单片机控制直流电机：PWM调速技术解析

"怎样用单片机控制直流电动机" 在设计单片机控制直流电动机的系统时，首要任务是选择合适的控制方案。本设计选择了以AT89C51单片机作为核心处理器，利用4*4矩阵键盘作为用户输入设备，用于控制电机的启停、速度和旋转方向。在功能实现上，该设计巧妙地应用了脉宽调制（PWM）技术，通过精确调整PWM信号的占空比来调控电机速度。 首先，针对电机调速控制模块，设计中对比了三种不同的方案。方案一，即通过电阻网络或数字电位器进行分压调速，但这种方法存在局限，如只能实现有级调速且成本较高，尤其在处理电流大、电阻小的电机时，效率较低且实施困难。方案二，使用继电器控制电机开闭，虽然电路简单，但响应速度慢、机械寿命短、可靠性不足。最终，设计采用方案三，即H型PWM电路，由达林顿管组成，该方案优点在于效率高、调速范围广、控制简便且稳定性好，能够实现对电机转速和方向的精确控制。 PWM调速工作方式分为双极性和单极性两种。双极性工作制在每个脉冲周期内，单片机的两个控制端输出相反电平，以决定电机的转向和转速。而单极性工作制仅需一个控制端输出PWM信号，另一端保持低电平，通过切换和调整PWM占空比来控制电机。由于单极性工作制具有较小的交流成分和电流波动，本设计选择此方式，以提高电机运行的平稳性。 在PWM脉宽调制方式上，主要有定频调宽、定宽调频和调宽调频三种。本设计采用了定频调宽方式，这种方式能够保证电机在运行时的稳定性，同时在软件实现上更为便捷，尤其是在使用单片机生成PWM脉冲时。 在PWM的软件实现上，考虑了两种策略。方案一是利用定时器作为脉宽控制的定时源，这种方法可以产生非常精确的脉宽，但可能会占用宝贵的定时器资源。方案二是通过软件延时来生成脉宽，虽然精度略逊，但不会占用定时器，对于直流电机的控制已足够。考虑到实际应用，设计可能采用了方案二，以节省硬件资源并确保基本的调速需求得到满足。 本设计巧妙地整合了硬件和软件资源，以AT89C51单片机为核心，结合4*4矩阵键盘输入，利用PWM技术实现了直流电机的高效、精准控制，兼顾了性能和成本效益。通过这样的设计，用户可以灵活控制电机的启停、速度和旋转方向，满足了多种应用场景的需求。