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基于单片机的直流电机控制器的设计
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更新于2023-03-03
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本文是对直流电机PWM调速器设计的研究,主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制,在设计中,采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分,配以各种显示、驱动模块,实现对电动机转速参数的显示和测量;由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,不断给光电隔离电路发送PWM波形,H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中,采用PWM调速方式,通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件电路,提高了系统的稳定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。 关键词:AT89C51单片机;PWM调速;正反转控制;仿真。
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目录
目录......................................................................................................................................................................I
摘要......................................................................................................................................................................I
ABSTRACT................................................................................................................................................... ..III
1 系统论述...................................................................................................................................... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1 设计思路...................................................................................................................................................4
1.2 基本原理...................................................................................................................................................4
1.3 总体设计框图...........................................................................................................................................5
2 直流电机单元电路设计与分析.................................................................................................. ... ... ... ... ... ... ..5
2.1 直流电机驱动模块...................................................................................................................................5
2.2 直流电机的中断键盘控制模块.............................................................................................................11
2.3 1602LCD 液晶显示模块.....................................................................................................................13
3 直流电机 PWM 控制系统的实现.................................................................................................................16
3.1 总电路图.................................................................................................................................................16
3.2 总电路功能介绍.....................................................................................................................................16
3.3 直流电机控制程序.................................................................................................................................16
4 系统仿真.................................................................................................................................... ... ... ... ... ... ... ..22
5 结束语........................................................................................................................................ ... ... ... ... ... ... ..26
参考文献资料.................................................................................................................................... ... ... ... ... ...26
摘要
I
本文是对直流电机 PWM 调速器设计的研究,主要实现对电机的控制。本课程
设计主要是实现 PWM 调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电
路的仿真。为实现系统的微机控制,在设计中,采用了 AT89C51 单片机作为整个
控制系统的控制电路的核心部分,配以各种显示、驱动模块,实现对电动机转速参
数的显示和测量;由命令输入模块、光电隔离模块及 H 型驱动模块组成。采用带中
断的独立式键盘作为命令的输入,单片机在程序控制下,不断给光电隔离电路发送
PWM 波形,H 型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中,采用 PWM 调速方式,
通过改变 PWM 的占空比从而改变电动机的电枢电压,进而实现对电动机的调速。
设计的整个控制系统,在硬件结构上采用了大量的集成电路模块,大大简化了硬件
电路,提高了系统的稳定性和可靠性,使整个系统的性能得到提高。
关键词:AT89C51 单片机;PWM 调速;正反转控制;仿真。
II
Abstract
This article is a DC motor PWM speed control design study, the main
achievement of motor control. This course is primarily designed to achieve
PWM speed controller for forward and reverse, acceleration, deceleration, and
stop such an operation. And to achieve the circuit simulation. To achieve
system, microcomputer control, in the design, using AT89C51 microcontroller
control system as a whole, the core of the control circuit, accompanied by a
variety of shows, drive module enables the motor speed parameter display
and measurement; from the command input module, Optical isolation module
and H-drive module. With the stand-alone keyboard with a break as a
command input, single-chip in the process control, continuing to the optical
isolation circuit to send PWM waveform, H-type motor driving circuit to
complete positive inversion control. In the design, using PWM speed mode,
by changing the PWM duty cycle to change the motor armature voltage, so as
to realize the speed of the motor. Design of the control system hardware
structure with a large number of integrated circuit modules, greatly
simplifying the hardware circuitry to improve stability and reliability of the
system so that the whole system performance is improved.
Key words: AT89C51 microcontroller; PWM speed; positive inversion
control; Simulation。
III
1 系统论述
1.1 设计思路
直流电机 PWM 控制系统的主要功能包括:直流电机的加速、减速以及电
机的正转和反转,并且可以调整电机的转速,还可以方便的读出电机转速的大
小,能够很方便的实现电机的智能控制。其间,还包括直流电机的直接清零、
启动(置数)、暂停、连续功能。该直流电机系统由以下电路模块组成:振荡
器和时钟电路:这部分电路主要由 80C51 单片机和一些电容、晶振组成。设计
输入部分:这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分:
主要由 80C51 单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示部分:包括液晶显示
部分和 LED 数码显示部分。液晶显示部分由 1602LCD 液晶显示模块组成;
LED 数码显示部分由七段数码显示管组成。直流电机 PWM 控制实现部分:
主要由一些二极管、电机和 L298 直流电机驱动模块组成。
1.2 基本原理
主体电路:即直流电机 PWM 控制模块。这部分电路主要由 80C51 单片
机的 I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及
电机的正转和反转,并且可以调整电机的转速,还可以方便的读出电机转速的
大小和了解电机的转向,能够很方便的实现电机的智能控制。其间,还包括直
流电机的直接清零、启动(置数)、暂停、连续功能。其间是通过 80C51 单片
机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到 L298 驱动芯片来控制直流电机工作的。
该直流电机 PWM 控制系统由以下电路模块组成:设计输入部分:这一模块主
要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分:主要由 80C51 单片机的
外部中断扩展电路组成。设计显示部分:包括液晶显示部分和 LED 数码显示
部分。液晶显示部分由 1602LCD 液晶显示模块组成。直流电机 PWM 控制实
4
现部分:主要由一些二极管、电机和 L298 直流电机驱动模块组成。
1.3 总体设计框图
系统组成:直流电机 PWM 调速方案如图 1.1 所示:
方案说明:直流电机 PWM 调速系统以 AT89C2051 单片机为控制核心,由命
令输入模块、LCD 显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作
为命令的输入,单片机在程序控制下,定时不断给直流电机驱动芯片发送
PWM 波形,H 型驱动电路完成电机正,反转控制;同时单片机不停的将从键
盘读取的数据送到 LCD 显示模块去显示,从中不仅能读取其速度,而且能知
晓其转向及一些温心提示。
AT89C51
直流电机
驱动模块
直流
电机
AT89C51
直流电机
驱动模块
直流
电机
AT89C51
直流电机
驱动模块
直流
电机
加速控制端
减速控制端
正转控制端
反转控制端
停止控制端
LCD
液晶显示
P0口
P2口
P1口
单片机
图 1.1 直流电机 PWM 调速方案
2 直流电机单元电路设计与分析
2.1 直流电机驱动模块
主要由一些二极管、电机和 L298 直流电机驱动模块(内含 CMOSS 管、
三太门等)组成。现在介绍下直流电机的运行原理
2.1.1 直流电机类型
5
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