单片机控制直流电机：PWM调速技术的应用

"该文档是关于使用单片机AT89C51控制直流电机的设计说明，涵盖了电机调速控制方案、PWM调速工作方式、PWM脉宽调整方式以及PWM的软件实现方法。" 在控制直流电机的过程中，单片机扮演着核心角色，通过接收4*4矩阵键盘的输入来实现电机的启动、停止、速度调整和转向控制。在本设计中，选择了以AT89C51单片机作为控制器，利用PWM（脉宽调制）技术来精确控制电机的转速。PWM通过调整占空比，即高电平持续时间相对于总周期的比例，来改变电机的平均功率，从而实现无级调速。 在电机调速控制模块的方案选择中，经过比较，最终采用了方案三，即利用由达林顿管组成的H型PWM电路。此方案因其高效、平滑调速、宽调速范围和良好的过载能力而被选中。H型电路允许简单地控制电机的转速和方向，同时，由于使用电子开关，其响应速度快，系统稳定性高。 PWM调速工作方式上，考虑到了双极性和单极性两种。双极性工作制虽然能控制电机转向和转速，但单极性工作制由于其较小的交流成分和电流波动，提供了更好的性能，因此采用了单极性工作制。在这种工作方式下，单片机的一个控制口输出PWM信号，另一端保持低电平，通过改变PWM的占空比和两口的切换来调控电机。 在PWM脉宽的调整方式上，选择了定频调宽方法。这种方法确保电机运行的稳定性，并且在单片机软件实现上相对简单。它保持PWM的频率恒定，仅通过改变脉冲宽度来调整电机的转速。 在软件实现PWM时，有两种常见的策略。一种是利用单片机的定时器，这种方法产生的脉宽非常精确，但可能占用定时器资源。另一种是软件延时方式，虽然精度稍逊，但在不使用定时器的情况下也能实现，特别适用于直流电机的控制。不过，当涉及到中断时，可能会引入一定误差。 这个设计巧妙地结合了硬件和软件，利用单片机AT89C51和PWM技术，实现了对直流电机的高效、精确控制，满足了启停、调速和转向的基本需求，同时也展示了良好的拓展性。