直流电机双向可逆控制系统设计和实现 电气工程管理专业

1、 直流电机双向可逆控制系统设计摘 要近年来，随着科技的进步，直流电机较之于交流电机具有很强的优势在很多情况下应用非常广泛，可以在不同情况下满足人们对自动化系统的要求。本系统以STC89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制LN298大功率H桥路驱动直流电机已达到控制转速的目的。通过数码管将速度等级显示出来，此外分别从主控制芯片的选择、显示电路的比较与选择、 电机调速控制模块、电源电路与电机驱动电路四个方面进一步确定系统的总体设计方案，最后通过数码管LED显示程序设计以及电机控制子程序完成实验步骤，并在结论部分对系统调试过程中的常见的故障分析和注意事项做出了摘要说明，具有一定的理

2、论和实际意义。关键词：STC89C52； 双向可逆控制系统； PWM调速； ABSTRACTThis paper introduces the design of the system hardware and software design, and the hardware block diagram and software flow chart and gives some description. According to the hardware block diagram of the following function modules of STC89C52 chip, th

3、e design, the L298 full bridge driver chip, the pulse processing, amplification, output to control the speed of motor. Control of the L298 high power H bridge drive DC motor has to control the speed of the. Through the digital tube display speed grade, also can through the button control motor story

4、 of inversion, and the motor speed to add and subtract. The system design is reasonable, complete functions, superior performance, good results in the actual production, easy to control, simple and flexible configuration advantages.Keywords: STC89C52； MCU； PWM speed control目 录 TOC o 1-2 h z HYPERLIN

5、K l _Toc355817649 摘要 PAGEREF _Toc355817649 h I HYPERLINK l _Toc355817650 ABSTRACT PAGEREF _Toc355817650 h II HYPERLINK l _Toc355817651 前言 PAGEREF _Toc355817651 h IV HYPERLINK l _Toc355817652 1绪论 PAGEREF _Toc355817652 h 1 HYPERLINK l _Toc355817653 1.1课题研究的背景 PAGEREF _Toc355817653 h 1 HYPERLINK l _Toc

6、355817654 1.2 国内外技术发展的现状 PAGEREF _Toc355817654 h 2 HYPERLINK l _Toc355817655 1.3本设计的目标任务 PAGEREF _Toc355817655 h 2 HYPERLINK l _Toc355817656 2系统总体方案 PAGEREF _Toc355817656 h 3 HYPERLINK l _Toc355817657 2.1 主控制芯片的选择 PAGEREF _Toc355817657 h 3 HYPERLINK l _Toc355817658 2.2 显示电路的比较与选择 PAGEREF _Toc3558176

7、58 h 3 HYPERLINK l _Toc355817659 2.3 电机调速控制模块 PAGEREF _Toc355817659 h 3 HYPERLINK l _Toc355817660 2.4 电源电路与电机驱动电路 PAGEREF _Toc355817660 h 4 HYPERLINK l _Toc355817661 3系统硬件方案设计 PAGEREF _Toc355817661 h 5 HYPERLINK l _Toc355817662 3.1 系统总电路框图设计 PAGEREF _Toc355817662 h 5 HYPERLINK l _Toc355817663 3.2 系统

8、模块电路设计及原理 PAGEREF _Toc355817663 h 5 HYPERLINK l _Toc355817664 4系统的软件设计 PAGEREF _Toc355817664 h 16 HYPERLINK l _Toc355817665 4.1 系统的整体程序流程图 PAGEREF _Toc355817665 h 16 HYPERLINK l _Toc355817666 4.2 数码管LED显示程序设计 PAGEREF _Toc355817666 h 17 HYPERLINK l _Toc355817667 4.3 电机控制子程序 PAGEREF _Toc355817667 h 18

9、 HYPERLINK l _Toc355817668 5系统调试 PAGEREF _Toc355817668 h 19 HYPERLINK l _Toc355817669 5.1 常见的故障分析 PAGEREF _Toc355817669 h 19 HYPERLINK l _Toc355817670 5.2 系统调试注意事项 PAGEREF _Toc355817670 h 19 HYPERLINK l _Toc355817671 结论 PAGEREF _Toc355817671 h 20 HYPERLINK l _Toc355817672 参考文献 PAGEREF _Toc355817672

10、h 21 HYPERLINK l _Toc355817673 致谢 PAGEREF _Toc355817673 h 22 HYPERLINK l _Toc355817674 附录一 硬件原理图 PAGEREF _Toc355817674 h 23 HYPERLINK l _Toc355817675 附录二 程序源代码 PAGEREF _Toc355817675 h 24绪论（1）课题研究的背景近些年来，社会在飞速发展，生产力在不断的提高。直流电机的因为应用的范围广，并且可以满足不同情况下人们对电机的各种近乎苛刻的要求，所以直流电机的优势地位越来越明显。现在的生产力越来越高就离不开人们对电机的高

11、质量的要求。如果仅仅通过改变电枢、改变电压等远远满足不了人们对电机的要求，生产力也跟不上，所以这时用PWM方调控直流电机运转速度的办法就由此产生。之前的调速系统在长期的运用过程中人们发现主要有以下问题有待完善：模拟电路使用的时间越长，会因为发热在运行的过程中造成损耗，并且对噪声特别敏感。当直流电机用上PWM后，就完美的覆盖了以上的缺点，实现了数控，大大的降低了成本和减少了噪音。并且PWM的开始的频率就非常的高，所以仅仅靠电枢电感就可以得到直流电，同时高的开关频率，可以使电机控制系统得到很快的响应，噪音小、抗干扰的能力也非常棒。节约能耗的远离在于只要保持开关处于工作状态，就可以减少主要电路上运行

12、的损耗，并且在不断的研发过程中，不断改变它的体积等，现如今已经具有占用的空间小，损耗小的特点。现在的工业生产中，电动机主要提供动能，人们在不断的做出尝试新的电动机来满足生产的需要，旧的电动机不断地接受时间的检验，遵循优胜劣汰的市场法则。现在的直流电机采用的是晶闸管成功的取代了之前笨重的发电机系统。现如今电子技术越来越成熟，这使得直流电机的调控速度向数字化转变。单片机技术应用于直流电机，使得直流电机的调速进行到一个新的高度。直流电机较之于交流电机的调速的原理是类似的，可以通过改变电压来改变速率。PWM的基本运作原理其实在上个世纪人们就对此进行了深入的研究和探讨，但是那个年代的的电器发展还处在萌芽

13、的阶段，所以该技术一直没有得到广泛的应用。直到一九八几年，电子技术越来越成熟，人们已经能够有足够的生产力去运用，所以PWM技术才被发现和利用起来。现在也出现了新的理论和理论方法，PWM技术发展的局限性和绊脚石瞬间荡然无存。所以人们pwm技术发展的速度非常快，直到现在，以PWM技术变形的多种技术已经在不同领域得到运用。（2） 国内外技术发展的现状直流电动机启动快、制动快，并且在切换不同的速度时可以平稳的过渡，所以正是因为此优势使得直流电机在很多需要改变速度和该笔那电力方向的领域中应用的非常多。以前的直流电动机都是采用的模拟电路作为控制的基本手段，且有时会采取少量的数字电路组成，这样组成的控制系统

14、硬件部分的体积非常大，却功能非常少，系统不能灵活的运行，这些都是直流电机内采用的控制技术不能得到应用和大范围的推广。现在的计算既技术非常完善，很多的控制系统的运行程序都可以通过软件和计算机编程来解决，这样的得到的控制系统使得人们对直流电机的控制更加方便和灵活，使系统的性能得到大幅度的提高，并且节省了中间必须的人力成本，降低了直流电机的总成本，并且运行速度更快，调控更加方便，最后当然工作效率也大幅度的得到提高。(3)本设计的任务本系统已STC89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，将其在数码管将速度等级呈现出来，本设计的主要任务主要包括： （1）直流电机的正转控制；（2）直流电机的

15、反转控制；（3）直流电机的加速控制；（4）直流电机的减速控制；（5）数码管显示电路设计与实现；（6）单片机最小系统设计；（7）电机驱动电路设计1系统总体方案系统总体设计方案的步骤为先选择主控制芯片，然后通过显示电路的比较与选择、电机调速控制模块、电源电路与电机驱动电路三个方面逐步确定系统的软硬件指标，最终将设计分为硬件和软件两个部分分别详细概括，本文的设计原理是主要以单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制LN298大功率H桥路驱动直流电机控制转速，并且将结果通过数码管将速度等级显示出来作为具体分析概述。系统总体方案如下所示：1.1 主控制芯片的选择本次设计采用STC12C5A60S2

16、单片机作为控制元器件，该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一。其代表型号是 HYPERLINK /view/110906.htm t _blank ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前市场上有很多公司都推出了51系列的兼容机型，占据了市场上大部分的份额。并且这种现状还会持续很久。其中51单片机的应用范围是最广的。而且因为有其他的系列相继推出，所以51单片机的成本也不高，对企业来说使用非常划算。1.2 显示电路的比较与选择数码管显示具有亮度高、显示简单简洁

17、、成本低廉，可靠性高、响应速度快等有点。在实际工程中，人即便站在很远的位置也能看清楚数码管显示的信息。而且数码管驱动简单，采用硬件驱动即不需要程序控制，完全不占用CPU的资源。因此我们这里采用LED数码管显示信息 1.3 电机调速控制模块采用由三极管组成的H型PWM电路。用单片机控制三极管使之工作在占空调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路是在管子的饱和下运行，所以运转的速度非常的高。H型线路了直流电机改变素的方向和调节转速的大小。电子开关就不具备这种优势，虽然开的速度快，但是不能很快的到达工作状态，稳定性也不好。所以，在实际的生产过程中，直流电子运用的是H型电路，采用的是PWM调速技术7

18、。1.4 电源电路与电机驱动电路本设计电源选择直流稳压电源模块。将插线板电源经过变压、整流、滤波、稳压后输出。为系统提供稳定可靠的电源。虽说会有一些不稳定因素但携带方便，所以选择锂电池来负责电源。电机驱动我采用大功率电机驱动专用芯片。L298内部继承大功率H桥路。具有稳定性高、使用简单，驱动力大等特点。能够驱动大功率电机和控制电机的正传和反转，同时对于电机调速也是非常理想的选择。因此采用此种方法。2系统硬件方案设计2.1 系统总电路框图设计 本系统以STC89C52单片机为核心，通过内部定时器产生PWM波形，控制LN298大功率H桥路驱动直流电机已达到控制转速的目的。通过数码管将速度等级显示出

19、来，此外可以通过按键控制电机的正传反转、以及电机速度加和减。图1 系统总体框图3.2 系统模块电路设计及原理3.2.1单片机最小系统设计单片机最小系统是整个系统的核心控制部分，以STC89C52单片机为核心，配以外围电路：时钟电路、上点复位电路构成。主要完成数据的采集处理和转换。MCS-51系列单片机是美国Intel公司在1980年继MCS-48系列8位单片机之后推出的高档8位单片机，此单片机凭其稳定的性能、高性价比以及良好的兼容，在各个领域得到了最为广泛的应用，也是我国目前应用最广的单片机系列。在性能和功能方面，MCS-51单片机大大优于MCS-48单片机。MCS-51系列有多种机型可供用户

20、选择8。（1）单片机内部结构MCS-51系列单片机最早的典型代表为8051,87581,8031，由于其型号和生产厂商的不同，在片内存储器容量、中断系统、外围功能模块、最高时钟频率以及处理器速度等方面有很大的不同，但它们的指令系统完全兼容，硬件系统的基本结构也相同，其主要的性能特点如下1) 8位CPU.2) 片内128B RAM(MCS-52子系列有256B RAM) 。3) 片内4KB ROM/EPROM(8051/8751).4) 特殊功能寄存器区。5) 两个优先级的5个中断源结构。6) 4个8位并行I/O口（P0，P1，P2，P3）。7) 两个16位定时/计数器（MCS-52子系列有3个

21、）.8) 全双工串行口。9) 布尔处理器。MCS-51的典型产品有8031,8051,8751.8051内部有4KB ROM，8071内部有4KB EPROM，8031片内无ROM；除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。在单片机芯片的内部，其基本结构的构成是通用CPU加上外围芯片的模式，内部主要由9个部件通过单一总线连接而成。这9个主要部件是：1个8位的中央处理器（包括ALU,ACC,TMP1,TMP2，B寄存器，PSW及相应的定时和控制逻辑），4KB/8KB程序寄存器（ROM/EPROM），128B/256B的数据寄存器（RAM），32条I/O接口线（图中P0.0P0.7，P1.0P1.7

22、，P2.0P2.7，P3.0P3.7），中断控制逻辑（具有5个中断源，2个中断优先级），定时器控制逻辑（具有2个可编程定时器/计数器），串行接口控制逻辑（具有可工作于多处理机通信，I/O接口扩展或全双工通用异步接收发送器的串行接口），21个专用寄存器（包括程序计数器PC、堆栈指针寄存器SP、程序状态字存器PSW、数据指针寄存器DPTR等）以及片内振荡器和时钟电路（由OSC及相关电路组成）9。（2）复位电路逻辑图RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即两个机器周期)以上。如果使用的晶振频率是6MHz，就需要复位信号要保持4us才可以完成复位的操作。整

23、个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每一个机器周期的S5P2时刻对触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电复位和按键手动复位两种方式。我们采用按键手动复位的电平方式，如图2。通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现。图2 按键手动复位原理图 复位的意思是使单片机处于初始化的状态，初始化的是数字代码为0000H。除了以上的情况需要使用复位，还有一种情况也需要使用，那就是出现程序运行错误的时候和系统被锁死时，在这两种情况下也需要按复位键进行操作重新启动整个程序。AT89S52是第9脚复位，当有键按下去时

24、，复位端成高电平，单片机复位10。（3）振荡电路晶体振荡电路属于反馈振荡器。从能量的观点来看，一般的功率放大器是在是在输入信号的控制下，把直流电源提供的直流能量转换为按信号规律变化的交变能量的电路。而反馈振荡器是不需要输入信号的控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的交变能量的电路。AT89S52芯片内部都有一个高增益反相放大器用于构成振荡器晶体振荡电路其属于反馈振荡器。振荡又分外部振荡和内部振荡11，如下图所示：图3 晶振时钟原理图设计中根据实际情况选择了内部振荡这种方式对单片机进行驱动。反相放大器的输入端为XATAL1，输出端为XATAL2。分别是89S52的19脚和18脚，在XAT

25、AL1和XATAL2两端跨接石英晶体及两个电容，就构成了稳定的自激振荡器。电容一般都取33P，单片机接11.0592MHz的晶振。振荡器产生的信号送到中央处理器，以此来驱动CPU执行该信号代表的指令。3.2.2直流电机的调速设计由前文介绍的直流电机的运作原理可知，直流电动机有三种调节控制速度的方法： （1）调节电枢供电电压U。改变电枢电压的途径主要是通过额定电压慢慢往下降，从电动机的额定功率慢慢往下降，这是属恒转矩调速方法。如果要达到在一定的范围内改变速度的化进行一个平稳的过渡的要求，这是目前为止可以采用的最好的办法用这种办法电流的变化非常小，可以在短时间内快速改变，执行CPU的指令，但是这个

26、操作需要的可以调节速度的直流电源大容量。 （2）改变电动机主磁通。我们还可以通过改变改变磁通来实现改变速度平稳过渡。但是只能通过减弱磁通的调节方式，在额定运转速度的基础上慢慢增大。If遇到的时间常数同Ia变化遇到的相比要大得多，做出法英的速度慢，但是和上一个方法相比只需要一个容量小的电源。 （3）改变电枢回路电阻R。改变电枢的电阻可以通过外加电阻的方式，这种操作比较简单，通过改变回路的电阻来调节电流的速度。但是这种控制直流电机的速度的方法也有弊端，就是不能实现平稳的过渡。并且空载时没有调速作用，还会因为电路总的电阻的增大消耗的电能也较之于之前明显的增大。 直流斩波器又称直流调压器，是用开关来实

27、现通和断，从而达到控制的目的，将直流电源的电压通过开关控制开通和断开的时间，从而控制输出电压的平均值。我们可以看到我们用电压恒定的直流电源变成了可以调节的。它的优点在于使用的效率高、成本低廉、质量小，这样的直流电源的好处就是便于携带。现如今，这种在地铁和电瓶车上运用的非常广泛。图5为直流斩波器的原理电路和输出电压波型，图中VT代表开关器件。当开关VT接通时，电源电压U。加到电动机上；当VT断开时，直流电源与电动机断开，电动机电枢端电压为零。如此反复，得电枢端电压波形如图5（b）所示。图5 直流斩波器原理电路及输出电压波型 （a）原理图（b）电压波型采用晶闸管的直流斩波器的工作原理与整流电路运用

28、的原理不同，晶闸管不会被相位决定，而是用开关来决定，开关即是使整个电路处于工作的状态。当晶闸管被触发导通时，电源电压加到电动机上，当晶闸管关断时，直流电源与直流电机开关断开时，电动机经二两端电压几乎没有。PWM不改变脉冲周期，只控制晶闸管的疏通的时间，简单的来说就是通过改变脉冲宽度来调节直流的运行速度。较之于V-M系统，PWM调速系统有以下V-M系统不具有的优点：（1）PWM调速系统的开关频率较高，只需要电枢电感就可以获得脉动很小的直流电，这时得到的直流电时连续的可以平稳的运行，有很宽的调速范围，甚至可以达到1比一百左右，因为PWM的电波波形好，在平均电流一样的情况下，电动机的损失的能量和发热

29、都很小。（2）同样因为开关频率高的原因，PWM系统可以快速的做出反映，与电机配合，获得很宽的频带，又因为能够快速响应的原因，抗干扰的能力也非常强。（3）由于电子器件只是在工作时处于开关状态，主电路造成的损耗不大，该装置的效率也非常高。脉宽调速系统的主电路顾名思义就是通过脉宽调制式变换器来调节，简称PWM变换器。其实通过单片机的闭合也可以调节脉宽的运行速度，但是这种情况下的驱动能力是有一定的局限性的。到目前为止，因为器件容量的原因，PWM直流调速系统暂时只应用于中、小功率的系统。3.2.3 测速发电机当被测机构与测速发电机同轴连接时，只要检测出输出电动势，即可以获得被测机构的转速，所以测速发电机

30、又称速度传感器。测速发电机广泛应用于各种速度或者位置控制系统，在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或者通过反馈来提高系统稳定性和精度。3.2.4 数码管显示电路设计（1）共阴数码管管脚说明与原理图七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的极管的接线形式，可分成共阴极型和共阳极型。 实训室实训扳上使用的是四位一体的共阴数码管15。LED数码管的封装如图6所示。图6 数码管的封装形式及内部结构(2）数码管码值的推算LED数码管的ADP七个发光二极管因以不同亮灭的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，下面列出共阴极的字形码，“数字”是要数码

31、管要显示的数字，“字形码”是单片机P0口要输出的十六进制数据。例如数字“0”和数字“7”的字形码推算方法如图7所示： 图7 数码管码值的推算方法同理，按照上述的推倒方法和原则我们得出数字09的编码。（3）数字的显示规律查表法由于显示的数字09的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求了。这样我们按着数字09的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好，建立的表格如下所示：TABLE DB=3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，当我们要显示一个数字，比如4的时候，我们就可以查表TABLE DB4找到66H，送P0口就可以了16。（4）数码管显

32、示电路图 图8 数码管显示电路设计中，用到了四位七段共阴数码管。LED的工作原理是将电能咋黄花为光能，为人们提供照明，同时它工作时的电压。和发射同样的光强度的灯工作状态相比，它消耗的电能更少，这也是当今提倡节能社会非常常喜欢使用LED灯的原因之一。同时人们在设计之初就将安全、可靠、使用的寿命等因素考虑进去了，也在制作的过程中采用了较低的成本，这些优势的存在使得LED灯迅速使其他的灯在市场上被淘汰，迅速走进千家万户。数码管的显示电路连接分为串行接法和并行接法，使用串行接法可以节约I/O口资源，并行接法会占用过多的I/O口，由于考虑到操作的熟练与实际的资源，本设计采用了后者并行接法。3.2.5 L

33、298N驱动电路设计L298是SGS公司的产品，L298N为15个管角的单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用L298N来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路，其额定工作电流为 1 A，最大可达 1.5 A，Vss 电压最小 4.5 V，最大可达 36 V；Vs 电压最大值也是 36 V。L298N可直接对电机进行控制，无须隔离电路，可以驱动电机17。图9 L298N内部电路表1 L298N引脚符号及功能引 脚功 能SENSA、SENSB分别为两个H桥的电流反馈脚，不用时可以直接接地ENA 、ENB使能端

34、，输入PWM信号IN1、IN2、IN3、IN4输入端，TTL逻辑电平信号OUT1、OUT2、OUT3、OUT4输出端，与对应输入端同逻辑VCC逻辑控制电源VSS电机驱动电源，最小值需比输入的低电平电压高GND接地表2 L298N的逻辑功能IN1IN2ENA电机状态XX0停止101顺时针011逆时针000停止110停止当使能端为高电平时，输入端IN1为PWM信号,IN2为低电平信号时,电机正转；输入端IN1为低电平信号，IN2为PWM信号时,电机反转;IN1与IN2相 同时,电机快速停止。当使能端为低电平时,电动机停止转动。在对直流电动机电压的控制和驱动中，半导体功率器件有两种使用方式：线性放大

35、驱动方式和开关驱动方式。在线性放大驱动方式半导体功率器件工作在线性区优点是控制原理简单，输出波动小，线性好，对邻近电路干扰小，缺点为功率器件工作在线性区，功率低和散热问题严重。开关驱动方式是使半导体功率器件工作在开关状态，通过脉调制（PWM）来控制电动机的电压，从而实现电动机转速的控制。图10 L298电机驱动电路3.2.6 按键电路电路设计本系统采用三个按键作为参数设置输入方式，K1用于用于速度等级手动往上加；K2用于速度等级手动往下减；K3用于控制电机的正传和反转；K4用于速度重置。按键电路的工作原理：I/O口默认状态为高电平，当有按键按下是会将I/O口电平拉低，及按下为低电平，不按为高电

36、平。单片机就是通过检测高低电平变化来实现控制的。电路图如下所示。图11 键盘电路原理图图12 键盘与单片机连接电路3系统的软件设计在系统软件设计中，采用的可编程器件是单片机STC89C52，使用的程序设计语言是汇编语言。在余下的篇幅中，将主要讨论系统中软件的汇编语言实现。在本系统中，软件的设计包括几个个方面：按键检测、数码管显示、电机驱动子程序。3.1 系统的整体程序流程图图13 主程序流程图4.2 数码管LED显示程序设计要让数码管显示数字需要软件的控制，则要求二进制代码来实现数码管发光段的控制。TAB：DB 0C0H，090H，0A4H，0B0H，99H，92H，82H，0F8H，80H，

37、90H数码管显示利用的是动态扫描：动态扫描的工作原理是因为人眼对于小于24Hz的扫描脉冲不能感知，所以通过人眼看就是没有亮暗度的变化。其设计的重要之处在于与控制显示的数据时间间隔严格控制，所以这个要有脉冲信号的数据作为参照。图14 数码管与单片机连接原理图图15 数码管与单片机连接电路图4.3 电机控制子程序电机控制子程序是一个循环程序，其主要思路是，先设定好速度初始值，利用初始值与调速系统送来的值，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比，进而控制电机的转速。其程序流程图如图所示。软件由1个主程序、1个中断子程序和1个PI控制算法子程序组成。主程序是一个循环程序，其主要思路

38、是由单片机P1口生数据送到PWM信号发生电路，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比进而控制电机的转速。图16 PWM脉宽调制流程图 5系统调试5.1 常见的故障分析单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的许多硬件故障只有通过软、硬件一起调试才能被发现,但是在使用这种方式之前我们要确认是否属于仅仅通过硬件调试或通过软件调试就能发现故障的情形。入股不行的化话，我们才采用联合调控的方式来找故障。(1)逻辑错误 样机硬件的逻辑错误是由于设计错误和加工过程中的工艺错误而造成的。就包括错线、开路等等,我们经常遇到的就是短路。 (2)元器件错误 元器件错误的原因有器件被损坏或者型号

39、等匹配不上等原因,或者极块可能装反了的原因。(3)可靠性差 应用系统容易受到外部电波、器件负载、金属孔等干扰，并且应用系统抵制这种干扰的能力非常弱。除此之外，如果线路设计的不合理也会是造成系统稳定性差的原因。(4)电源故障 电源故障包括：电压值不符合设计要求、电源功率不足、负载能力差、纹波太重等。5.2 系统调试注意事项在接通电源之前,我们一定要确保样机的线路和零件等细节完全正确。所以最好在测试之前就比照图纸核对一下来确保万无一失，争取不犯低级错误，特别是注意最常见的短路故障。需要对精细的零件进行核对时可以利用辅助工具。 在进行程序编写时，每一个环节都值得被认真对待，因为很多的细节如果不注意的

40、话可以毁坏系统调试的结果。所以，我们一定要在调试的过程中注意细节。结论PWM技术是直流电机调速中最为有效的方法。本文在采用的是用PWM技术的H型桥式驱动电路，这在一定程度上提高了机器的运行效率。在设计软件进行编程时，采用的算法和系统结构也非常适合，这些都提高了单片机的工作效率和使用寿命。本文的研究的基础是价格低廉的单片微机STC89C52直流电机，并且在本文笔者也论述了单片机的几种调节控制速度的方法，和其他的采用硬件或者硬件与软件或者两者相结合的方式调控具有明显的优势。采用PWM软件的调节控制速度的方法灵活性更强和成本更加低廉。这样在无形之中为企业节约了一笔不必要的成本，同时也不影响单片机发挥

41、其效率，这是一种通过简单的方法来研究出速度控制系统成为可能。参考文献1唐波,龚雪娇,朱瑞金,张涛.新工科建设下的单片机原理及应用课程建设与改革研究J.黑龙江科学,2019,10(07):20-22.2陈炜炜,詹跃东.基于单片机的直流电机PWM调速系统J.化工自动化及仪表,2019,46(03):218-222.3杨林,刘曰涛,沈宝民,仲伟正.无刷直流电机PI控制系统的设计及分析J.西安工程大学学报,2019,32(01):81-87.4衡蜓.直流电机控制系统的设计J.农业技术与装备,2019(01):7-9.5李玉东,韩亚,马星河.基于PWM控制的脉冲阻塞式交-交变频调速系统研究J.制造业自动

42、化,2018,40(11):63-68.6张骏华.双PWM变频调速系统研究与设计J.机电信息,2018(24):1-3.7孙磊. PWM整流在变频调速系统中的应用研究D.西安科技大学,2018.8吴一平.基于51单片机的直流电机PWM调速系统J.科技创新导报,2018,15(13):108+110.9樊家明,郭育华.基于双PWM变换器的变频调速系统研究J.电力电子技术,2018,52(03):26-28.10黄意仁,黄嫦娥.基于单片机的电动车电机调速系统的设计与研究J.产业与科技论坛,2018,17(05):64-66.11苏品刚,尚丽.可逆PWM控制双闭环直流调速系统的Simulink仿真J

43、.实验技术与管理,2018,35(02):124-129.12杜警,窦艳艳.PWM直流闭环调速系统设计J.武汉职业技术学院学报,2018,17(01):92-95.13李玮.基于单片机控制的直流电机PWM调速系统设计J.产业与科技论坛,2018,17(04):74-75.14李瑾.双PWM控制的双馈调速系统在泵站电机上的应用J.长江科学院院报,2017,34(10):155-158.15唐海洋. 中小功率直流传动系统的研究D.西安工程大学,2017. 16 Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearity and efficiency of microwave Doherty amplifier using a new load matching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 203617 Yamato I , et al 1 New conversion system