基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計

楊文杰?彭森

摘 要：直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的目的是因?yàn)橹绷麟妱訖C(jī)具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中都能得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，自動控制系統(tǒng)，電子儀器裝備，家用電器，電子儀器，電子玩具等直流電機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用。本文以89C51單片機(jī)為核心，通過單片機(jī)，C語言編程實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)的平滑調(diào)速。隨著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術(shù)來完成，為直流電動機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能。采用單片機(jī)構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。

關(guān)鍵詞：直流電機(jī)；單片機(jī)；調(diào)速系統(tǒng)

1 引言

早期直流電動機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。目前，直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没?，伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機(jī)調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)又進(jìn)入到一個新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢。所以，直流傳動控制采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個嶄新的時代。

2 直流調(diào)速系統(tǒng)的的工作原理

單片機(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對直流電動機(jī)的平滑調(diào)速。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項功能，達(dá)到控制器自動對電機(jī)速度的有效控制。

3 方案設(shè)計

本系統(tǒng)采用89C51控制輸出數(shù)據(jù)，由PWM信號發(fā)生電路產(chǎn)生PWM信號，送到直流電機(jī)，直流電機(jī)驅(qū)動裝于電機(jī)軸上的碼盤來對電機(jī)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行測量。在PWM驅(qū)動控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據(jù)需要改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖1所示。

4 結(jié)論

本文主要研究了利用89C51單片機(jī)控制PWM信號從而實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。文章中采用了專門的芯片組成了PWM信號的發(fā)生系統(tǒng)，并且對PWM信號的原理、產(chǎn)生方法以及如何對PWM信號占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號波形等均作了詳細(xì)的闡述.個人感覺不完善的地方有：電機(jī)的驅(qū)動電路不是很完善等。

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作者簡介

楊文杰，邵陽學(xué)院魏源國際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

通訊作者

彭森，邵陽學(xué)院信息工程系教師。