直流电机PWM调速系统的设计与仿真

1、直流电机PW蜩速系统的设计与仿真一、引言1本课题设计的目的和要求1 .直流电机PWM0速系统的目的：(1)熟悉直流电机PWMI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PWMI速系统程序的设计和调试2 .直流电机PWMB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,根据输入的占空比限制电机转速.(3)检测电机转速,并用LED或LCD显示.(4)在PROTUES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,由单片机限制和产生适合要求的PWM

2、F号,该PWW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根据PWM1号的占空比而变化,从而到达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,显示输入的占空比限制电机转速,能够实现较好的人机交互.精心整理拨码开关输入模块用压控振荡器可用555电路构成来模拟直流电机的运行AT89c51单片机.电机驱动模块LCD1602显示示波器显示PWMti|直流电机总体方案设计框图三、硬件电路图精心整理IIJ-:金3Plh-Ip-Ip-IrI-IPIXft*Hr.IK4jIrjgjMab.ywii-RrFMHOGrfrrnwTF/X通»>J

3、»Ii3.1PWM产生方式(1)PWM脉冲宽度调制)是通过限制固定电压的直流电源开关频率,改变负载两端的电压,从而到达限制要求的一种电压调整方法.PWMT以应用在很多方面,比方：电机调速、温度限制、压力限制等等.在PWMK动限制的调整系统中,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IIJ到改变平均电压大小的目的,从而来限制电动机的转速.正由于如此,PWW被称为“开关驱动装置".PWMfc形如下图：PW蛇形图设电机始终接通电路时,电机转速最大为Vmax,设占空比为:精心整理t1T那么电机的

4、平均转速为Va=Vmax*D其中/a指的是电机的平均速度,/max是指电机在全通电时最大速度,D指的是占空比.amax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,从而到达调速的目的.(2)单片机片内软件生成PWM1号PWMJ号采用单片机定时中断的方式软件模拟产生,这样实现比拟容易,可以节约硬件本钱.:：=3时器0初始化设置=:=&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/、/I.TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;/初始化为定时时间为50

5、msET0=1;/开定时器0中断TR0=1;/开定时器EA=1;/开总开关无时器0中断效劳程序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;精心整理)else(TH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256;/初始化为定时时间为20msPWM=0;PWM_flag=PWM_flag;)3.2拨码开关模块的设计本设计输入

6、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.精心整理LM016L>rPUrLFreGent：9羽血l"_§F,eed：257CDQLU>COQLLlZSOlCXICO寸99Z>>>StUJQQQQQQQQ3.3 显示模块的设计本设计用LCD1602乍为显示模块,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,提供各种限制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能.LCD1Livioieii_PWn_Pr-e-oenlL=1日之

7、not-or'_SF=-eiecls25S经氧置总差皿sassasss3.4 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,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调速.精心整理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,那么会输出响应的信号.光电隔离主要用来处理控制局部和强电局部的信号,减少限制局部受强电的干扰.起隔离作

8、用.DO-CV£0(1-IUlF-T巨四、程序流程图精心整理Y1.1iVX"T1"".111H(1)初始界面时,拨码开关没有设置11/重新设置、PW岫/XXNV等待J>小仿真说明PWM直流电机处于停止状态,LCD1602M示PWM000%精心整理在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精心整理来记录INT0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.1234578FUnjrecents4?XHotor

9、Jp«d!257U3AOD>ww>精心整理161514用12"TT"TT"9«DIPSWS<TEX1六、心得体会本设计通过仿真根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批漏,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

10、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,有利于提升学习热情.参考文献：1 .单片机技术及系统设计周美娟清华大学出版社2 .微型计算机限制技术实用教程潘新民王燕芳电子工业出版社精心整理附录#include<reg52.h>#include<math.h>#include<string.h>#include<absacc.h>#include<lcd1602.h>/=#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint=II#defineData_BusP1sbit

11、PWM=P3A0;bitPWM_flag=0;unsignedcharTime_flag=0;unsignedcharDSW_data=0x00;unsignedcharPWM_data=0;II*JunsignedintSpeed_data=0;unsignedcharPWM_Precent5=0x30,0x30,'%'unsignedcharMotorSpeed5=0x30,0x30,0x30;/函数声明voiddelay(uint);voiddelay_ms(unsignedintii);/1ms延时函数voidget_PWM(void);voidget_Speed(vo

12、id);精心整理:=延时子函数二:voiddelay(uintz)(uintx,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);,竹voiddelay_ms(unsignedintii)/1ms延时函数(unsignedinti,x;for(x=0;x<ii;x+)(for(i=0;i<200;i+);=可卜部中断0初始化程序=voidInit_int0(void)(EX0=1;/开外部中断0.1.»-ITITJ,:!IT0=1;/触发EA=1;/=#部中断0效劳程序=voidInt0_server(void)interrupt0(EA=

13、0;Speed_data+;EA=1;精心整理)=&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1TH0=(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)/=无时器0中断效劳程序=voidTime0_Int()interrupt1/定时器0中断子函数1/J(TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;/初始化为定时时间为50ms八X：/jTime

14、_flag+;if(Time_flag=20)(Time_flag=0;get_Speed();)II/=究时器1初始化设置=算方波数voidinit_timer1(void)(TMOD|=0x10;/定时器1为工作方式116bitTH1=0xFF;TL1=0xFE;ET1=1;/开定时器1中断TR1=1;/开定时器EA=1;/开总开关)精心整理/=无时器1中断效劳程序=voidtimer1_server(void)interrupt3(if(PWM_flag)(TH1=(65536-PWM_data*200)/256;TL1=(65536-PWM_data*200)%256;PWM=1;PW

15、M_flag=PWM_flag;else1/J(TH1=(45536+PWM_data*200)/256;TL1=(45536+PWM_data*200)%256;/初始化为定时时间为20msPWM=0;PWM_flag=PWM_flag;/=get_PWM=voidget_PWM(void)T|,J(DSW_data=Data_Bus;if(DSW_data=0x00)(TR1=0;PWM=0;PWM_Precent0=0x30;PWM_Precent1=0x30;else精心整理(PWM_data=DSW_data*100/256;PWM_Precent0=PWM_data/10+0x30

16、;PWM_Precent1=PWM_data%10+0x30;TR1=1;/=get_Speed=voidget_Speed(void)(MotorSpeed0=Speed_data/100+0x30;MotorSpeed1=Speed_data/10%10+0x30;MotorSpeed2=Speed_data%10+0x30;I.Speed_data=0;/主函数八XJ|.voidmain()(PWM=0;get_PWM();Init_int0();Time0_Init();init_timer1();rI*JLCD_init();/LCD1602初始化LCD_write_command(0x