基于单片机的直流电机调速

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1、WORD格式可编辑工程实训报告题目：基于单片机的直流电机调速系统班级：电信13-2班姓名：王坤学号：1306110218指导教师：张沛泓成绩：电子与信息工程学院信息与通信工程系专业知识整理分享WORD格式可编辑目录一直流电机调速器简介11.1直流电机调速器11.2调速原理11.3直流调速系统实现方式31.3控制程序的设计3二系统硬件电路的设计32.1系统总体设计框图及单片机系统的设计32.3STC89C51单片机引脚图及其功能5三PWM信号发生电路设计83.1PWM的基本原理83.2系统的硬件电路设计83.3H桥驱动电路设计9四主

2、电路设计104.1单片机系统104.2液晶电路LCD1062114.2.1LCD1602与单片机连接114.2.2LCD1602的显示与控制12专业知识整理分享WORD格式可编辑4.3按键电路134.4霍尔元件电路144.4.1霍尔传感器测量原理14五直流电机系统程序构成155.1主函数155.2输入字节函数165.3转速显示函数165.4占空比显示函数175.5初始化函数18六实验结果19七心得体会以及总结20参考文献21专业知识整理分享WORD格式可编辑一直流电机调速器简介1.1直流电机调速器脉宽调制的全称为：PulseWid

3、thModulator简称PWM，直流电机调速器就是调节直流电动机速度的设备，由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的，因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器，由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在：工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。1.2调速原理直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的机械特性曲线有所不同，对

4、于直流电动机的转速有以下公式：其中：U—电压；—励磁绕组电阻；—磁通(Wb)；Cc—电势常数；Cr—转矩常量。由上式可知，直流电机的速度控制分两种方法，有电枢控制法和磁场控制法。比较两种方法优劣，对于磁场控制法，其控制功率较小，低速传动时易受到磁极饱和限制，而高速传动时又受到换向火花和换向器结构限制。所以磁场控制法并不合适，电枢控制法在电机调速中是比较常用的方法。直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的,但任何直流电机都包括定子部分和转子部分,这两部分间存在着一定大小的气隙,使电机中电路和磁场发生相对运动.直流电机定子部分主

5、要由主磁极,电刷装置和换向极等组成,转子部分主要由电枢绕组,换向器和转轴等构成，如下图所示：专业知识整理分享WORD格式可编辑图1-1直流电机工作原理图电枢控制即在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。在电机调速中广泛使用，其中脉宽调制应用广泛。脉宽调速的概念是利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。图1-2直流电机脉宽调制图根据上图，当电动机始终接通电源时，电机转速

6、最大为，占空比为，则电机的平均速度为：可见只要改变占空比D，就可以得到不同的电机速度，从而实现调速。1.3直流调速系统实现方式PWM为主控电路的调速系统：基于单片机类由软件来实现PWM，在PWM专业知识整理分享WORD格式可编辑调速系统中占空比是一个重要参数，电源电压不变时，电枢端电压的平均值取决于占空比的大小，改变的值可以改变电枢端电压的平均值：1、定宽调频法：保持t1不变，只改变t，使周期也随之改变。2、调宽调频法：保持t不变，只改变t1，使周期或频率也随之改变。3、定频调宽法：保持周期T(或频率)不变，同时改变t1和t。1和

7、2方法在调速时改变了控制脉冲的周期或频率，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因而不合适，用定频调宽法来改变占空比从而改变直流电动机电枢两端电压。1.3控制程序的设计软件采用定时中断进行设计。当单片机上电后，系统进入准备状态。当按动按钮后执行相应的程序，根据P1.1的高低电平决定直流电机正反转。根据加、减速按钮，调整P1.1输出高低电平的占空比，从而可以控制高低电平的延时时间，进而控制电压的大小来决定直流电机的转速。二系统硬件电路的设计2.1系统总体设计框图及单片机系统的设计本系统采用STC89C51控制输出数据

8、，由单片机IO口产生PWM信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路将实时转速送回单片机，进行转速显示，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。具体使用器件如下：1)9*15万用板2)51单片机3)40脚IC座4)1602液晶5)16