單片機電機調速系統(tǒng)設計方案4.4PWM驅動程序設計STM32的TIM1_CH1（PA8）用于輸出PWM信號，配置如下：時鐘：72MHz（APB2預分頻系數(shù)1）；PWM頻率：10kHz（周期100μs），計算方式：`ARR=72MHz/(10kHz*1)-1=7199`；占空比：由PID輸出\(u(k)\)決定，范圍0~7199（對應0%~100%）；輸出模式：PWM模式1（向上計數(shù)，當計數(shù)器<比較值時輸出高電平）。5.調試與優(yōu)化5.1硬件調試1.電源測試：用萬用表測各模塊電壓（12V、5V、3.3V），誤差≤±5%；2.驅動測試：給IN1=高、IN2=低，電機正轉；IN1=低、IN2=高，電機反轉；ENA輸入50%占空比PWM，電機轉速適中；3.編碼器測試：轉動電機，用示波器測A/B相脈沖（相位差90°），單片機計數(shù)正確（每轉4000脈沖）；4.保護測試：模擬過流（短接電機），電流傳感器輸出電壓升高，單片機切斷PWM，蜂鳴器報警。5.2軟件調試1.仿真調試：用ST-Link仿真器，設置斷點查看變量（如實際轉速、PID輸出），確認邏輯正確；2.串口調試：用上位機發(fā)送設定轉速（如“Set:1000”），單片機回復實際轉速（如“Act:998”），通信正常；3.LCD調試：顯示設定值、實際值、模式，刷新頻率≥1Hz，無閃爍。5.3PID參數(shù)整定采用試湊法，步驟：1.設\(K_i=0\)，\(K_d=0\)，增大\(K_p\)直到系統(tǒng)振蕩（如\(K_p=0.5\)時振蕩），取\(K_p=0.25\)（振蕩值的1/2）；2.增大\(K_i\)直到穩(wěn)態(tài)誤差消除（如\(K_i=0.01\)時，穩(wěn)態(tài)誤差≤1%）；3.增大\(K_d\)直到超調減?。ㄈ鏫(K_d=0.1\)時，超調≤5%）；4.最終參數(shù)：\(K_p=0.25\)，\(K_i=0.01\)，\(K_d=0.1\)。5.4性能測試測試結果如表1所示：指標設計要求測試結果調速范圍50~3000rpm45~3050rpm穩(wěn)態(tài)誤差≤±2%≤±1.5%響應時間≤0.5s0.35s過載能力120%負載10秒120%負載15秒PWM頻率10~20kHz15kHz6.總結與展望6.1系統(tǒng)優(yōu)勢性能可靠：采用STM32單片機和PID算法，調速精度高、響應快；成本低廉：核心元器件（STM32、L298N、編碼器）總價約50元；易于擴展：預留串口、I2C接口，支持上位機控制、藍牙模塊接入；安全穩(wěn)定：具備過流、過壓、堵轉等多重保護，適用于工業(yè)環(huán)境。6.2展望1.算法優(yōu)化：采用模糊PID（根據(jù)轉速偏差自動調整Kp、Ki、Kd），提高系統(tǒng)適應性；2.電機升級：支持無刷直流電機（BLDC），提高效率（≥90%）和壽命；3.聯(lián)網(wǎng)功能：加入Wi-Fi模塊（ESP8266），實現(xiàn)遠程監(jiān)控（通過手機APP或云平臺）。參考文獻[1]王兆安,黃俊.電力電子技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2018.[2]張毅剛.單片機原理及應用[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,2020.[3]STMicroelectronics.STM32F1