鑒于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.整體設(shè)計(jì)概括單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡介：單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的光滑調(diào)速。PWM是經(jīng)過控制固定電壓的電源開關(guān)頻次，從而改變負(fù)載兩頭的電壓，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)固定的頻次來接通和斷開電源，并依據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。經(jīng)過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變均勻電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。所以，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。本系統(tǒng)以8051單片機(jī)為核心，經(jīng)過單片機(jī)控制對(duì)直流電機(jī)的光滑調(diào)速。系統(tǒng)控制方案的剖析：本直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依靠，依據(jù)PWM調(diào)速的基根源理，以直流電機(jī)電樞上電壓的占空比來改變均勻電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依照，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的光滑調(diào)速，并經(jīng)過單片機(jī)控制速度的變化。本文所研究的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主假如由硬件和軟件兩大多數(shù)構(gòu)成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)履行的基礎(chǔ)，它主要為軟件供給程序運(yùn)轉(zhuǎn)的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所表現(xiàn)的信號(hào)，加以收集、剖析、辦理，最后實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對(duì)電機(jī)速度的有效控制。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)采納89C51控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)，送到直流電機(jī)，直流電機(jī)經(jīng)過測速電路，濾波電路，和A/D變換電路交數(shù)據(jù)從頭送回單片機(jī)，進(jìn)行PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度和轉(zhuǎn)向的控制，達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。PWM信號(hào)的產(chǎn)生與放大直流電機(jī)主控芯片A/D變換

濾波電路

測速發(fā)電機(jī)PWM的基根源理PWM（脈沖寬度調(diào)制）是經(jīng)過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻次，改變負(fù)載兩頭的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。PWM能夠應(yīng)用在很多方面，比方：電機(jī)調(diào)速、溫度控制、壓力控制等等。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻次來接通和斷開電源，而且依據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長短。經(jīng)過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變均勻電壓大小的目的，從而來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)檫@樣，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。如圖2-8所示：PWM方波PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)PWM信號(hào)發(fā)生電路圖PWM波能夠由擁有PWM輸出的單片機(jī)經(jīng)過編程來得以產(chǎn)生，也能夠采納PWM專用芯片來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)PWM波的頻次太高時(shí)，它對(duì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率管要求太高，而當(dāng)它的頻次太低時(shí)，其產(chǎn)生的電磁噪聲就比較大，在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，當(dāng)PWM波的頻次在18KHz左右時(shí)，成效最好。在本系統(tǒng)內(nèi)，采納了兩片4位數(shù)值比較器4585和一片12位串行計(jì)數(shù)器4040構(gòu)成了PWM信號(hào)發(fā)生電路。兩片數(shù)值比較器4585，即圖上U2、U3的A組接12位串行4040計(jì)數(shù)輸出端Q2—Q9，而U2、U3的B組接到單片機(jī)的P1端口。只需改變P1端口的輸出值，那么就能夠使得PWM信號(hào)的占空比發(fā)生變化，從而進(jìn)行調(diào)速控制。12位串行計(jì)數(shù)器4040的計(jì)數(shù)輸入端CLK接到單片機(jī)C51晶振的振蕩輸出XTAL2。計(jì)數(shù)器4040每來8個(gè)脈沖，其輸出Q2—Q9加1，當(dāng)計(jì)數(shù)值小于或許等于單片機(jī)P1端口輸出值X時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端保持為低電平，而當(dāng)計(jì)數(shù)值大于單片機(jī)P1端口輸出值X時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端為高電平。跟著計(jì)數(shù)值的增添，Q2—Q9由全“1”變成全“0”時(shí)，圖中U2的（A>B）輸出端又變成低電平，這樣就在U2的（A>B）端獲得了PWM的信號(hào)，它的占空比為（255-X255）*100%，那么只需改變X的數(shù)值，就能夠相應(yīng)的改變PWM信號(hào)的占空比，從而進(jìn)行直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。使用這個(gè)方法時(shí)，單片機(jī)只需要依據(jù)調(diào)整量輸出X的值，而PWM信號(hào)由三片通用數(shù)字電路生成，這樣能夠使得軟件大大簡化，同時(shí)也有益于單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。因?yàn)閱纹瑱C(jī)上電復(fù)位時(shí)P1端口輸出全為“1”，使用數(shù)值比較器4585的B組與P1端口相連，升速時(shí)P0端口輸出X按必定規(guī)律減少，而降速時(shí)按必定規(guī)律增大。5.PWM發(fā)生電路數(shù)據(jù)比較器的工作原理擁有數(shù)據(jù)比較功能的芯片有74LS6828，74LS6838等8位數(shù)值比較器，4位數(shù)值比較器4585等。本PWM發(fā)生電路經(jīng)過兩片4位數(shù)值比較器4585便可實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)的產(chǎn)生，所以采納4585作為信號(hào)發(fā)生電路。芯片4585的引腳圖：4585引腳圖系統(tǒng)整體電路圖直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)由單片機(jī)產(chǎn)生控制PWM信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號(hào)的數(shù)據(jù)，控制直流電機(jī)調(diào)速電路對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。系統(tǒng)總休電路圖主程序設(shè)計(jì)（軟件部分）主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是，先設(shè)定好速度初始值，這個(gè)初始值與測速電路送來的值對(duì)比較獲得一個(gè)偏差值，而后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。其程序流程圖如下圖。軟件由1個(gè)主程序、1其中止子程序和1個(gè)PI控制算辦法程序構(gòu)成。主程序是一個(gè)循環(huán)程序，其主要思路是由單片機(jī)P1口生數(shù)據(jù)送到PWM信號(hào)發(fā)生電路，而后用PI算法輸出控制系數(shù)給PWM發(fā)生電路改變波形的占空比從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。主程序流程圖如下圖：結(jié)論本文所述的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)是以廉價(jià)位的單片微機(jī)8051為核心的，而經(jīng)過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)整又有多種門路，相關(guān)于其余用硬件或許硬件與軟件相聯(lián)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整，采納PWM軟件方法來實(shí)現(xiàn)的調(diào)速過程擁有更大的靈巧性和更低的成本，它