基于AT 89S52單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

彭代欣（成都理工大學(xué),成都　610059）

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基于AT 89S52單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

彭代欣
（成都理工大學(xué),成都610059）

摘 要：本文介紹一種基于AT89S52單片機(jī)控制的PWM直流電機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)，系統(tǒng)利用紅外傳感器測量直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用PWM方式控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，采用C語言編程，實(shí)現(xiàn)對直流電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的工作性能，且性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；直流電機(jī)；PWM 轉(zhuǎn)速

電機(jī)在各行各業(yè)中起著重要作用，電機(jī)轉(zhuǎn)速是電機(jī)的重要性能指標(biāo)。傳統(tǒng)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用模擬電子線路，控制回路硬件設(shè)備復(fù)雜、安裝調(diào)試?yán)щy、故障率較高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的階段，利用單片機(jī)可以對直流電機(jī)進(jìn)行準(zhǔn)確的自動(dòng)調(diào)節(jié)[1]。直流電機(jī)的調(diào)速可以采用改變電樞電壓、改變磁通量的方法，改變磁通量的方法控制功率小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)差，在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法[2]。

1　系統(tǒng)原理框圖

系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要包括單片機(jī)模塊、PWM調(diào)速模塊、鍵盤模塊、測速模塊、顯示模塊和電源模塊。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（1）單片機(jī)模塊。系統(tǒng)主控制器采用AT89S52單片機(jī)，外接12MHZ晶振，顯示模塊采用1602液晶顯示。

（2）PWM調(diào)速模塊。利用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器外加軟件延時(shí)方式來實(shí)現(xiàn)脈寬的調(diào)整[3]。在PWM驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是通過改變電樞電壓的占空比來實(shí)現(xiàn)的[4]。本系統(tǒng)采用集成芯片L298及其外部輔助電路驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過程序控制單片機(jī)P3.0、P3.1的輸出信號(hào)來控制輸出的PWM信號(hào)，由輸出的PWM波來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。

（3）測速模塊。測量電機(jī)轉(zhuǎn)速采用光電傳感器，在電機(jī)轉(zhuǎn)軸末梢安裝兩個(gè)帶孔的卡片，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，發(fā)射二極管發(fā)出的光便通過卡片的孔達(dá)到接收二極管，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，脈沖頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，計(jì)算1s 內(nèi)輸出的脈沖個(gè)數(shù)，結(jié)果的一半就是電機(jī)的轉(zhuǎn)速，測速模塊原理圖如圖2所示。

（4）鍵盤輸入模塊。系統(tǒng)鍵盤主要有四個(gè)功能鍵：確定、返回、上調(diào)、下調(diào)，采用八三譯碼器芯片74LS148，當(dāng)單片機(jī)檢測到E0端為低電平時(shí)，證明有按鍵按下，并把電平送至單片機(jī)的外界中斷端，通過單片機(jī)I/O口P2.0、P2.1、P2.2口判斷處理，并執(zhí)行相應(yīng)的按鍵處理程序。

（5）電源模塊。系統(tǒng)所需要的電壓為+5V，變壓器220V/6V/8W把 220V電壓降為6V，再經(jīng)過整流橋把交流電變?yōu)橹绷鳎詈蠼?jīng)過芯片L7805穩(wěn)壓，把電壓穩(wěn)定在+5V，電源模塊原理如圖3所示。

3　軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用 C 語言編程，系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主要包括主程序和各個(gè)模塊子程序，主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。

4　系統(tǒng)測試

對系統(tǒng)進(jìn)行測試，分別對電機(jī)設(shè)置不同檔位，測試電機(jī)顯示轉(zhuǎn)速，與設(shè)定值比較，電機(jī)轉(zhuǎn)速測試情況如表1所示：

表1　直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測試情況

由系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出：誤差和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速有關(guān)，轉(zhuǎn)速越大，調(diào)速效果越好，誤差越小；反之，轉(zhuǎn)速越小，調(diào)速效果越不好，誤差越大。式控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、以及停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

5　結(jié)論

本系統(tǒng)用單片機(jī)AT89S52作為主控制器，利用紅外傳感器對直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量，并用PWM調(diào)速方式控制轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了對直流電機(jī)的調(diào)速，具有控制精度高、可靠性強(qiáng)和易調(diào)整等特點(diǎn)，且具有一定的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]盧春華,姚海燕,張莉.基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].硅谷,2009(20).

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[3]張方.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].北京:中國電力出版社,2008.

[4]茹占軍,謝家興.基于AT89S52單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].軟件導(dǎo)刊,2010,08:106-107.

作者簡介：彭代欣（1993-），女，四川宜賓人，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.131