机的反转；3） 直流电机的加速；4） 直流电机的减速；5） 直流电机的转速在数码管上显示；6） 直流电机的启动；7） 直流电机的停止；第二章：总体设计方案总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。键盘向单片机输入相应控制指令，由单片机通过 P1.0 与 P1.1 其中一口输出与转速相 应的 PWM 脉冲，另一口输出低电平，经过信号放大、光耦传递，驱动 H 型桥式电动机控制电 路，实现电动机转向与转速的控制。电动机

3、的运转状态通过数码管显示出来。电动机所处速 度级以速度档级数显示。正转时最高位显示“三” ，其它三位为电机转速；反转时最高位 显示“F”，其它三位为电机转速。每次电动机启动后开始显示，停止时数码管显示出“0000”。1、系统的硬件电路设计与分析电动机 PWM 驱动模块的电路设计与实现具体电路见下图。本电路采用的是基于 PWM 原理的 H 型桥式驱动电路。PWM 电路由复合体管组成 H 型桥式电路构成，四部分晶体管以对角组合 分为两组：根据两个输入端的高低电平决定晶体管的导通和截止。4 个二极 管在电路中起防止晶体管产生反向电压的保护作用，防止电动机两端的电流 和晶体管上的电流过大的保护作用。在

4、实验中的控制系统电压统一为 5v 电源，因此若复合管基极由控制系 统直接控制，则控制电压最高为 5V，再加上三极管本身压降，加到电动机两 端的电压就只有 4V 左右，严重减弱了电动机的驱动力。基于上述考虑，我 们运用了 TLP521-2 光耦集成块，将控制部分与电动机的驱动部分隔离开来。 输入端各通过一个三极管增大光耦的驱动电流；电动机驱动部分通过外接 12V 电源驱动。这样不仅增加了各系统模块之间的隔离度，也使驱动电流得 到了大大的增强。在电动机驱动信号方面，我们采用了占空比可调的周期矩形信号控制。 脉冲频率对电动机转速有影响，脉冲频率高连续性好，但带带负载能力差脉 冲频率低则反之。经实验发

5、现，当电动机转动平稳，但加负载后，速度下降明显，低速时甚至会停转；脉冲频率在 10Hz 以下，电动机转动有明显跳动 现象。而具体采用的频率可根据个别电动机性能在此范围内调节。通过 P10 输入高电平信号，P11 输入低电平，电机正转；通过 P10 输入低电平信号， P11 输入高电平，电机反转；P10、P11 同时为高电平或低电平时，电机不转。 通过对信号占空比的调整来对电机转速进行调节。2、系统的软件设计本系统编程部分工作采用 KELI-C51 语言完成，采用模块化的设计方法， 与各子程序做为实现各部分功能和过程的入口，完成键盘输入、按键识别和 功能、PWM 脉宽控制和数码管显示等部分的设计

6、。单片机资源分配如下表：P0显示模块接口键盘中断P1键盘模块接口P1.0/P1.1PWM 电机驱动接口系统时钟PWM 脉宽控制：本设计中采用软件延时方式对脉冲宽度进行控制，延时程 序函数如下：/*延时函数*/ delays（）uchar i; for（i=5000;i0;i-）;键盘中断处理子程序：采用中断方式，按下键，完成延时去抖动、键码识 别、按键功能执行。要实现按住加/减速键不放时恒加或恒减速直到放开停止，就需在判断是否松 开该按键时，每进行一次增加/减少一定的占空比。显示子程序：利用数组方式定义显示缓存区，缓存区有 8 位，分别存放各 个数码管要显示的值。定时中断处理程序：采用定时方式

7、 1，因为单片机使用 12M 晶振，可产生 最高约为 65.5ms 的延时。对定时器置初值 B1E0H 可定时 20ms，即系统时钟精度 可达 0.02s。当 20ms 定时时间到，定时器溢出则响应该定时中断处理程序，完 成对定时器的再次赋值，并对全局变量 time 加 1，这样，通过变量 time 可计算 出系统的运行时间。3、软件设计中的特点:对于电机的启停，在 PWM 控制上使用渐变的脉宽调整，即开启后由停止匀加速到默认速 度，停止则由于当前速度逐渐降至零。这样有利于保护电机。键盘处理上采用中断方式，不 必使程序对键盘反复扫描，提高了程序的效率。第三章：系统硬件电路设计第四章：系统功能调

8、试3、输出波形如下：4、加速分 5 档，波形依次如下：5、减速分 5 档，波形如下：第五章：程序/*头文件*/#includeabsacc.h#include /* /*自定义变量*/#define uint unsigned int /自定义变量#define uchar unsigned char char gw,sw,bw,qw;uchar j; /定时次数，每次 20ms uchar f=5; /计数的次数sbit P10=P10; /PWM 输出波形 1 sbit P11=P11; /PWM 输出波形 2 sbit P12=P12; /正反转sbit P13=P13; /加速 sbi

9、t P14=P14; /减速 sbit P15=P15; /停止 sbit P16=P16; /启动 uchar k;uchar t; /脉冲加减/*/*/*控制位定义*/uchar codesmg12=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x73,0x71;/ 程 序存储区定义字型码表char data led4=0x08,0x04,0x02,0x01; /位码 uint x; /数码管显示的数值display（）; /数码管显示 delays（）; /延时函数 key（）;displays（）;/*/*主函数*/ main （

10、void）TMOD=0x51; /T0 方式 1 定时计数 T1 方式 1 计数 TH0=0xb1; /装入初值 20MSTL0=0xe0;TH1=0x00; / 计数 567 TL1=0x00;TR0=1; /启动 t0TR1=1; /启动 t1 gw=sw=bw=qw=0; /数码管初始化 P0=0xc0;P2=1;while（1） /无限循环 /数码管显示 key（）;/*数码管显示*/ display（）gw=x%10; /求速度个位值，送到个位显示缓冲区 sw=（x/10）%10; /求速度十位值，送到十位显示缓冲区 bw=（x/100）%10; /求速度百位值，送到百位显示缓冲区

11、qw=x/1000; /求速度千位值，送到千位显示缓冲区 for（i=0;i4;）P2=ledi;if（i=0） /显示个位P0=smggw; delays（）;else if（i=1） /显示十位P0=smgsw;else if（i=2） /显示百位P0=smgbw;else if（i=3） /显示千位if（k=0） /正转时显示三P0=0x49;delays（）;elsei+;P0=0x71; /反转时显示F/*/*/*t0 定时*中断函数*/ void t0（） interrupt 1 using 2TH0=0xb1; /重装 t0 TL0=0xe0;f-;if（k=0）if（f=5） t=5;if（P14=0） /减速while（P14=0）; t-;if（t1） t=1;if（P15=0） /停止while（P15=0）;EA=0;/*/