基于单片机的直流电机调速系统设计

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1、翥主盟爵。基于单片机的直流电机调速系统设计卢春华姚海燕张莉（安阳工学院河南安阳）摘要】利用单片机作为控制核心设计直流电机的调速系统并给出程序流程图。该系统解决以往复杂的模拟电路设计问题，增强对直流电机速度的可控性提高调速系统的精度，且成本低廉，具有很好的使用价值。关键词单片机直流电机调速中图分类号：文献标识码：文章编号：（）、曹育在各类机电设备中，直流电机由于其结构的特殊性使它具有良好的起动、制动和调速性能。直流凋速技术已广泛戍用于现代工业、航天等各个领域。传统的晶闸管直流调速系统，其控制叫路是基于模拟器件没计的，这使得控制吲路的硬件设备极其复杂，安装调试困难，相对故障牢高。本文设计了一种基于

2、单片机的直流电机脉宽调速拧制系统，其控制方案依靠软件实现。采样、触发、控制均采用数字处理，避免了模拟控制电路对元件参数的影响，且参数调整简单方便，简化了系统，提岛了二作稳定性，延长了系统使用寿命。、系统硬件设计（一）系统工作原理本设计选用公司的系列单片机，该单片机采用了哈佛总线机构位程序存储器，所有指令均为单周期，单字节指令，抗干扰能力强，且内部集成多路转换电路，适合本设计的控制需要。为时，电机反转。选用一路（或）连接引脚。通过调整的占空比可以调整电机的转速。选择一路口（或），经反向器分别接引脚，控制电机的正反转。为了增强的驱动能力，本设计对它的两路驱动进行了并联使用。最大驱动能力可以达到，满

3、足常用直流电机的驱动要求。图驱动电路图光电转换（编码）。本设计将光电编码器与直流电机主轴直接联接。从而使编码器转速与电机完全一致。其工作原理是：光电编码器随电机旋转，产生与转速成正比的两相相位角相差。的正交编码脉冲。如果相脉冲比相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。线用来测量脉图调速系统框图图所示是调速系统框图。从结构卜看，此系统为一闭环调速系统。其工作原理为：光电编码器将测得的电机转速信号变送成电信号反馈给。单片机系统从占空比输入电路获得电机给定转速（外给定），或是单片机系统自行给定电机转速（内给定），系统根据给定的电机转速信号与反馈的速度信号相比较，得出偏差，经过控制算法（如）得出控制

4、变量，经三态缓冲器以的形式输出。最后通过驱动直流电机，然后进入下一个采样周期。（二）主要硬件设计三态缓冲器。缓冲器足数字元件的其中一种，它对输入值不执行任何运算，其输出值和输入值一样，在计算机控制系统的设计中有着重要作用。本控制系统采用三态缓冲器，它用来扩展单片机的输入口，除了常用缓冲器的功能外，还有一个使能端，用表示。当时，缓冲器把输入的速度控制量直接送给驱动电路；若：，缓冲器被阻卜无论输入什么值，输出的总足高阻态，用表示。高阻态能使电流降到足够低，就好象缓冲器的输出没有与任何信号相连一样。驱动电路单片机输出的脉宽调制信号需经过功率放大才能驱动电机，本设计采用的是驱动芯片，它可以用来驱动继电

5、器、线圈、直流电机和步进电机等感性负载，其接口电路如图所示。采用引脚封装，在其内部集成了个桥电路，冈而可以冲个数，线与线配合可测量出转动方向。由此可测出电机转速与转向。电机的转速可表示为：翻五式中：一标度变换系数，可根据转速的量纲来选择；一一个采样周期中的计数值，它的符号反映电机的转动方向；采样周期最后将测得的转速信号输入单片机经计数、译码及三位数码显示器显示出电机的转速以作为调速的依据。三、系统软件设计主程序是一个循环程序，在主程序里要实现的主要控制功能为：电机转速计算并实时显示，计算出占窄比控制参数，刷新脉宽值输出等。其流程框图如图所示。四、结论采用单片机来实现对直流电机的调速控制，将以往

6、复杂的模拟电路设计问题转化为程序设计问题。不仅简化了系统的结构，提高了控制器的性价比，而且具有精度高、可调范围宽、电流连续性好、响应速度快、稳定性好等优点。有很大的实同时控制个电机。每个电机有个控制信号，其中是使能信号，为电机转动方向控制信号。当为、为时，电机正转：反之，当为、因万方数据用价值。图主程序流程框图（下转第页）嘉茎渊裂一觏基于￥ 处理器的网卡接口电路没计刘萍黄（武汉船舶通信研究所馨赵大胜湖北武汉）摘要】论述三星处理嚣￥和兆位以太网接口芯片接口电路殳计中需注意的日题。关键词】端几映射内存映射中图分类号：文献标识码：文章编号：（）一、引育本文论述了三星公司的处理器￥和 公司的兆位以太嗍

7、芯片的接口电路设计中涉及的一难题，如位位模式切换，端与地址映射切换、中断配置、读写时序等，相信对后来者升沿触发模式，需要配置寄存器的对应位。图为与￥接电路一部分。为解决端口读写信号和内存读写信号译码问题，引入了地址线。当地址线电平为低肘对应内存读写模式，为高时对应端口读写模式。由有一定参考意义。于映射到的，因此端模式的起始地址应为二、与￥接口电路设计（一）处理器和网卡芯片简介￥处理器将内存映射为个，每个（最大为兆字节，对号采用读写时序。内部集成了物理层和链路层，支持位位操作，上电默认为位模式，支持端口读；和内存映射读写，默认为端口读写。（二）接口电路设计。内存模式的起始地址是，端口的默认偏移是

8、，内存的默认偏移是。（甄（鼬一【抒鲋日日，仉幔施站（图接口电路图图为端口译码和地址译码部分电路，限于篇幅，与接插（鼍州。蛐，慷件差分连接部分电路未画出￥对的读写采用时序，需在）寄存器中配置时延参数。参考手册，当￥的设定为时，对延参数分别为：、和图接电路图内部有字节内存，采用位读写，因此地址线的低参考文献：位有效，数据线低位有效，片选线采用￥的，将字节内存映射到￥的。 公司， ，为切换位位模式，将的与￥的相连，通过对￥的寄存器的置位，并对置设置为位模式读写。的中断线连接￥的外部中断，由于的中断线采用高电平触发，因此￥的中断线可配置为上（上接第页）参考文献：作者简介：刘萍，女，工程师，从事通信系统

9、设计、检验作：黄馨，女工程师，从事通信系统设计、检验工作；赵大胜。男，高级工程师，从事通信系统研发工作。学学报，年月李秉操等编，单片机接技术及其在工业中的应用，西安；陕西电子王向周等，基于单片机的直流伺服电机调速系统，电测与仪编辑部年丁燕斌、吕强中，带删功能单片机在直流电机调速中的应用，机电工程技术，第期杨靖，用单片机控制的直流电机调速系统，机床电器，年月【胡祝兵，基于单片机控制的直流电机调速系统的设计，承德石油高等专科学校学报，年月陈锟、危立辉，基于单片机的直流电机调速器控制电路，中南民族大万方数据表，年月张立勋等， 单片机实现的直流电机调速控制器，机械与电子，年第期作者简介：卢春华（），男

10、，汉族。重庆铜粱人。工学硕士，安阳工学院电子信息与电气工程系助教，从事过程控制方面的教学与研究公基于单片机的直流电机调速系统设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：卢春华， 姚海燕， 张莉安阳工学院,河南,安阳,455000硅谷SILICON VALLEY2009，(20)0次参考文献(7条)1.李秉操等编,单片机接口技术及其在工业中的应用,西安:陕西电子编辑部,1991年.2.丁燕斌、吕强中,带PWM功能单片机在直流电机调速中的应用,机电工程技术,2004第9期.3.杨靖,用单片机控制的直流电机调速系统,机床电器,2008年1月.4.胡祝兵,基于单片机控制的直流电机调速系

11、统的设计,承德石油高等专科学校学报,2008年3月.5.陈锟、危立辉,基于单片机的直流电机调速器控制电路,中南民族大学学报,2003年9月.6.王向周等,基于MB90F549单片机的直流伺服电机调速系统,电测与仪表,2003年6月.7.张立勋等,AVR单片机实现的直流电机PWM调速控制器,机械与电子,2004年第4期.相似文献(10条)1.期刊论文 徐海.徐瑞丽.XU Hai.XU Rui-Li 基于PIC单片机直流电机控制器的设计与实现 -机电产品开发与创新2009,22(4)直流电机因其转速调节灵活,方法简单,易于大范围平滑调速,控制性能好等特点,一直在传动领域占有统治地位.本文应中国电子

12、科技集团第27研究所的要求,设计开发了一套基于PIC单片机的直流电机多速控制器,作为其配套的试验装置.运行结果表明,系统实现了直流电机的高精度多速度控制,达到了性能指标要求.目前已经进入试验阶段.2.期刊论文 刘小兵.刘任庆.LIU Xiao-bing.LIU Ren-qing 单片机在直流电机转速控制系统中的应用 -电气开关2008,46(4)介绍单片机在直流电机转速控制系统中的应用优势及硬件、软件的实现方法.系统采用霍尔元器件测量电动机的转速,用89C51单片机对直流电机的转速进行控制,用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速.3.期刊论文 张红娟.李维 基于PIC单片

13、机的直流电机PWM调速系统 -机电工程2005,22(2)介绍了基于PIC16F877单片机构成的直流电机调速系统,电机控制芯片采用了L298芯片,该系统使用光电编码器作为检测传感器,通过PWM的输出信号实现对直流电机的调速.同时介绍PIC16F877单片机中与PWM相关的寄存器设置,给出硬件电路和控制程序的简要设计.4.期刊论文 赵鸿图.Zhao Hongtu 基于单片机AT89C51的直流电机PWM调速系统 -电子技术2008,45(10)文章设计了以单片机AT89C51和L298控制的直流电机脉宽调制(PWM)调速系统.主要介绍了用单片机软件实现PWM调整电机转速的基本方法,给出了程序流

14、程图、KeilC51程序以及Proteus的仿真结果.硬件电路实现了对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制以及PWM的占空比在四位LED上的实时显示.5.期刊论文 郑彧.陈鸿.裴焕斗.ZHENG Yu.CHEN Hong.PEI Huan-dou 基于凌阳单片机的直流电机堵转保护电路 -电气开关2008,46(1)针对某夹紧装置中,因电机堵转易烧坏电机的情况,提出了一种基于凌阳SPMC75F2413A单片机的直流电机堵转保护电路.根据电机堵转时实测的电压得到设定电压值,经单片机A/D转换端口输入的采样电压值与设定电压值比较,当采样电压值大于设定值时,执行堵转保护.介绍了该电路的硬件结构及软

15、件实现方法,实验表明该电路可以达到系统的堵转保护要求.6.期刊论文 任小坤.孙淑凤.王立.Ren Xiaokun.Sun Shufeng.Wang Li 基于单片机的直流电机控制系统在动态送风装置中的应用 -制冷与空调2007,7(1)介绍一种基于单片机的动态送风控制系统.该控制系统以C805lF330单片机为处理器,配合控制电路,采用脉宽调制技术,根据自然风特性,对直流电机的转速进行控制,从而实现风机出风的动态化.7.期刊论文 罗江勇.何道清.黄兴琦 基于单片机的直流电机远程测控系统 -仪器仪表用户2008,15(4)本文以1.KW直流电机为被控对象,介绍了采用单片机和PC机构成的电机远程测

16、控系统.采用转速的周期测量法和电机的PWM控制方式实现对电机转速的高精度测量与控制.设计了单片机系统和PC机间的通信接口,上位机采用VC设计监控程序对电机进行实时监控,系统运行稳定可靠.8.期刊论文 尹波.YIN Bo 基于单片机的直流电机速度合成器 -兵工自动化2006,25(11)基于PIC16F876单片机的速度合成器,用于履带式机器人或车辆的左、右直流有刷电机的驱动.合成器接收速度和方向2个PWM输入信号,使用单片机内16位的计数器测出其脉冲宽度值.软件采用分段的方法合成出2路直流电机的速度和方向的数字信号,然后将此信号转变为电机的PWM驱动信号.9.期刊论文 胡俐蕊 EM78P447

17、S单片机及其在直流电机红外遥控系统中的应用 -国外电子元器件2003(1)简要介绍了台湾义隆电子公司EM78P447S单片机的特点、功能以及其中的寄存器和指令,提出了利用EM78P447S单片机作为主控器,以遥控信号输入控制直流电机的设计方法,给出了该控制系统的硬件电路及软件流程.10.期刊论文 胡俐蕊 EM78P447S单片机及其在直流电机遥控系统中的应用 -仪器仪表用户2002,9(4)本文简要介绍了台湾义隆电子公司EM78P447S单片机的性能,并利用该单片机为主控器,用遥控信号输入控制直流电机,给出了系统的硬件电路及软件流程图.实验说明,该系统响应快,运行稳定.本文链接：下载时间：2010年1月6日