基于單片機的直流電機調速系統(tǒng)設計

楊文杰?彭森

摘 要：直流電機調速系統(tǒng)的目的是因為直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內平滑調速，在許多需要調速或快速正反向的電力拖動領域中都能得到了廣泛的應用。在現代電子產品中，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都得到了廣泛的應用。本文以89C51單片機為核心，通過單片機，C語言編程實現對直流電機的平滑調速。隨著單片機技術的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達到更高的性能。采用單片機構成控制系統(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。

關鍵詞：直流電機；單片機；調速系統(tǒng)

1 引言

早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調試困難，阻礙了直流電動機控制技術的發(fā)展和應用范圍的推廣。目前，直流電動機調速系統(tǒng)數字化已經走向實用化，伴隨著電子技術的高度發(fā)展，促使直流電機調速逐步從模擬化向數字化轉變，特別是單片機技術的應用，使直流電機調速技術又進入到一個新的階段，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實現全數字化，使直流調速系統(tǒng)進入一個嶄新的時代。

2 直流調速系統(tǒng)的的工作原理

單片機直流調速系統(tǒng)可實現對直流電動機的平滑調速。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關頻率，從而改變負載兩端的電壓，進而達到控制要求的一種電壓調整方法。在PWM驅動控制的調整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速。因此，PWM又被稱為“開關驅動裝置”。直流電機調速系統(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，它主要為軟件提供程序運行的平臺。而軟件部分，是對硬件端口所體現的信號，加以采集、分析、處理，最終實現控制器所要實現的各項功能，達到控制器自動對電機速度的有效控制。

3 方案設計

本系統(tǒng)采用89C51控制輸出數據，由PWM信號發(fā)生電路產生PWM信號，送到直流電機，直流電機驅動裝于電機軸上的碼盤來對電機轉動的轉數進行測量。在PWM驅動控制的調整系統(tǒng)中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并且根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來達到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉速。系統(tǒng)總體設計圖如圖1所示。

4 結論

本文主要研究了利用89C51單片機控制PWM信號從而實現對直流電機轉速進行控制的方法。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、產生方法以及如何對PWM信號占空比進行調節(jié)，從而控制其輸入信號波形等均作了詳細的闡述.個人感覺不完善的地方有：電機的驅動電路不是很完善等。

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作者簡介

楊文杰，邵陽學院魏源國際學院電子科學與技術專業(yè)學生。

通訊作者

彭森，邵陽學院信息工程系教師。