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文档简介
1、精品直流电机 PWM 调速系统的设计与仿真、 引言1本课题设计的目的和要求1.直流电机PWM调速系统的目的:(1) 熟悉直流电机PWM调速系统的整体运行过程和总体布局(2) 掌握该硬件电路的设计方法(3) 掌握电机PWM调速系统程序的设计和调试2.直流电机PWM调速系统的要求(1)可输入01范围的占空比,占空比可用电位器输入、拨码开关输入或 键盘输入。(2)设计电机驱动电路,根据输入的占空比控制电机转速。(3)检测电机转速,并用LED或LCD显示。(4)在PROTUES下仿真。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
2、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01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- 可编辑 -精品总体方案设计框图三、硬件电路图-可编辑-精品3.1 PWM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
3、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:11飞211PWM波形图则电机的平均转速为max其中Va指的是电机的平均速度,Vmax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Va,从而达到调速的目的(2)单片机片内软件生成PWM信号设电机始终接通电路时,电机转速最大为DVmax,设占空比为:t1T-可编辑-精品PWM信号采用单片机定时中断的方式
4、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/=定时器0初始化设置void Time0_Init() /定时器0初始化函数TMOD=0 x01; /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50msET0=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= void timer0_server(void)interrupt 3if(PWM_flag)TH0=(65536-PWM_data*200)/256;TL0=(65536-P
5、WM_data*200)%256;PWM=1;- 可编辑 -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。OFFOFM1J-2-I 斗1-31- 1-斗i 1 二S1-S1-7arOSW1精品PWM_flag=PWM_flag;elseTH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /PWM=0;PWM_flag=PWM_flag;初始化为定时时间为20ms3.2拨码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-可编辑-精品LM016LPUH-Precent:
6、 99%Flotor Speed: 257C/) o LU0(/) Q LUCO $OT-Ol CO寸LD9Z Ct LU OOQQQOQQ3.3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。LCD1Livios e ip wnHot_Pr- e- oSc- en t- s1F-=- -d =2 5 Stot I臣壬LLJT1 IX 1 C 13.4直流电机驱动模块本设计采用光电隔离器,光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用
7、,然后把信号通过晶体管IRF640进行放大,驱动直流电机的驱动和-可编辑-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,贝U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。C_j-ONTUF精品Oi调速。UV-可编辑-四、程序流程图五、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,显示PWM为000%精品LCD1602-可编
8、辑-LCD1LM016LfTEXTFIJnZp recent I-90riotor-Speed: 256sMOLCMEnggg住:HUJo a a a o o oD在 LCD 上显示 Motor_Speed 为 256,这就是在一定时间内低电平的数冃。由于INTO 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 INTO 的中断次数即是转速。(2)通过调节拨码开关的值,使占空比增大,从而使直流电机的转速变大精品JJtLPULPrecent:4Mllotor.SFeed:25?UJ3,ADIPSW_8 TEXTDSW1l/l口 L 啊啤寸 ggh圧丘叽am亡-可编辑- 丁 CM
9、 E寸 G 9Z g 6 a L r- J ro 寸六、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555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-可编辑-精品LMURl167a11W0- J6jin1413B而345PULPrent:97Xl1otoiSFeed:256A iJ -I Q- ip也 k IELUDIFSWa精品要求,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
10、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。参考文献:附录#include#include#include#include#include/=#define uchar unsigned char- 可编辑 -1.单片机技术及系统设计周美娟清华大学出版社2.微型计算机控制技术实用教程潘新民 王燕芳 电子工业出版社精品#define uint unsigned int/=#define Data_Bus P1sbitPWM=P3A0;bitPWM_flag=0;unsigned
11、char Time_flag=0;unsigned char DSW_data=0 x00;unsigned char PWM_data=0;unsigned int Speed_data=0;unsigned char PWM_Precent5=0 x30,0 x30,%;unsigned char MotorSpeed5=0 x30,0 x30,0 x30;/-/-函数声明 -void delay(uint);void delay_ms(unsigned int ii);/1ms延时函数void get_PWM(void);void get_Speed(void);void delay(u
12、int z)- 可编辑 -精品uint x,y;/=延时子for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void delay_ms(unsigned int ii)/1ms延时函数unsigned int i,x;for (x=0;xii;x+)for (i=0;i200;i+);/=外部中断0初始化程序= void Init_int0(void)EX0=1;/开外部中断0IT0=1;/触发EA=1;- 可编辑 -精品/=外部中断0服务程序=void Int0_server(void) interrupt 0EA=0;Speed_data+;EA=1;/=定时器0初始化设置vo
13、id Time0_Init() /定时器0初始化函数TMOD=0 x01; /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50msET0=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= void Time0_Int() interrupt 1 /定时器0中断子函数TH0=(65536-50000)/256;- 可编辑 -Time_flag=0;get_Speed();/=定时器1初始化设置=计算 方波数void init_timer1(void)TMOD|=0
14、 x10; /定时器1为工作方式1 16bitTH1=0 xFF;TL1=0 xFE;ET1=1; /开定时器1中断TR1=1; /开定时器EA=1; /开总开关/=定时器1中断服务程序=void timer1_server(void) interrupt 3- 可编辑 -精品精品TL0=(65536-50000)%256; /Time_flag+;if(Time_flag=20)初始化为定时时间为50msif(PWM_flag)TH1=(65536-PWM_data*200)/256;TL1=(65536-PWM_data*200)%256;PWM=1;PWM_flag=PWM_flag;e
15、lseTH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /初始化为定时时间为PWM=0;PWM_flag=PWM_flag;/=get_PWM=void get_PWM(void)DSW_data=Data_Bus;- 可编辑 -精品if(DSW_data=0 x00)TR1=0;20msPWM=0;PWM_Precent0=0 x30;PWM_Precent1=0 x30;elsePWM_data=DSW_data*100/256;PWM_Precent0=PWM_data/10+0 x30;PWM_Precent1=PWM_data%10+0 x30;TR1=1;/=get_Speed=void get_Speed(void)MotorSpeed0=Speed_data/100+0 x30;MotorSpeed1=Speed_data/10%10+0 x30;MotorSpeed2=Speed_data%10+0 x30;- 可编辑 -精品Speed_data=0;/-主函数 -void main()PWM=0;get_PWM();Init_int0();Time0_Init();init_timer1();LCD_init(); /LCD1602初始化LCD_w
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