基于PWM控制的直流电机调速

1、基于PWM 控制的直流电机调速摘要：直流电机（directcurrentmachine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，流电机的结构应由定子和转子为定子磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷转子电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。统以单片机AT80C52为核心，实现直流电机调速的系统。关键字：直流电机 PWM控制AT80C52DC motor is a rotary mo

2、tor that can convert a direct current into amechanical energy (a DC motor) or a mechanical energy into a direct current(DC generator). It is capable of achieving the conversion of DC electric energyand mechanical energy to each other. When the motor is running, it is a directcurrent motor, the elect

3、ric energy can be converted into mechanical energy;the generator is a direct current generator, the mechanical energy can beconverted to electric energy. The structure of the DC motor is composed of twoparts, the stator and the rotor. Operation of the DC motor are still part of thesaid stator, stato

4、rs main function is produces a magnetic field, is composed ofa frame, a main pole, Huan Xiangji, an end cover, a bearing and an electricbrush device and composition. Said operation, the rotating part of the rotor, themain role is electromagnetic torque and induction electromotive forcegenerated, the

5、 DC motor is the hub of energy conversion, so is often referredto as the armature and is composed of a shaft, the armature core, an armaturewining and commutator and fan.1In this paper, the design of the basic scheme of DC motor control system,expounds the basic structure of the system, working prin

6、ciple, operatingcharacteristic and the design method, mainly research on DC motor controland measurement method. The design system based on SCM AT80C52 asthe core, to achieve the DC motor speed control sytem.一、算法概述当今的闭环自动控制技术都是基于反馈要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，

7、应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器（比例-积分-微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。系统。比例积分微分控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e(t）与输出u (t）的关系为u(t)=kpe(t)+1/TIe(t)dt+TD*de(t)/dt 式中积分的上下限分别是0和t因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp1+1/(TI*s)+TD*s其中kp

8、为比例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数PIDPID调节器2u(k)=Kp*e(k) +Ki*比例控制3控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。脉冲宽度调制是一种模拟控制方脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路控制与变换的许多领域中脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路的许多领域中。极或 MOS 管 MOS 稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有

9、效的技术。PWM 控制技术电力电子技术现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM 控制技术发展的主要方向之一。式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或 MOS 管 MOS 稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。电压的大小，也可改变输出频率。4直流电机的结构应由定子和转子部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷转子电磁转矩电枢轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。不变，所以电机能保持一个方向转动。电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动

10、势的原理。感应电动势的方向按右手定则方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。本电机控制系统采用基于 51 内核的单片机设计，主要用于电机的测速与转速控制，硬件方面设计有可调电源模块，串口电路模块，电机测速模块，速度脉 C 语言的变状态，如开启、停止、正反转等。单片机选用了 AT89C52 51 指令，同时还自带2 路 PWM 个串行口支持独立的波特率发生器，3 路可编程时钟输出，8 路 10 位 AD 转换器，1 个 SPI 借口等。2.直流电机基本结构561.P

11、ROFESS2.AT89C5278直流电机 MOTOR-DC9不断按下加速按钮以后仿真波形的变化情况，按下减速也情况相反习和工作都很有指导意义。附 #includereg52.h/单片机头文件sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;sbit P1_2=P12;/脉冲输出引脚/按钮 1 引脚/按钮 2 引脚unsigned char PWMH；unsigned char PWM;/高电平脉冲个数/PWM 周期/计数变量unsigned char COUNTER;void K1CHECK();void K2CHECK();/按钮 1 处理程序/按钮 2 处理程序void INTTO

12、()interrupt1/定时中断 0 处理程序COUNTER + +;/计数值加 1if(COUNTER!=PWMH)&(COUNTER=PWM) /如果计数值不等于设定的高/电平脉冲数，但计数值已到/达周期数COUNTER=1;p1_0=1;/计数器复位/P1.0 为高电平else if(COUNTER=PWMH) /如果计数值等于设定的高电平脉冲数P1_0=0;/P1.0 变为低电平main()PWMH=0 x02;/设置高电平脉冲数/计数初值COUNTER=0 x01;PWM=0 x15;TMOD=0X02;TL0=0X38;TH0=0X38;ET0=1;/设置计数周期数/定时器 0

13、在模式 2 下工作/定时器每 200us 产生一次溢出/自动重装的值/使能定时器 0 中断/使能总中断EA=1;TR0=1;/开始计时while(1)if(P1_1 = =0)K1CHECK(); /扫描 KEY1 KEY1 KEY1 处理程序程序if(P1_2 = =0)K2CHECK(); /扫描 ，如果按下 KEY2,跳转到 KEY2 处理void K1CHECK()/按钮 1 处理子程序while(P1_1 = =0); /等待按钮 1 放开if(PWMH! =PWM) /设定高电平数不等于周期数PWMH + + ; /设定高电平数加一if(PWMH = =PWM) /如果设定高电平数等于周期数TR0 =0;P1_0=1;/停止中断处理/输出保持为高电平elseTR0=1;/开启中断处理void K2CHECK()/按钮 2 处理子程序while(P1_2 = =0);if(PWMH!=0 x01)/等待按钮 2 放开/设定高电平数不等于最小值PWMH - -;/设定高电平数减一if(PWMH= =0 x01)/设定高电平数等于最小值TR0=0;P