单片机在直流调速中应用技术探究

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1、单片机在直流调速中应用技术探究　　摘要：本研究旨在探讨单片机在直流调速中的应用技术。在简要介绍直流调速电机的相关特性及其调速方式的基础上，针对脉宽调制（PWM）技术的基本原理作了一些分析，同时结合实例，对单片机在直流调速中的软硬件设计进行了详细阐述，希望能够为广大相关工作人员提供一些参考和帮助。【关键词】单片机直流调速应用技术直流电机是当前广泛应用于电力拖动领域的一种设备，具有起动良好、制动性能高等典型特征。传统的直流电机大多数是基于模拟电路进行电路控制设计的，不但操作复杂，而且功能也较为简单。相对来说，在直流电机的调速过程中融入单片机进行设计，则能够起到灵活调试的效果。为此

2、，本研究拟结合直流电机及单片机的相关内容进行探讨，现具体分析如下。1直流调速电机的介绍5一般来说，直流调速电机的调速方式包括PWM直流调速系统、电枢串电阻调速、改变电枢电压调速及双闭环直流调速系统等4种。其中，PWM直流调速系统能够用于调制直流控制信号、三角波等电路信号，进而产生一系列不同脉宽的脉冲信号，并经功率放大这些信号，最终应用于大功率器件的驱动工作中。工作人员仅需要对调制方波占空比做适当调整，便能够实现对输出平均电压的控制。将PWM输出电压与直流调速电机的电枢两端相连接，便可以形成调速范围广、效率高、响应快和电流脉动小的调速系统。电枢串电阻调速能够通过控制电阻大小，来

3、改变电动机的机械特性，并实现电机转速在恒负载的条件下的变化。一般来说，该调速方式的控制装置相对简便，但容易受到负载影响，出现空载零调速、重载低速时限制电机工作效率等现象。改变电枢电压调速能够通过改变电枢电压来平移电机机械特性，相对来说，该调速方式的可调范围较广。不过由于它是采用晶闸管整流装置设计而成的，一定程度上造成了该调速方式在低速运行期间功率因素下降，并在交流侧产生一定的谐波成分，给电网带来了安全隐患。双闭环直流调速系统设计的调节器是采用“比例—积分”的形式来达到调速效果的。一般该系统的反馈量电流会送往电流调节器，而其转速信号则传送到速度调节器当中。由电流（或速度）调节器

4、组成的闭环，一般称为电流环（或转速环），可以用于对电流（或转速）的控制。2脉宽调制（PWM）技术的原理5新时期以来，直流调速电机的构成与调速方式均发生了很大的变化。尤其是计算机技术在控制领域的不断普及，以及新型电力电子功率元器件的不断出现，使得用于直流电机调速的PWM技术越来越受到人们的普遍关注及重视。相对于其他方式来说，采用PWM技术设计的直流调速电机，不但具有灵活性高、成本低等优势，同时还能够适用于简易速度的控制系统。具体来看，PWM技术的工作原理是：在实现与数字控制器相连接的基础上，通过数字输出来控制模拟电路。由于PWM的发生器模块一般是设置在中心控制芯片的内部，因此使

5、得电机系统的接口得以简化，便于对PWM波进行控制。3结合实例，分析单片机在直流调速中的应用3.1硬件设计部分结合89C51单片机在直流调速中的应用实例，在电压5V的情况下，测速电路采用霍尔元件、外围器件设计，用于转换直流电机的转速为脉冲信号，并将这些信号传送到单片机的计数器T1上，由T1对电机的实际转速进行测定，并通过与设定值进行比较，从而获取到实际偏差。工作人员再按照比较结果，有选择地调节DAC0832输出控制电压的大小。最后由功放电路将这些模拟电压转换为适合直流电机控制的电压。其转速控制系统可参考图1设计。3.2软件设计部分3.2.1设计思路5直流电机的控制系统程序主要是

6、用于比较电机的实际转速与给定值。其中，实际转速可通过89C51单片机的T0和T1来进行测定。工作人员可结合结果，控制DAC0832芯片的输出控制电压大小。30H单元放置实际转速和设定值是否相等的标志。其中，相等采用“1”来表示，不相等采用“0”来表示。40单元放置送入该芯片的数字控制电压。其中，地址采用7FFFH表示。3.2.2系统流程直流电机的转速控制系统流程可参考图2进行设计。3.2.3运行方式一般来说，直流电机的转速会随着电机两端电压的大小改变而发生相应变化。在本系统中，通过采用DAC0832来对电压进行控制，可以实现对直流电机转速的控制。在转速设定值的情况下，DAC0

7、832芯片的输出电压则相应减小，由此能够确保直流电机可以按照设定的速度进行恒速运转。结合比例调节器算法实施控制，可用公式表示为：其中，Y表示比例调节器输出；KP表示比例系数；KI表示积分系数；e（t）表示比例调节器输入，取偏差值。由此，系统能够通过比例调节器来实现转速的静态无差效果。在无静差调速系统中，直流电机的比例部分可以加快动态响应的速度，达到无滞后效果，而积分部分则能够帮助消除直流电机系统中的静差。4结束语5在本研究中，通过对直流调速电机的相关调速方式，以及脉宽调制（PWM）技术的工作原理等进行简