基于单片机的直流电机控制器的设计

I目录摘要...............................................................................................................................................................IIABSTRACT.................................................................................................................................................III1系统论述................................................................................................................................................51.1设计思路........................................................................................................................................51.2基本原理........................................................................................................................................51.3总体设计框图.............................................................................................................................52直流电机单元电路设计与分析..............................................................................................62.1直流电机驱动模块..................................................................................................................62.2直流电机的中断键盘控制模块...................................................................................112．31602LCD液晶显示模块..................................................................................................133直流电机PWM控制系统的实现...........................................................................................153.1总电路图.....................................................................................................................................153.2总电路功能介绍....................................................................................................................163.3直流电机控制程序...............................................................................................................164系统仿真.............................................................................................................................................235结束语...................................................................................................................................................26参考文献资料......................................................................................................................................27II摘要本文是对直流电机PWM调速器设计的研究，主要实现对电机的控制。本课程设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；由命令输入模块、光电隔离模块及H型驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，不断给光电隔离电路发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正反转控制.在设计中，采用PWM调速方式，通过改变PWM的占空比从而改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。关键词：AT89C51单片机；PWM调速；正反转控制；仿真。IIIAbstractThisarticleisaDCmotorPWMspeedcontroldesignstudy,themainachievementofmotorcontrol.ThiscourseisprimarilydesignedtoachievePWMspeedcontrollerforforwardandreverse,acceleration,deceleration,andstopsuchanoperation.Andtoachievethecircuitsimulation.Toachievesystem,microcomputercontrol,inthedesign,usingAT89C51microcontrollercontrolsystemasawhole,thecoreofthecontrolcircuit,accompaniedbyavarietyofshows,drivemoduleenablesthemotorspeedparameterdisplayandmeasurement;fromthecommandinputmodule,OpticalisolationmoduleandH-drivemodule.Withthestand-alonekeyboardwithabreakasacommandinput,single-chipintheprocesscontrol,continuingtotheopticalisolationcircuittosendPWMwaveform,H-typemotordrivingcircuittocompletepositiveinversioncontrol.Inthedesign,usingPWMspeedmode,bychangingthePWMdutycycletochangethemotorarmaturevoltage,soastorealizethespeedofthemotor.Designofthecontrolsystemhardwarestructurewithalargenumberofintegratedcircuitmodules,greatlysimplifyingthehardwarecircuitrytoimprovestabilityandreliabilityofthesystemsothatthewholesystemperformanceisimproved.Keywords:AT89C51microcontroller;PWMspeed;positiveinversioncontrol;Simulation。IV51系统论述1.1设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括：直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小，能够很方便的实现电机的智能控制。其间，还包括直流电机的直接清零、启动（置数）、暂停、连续功能。该直流电机系统由以下电路模块组成：振荡器和时钟电路：这部分电路主要由80C51单片机和一些电容、晶振组成。设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分：主要由80C51单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示部分：包括液晶显示部分和LED数码显示部分。液晶显示部分由1602LCD液晶显示模块组成;LED数码显示部分由七段数码显示管组成。直流电机PWM控制实现部分：主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。1.2基本原理主体电路：即直流电机PWM控制模块。这部分电路主要由80C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小和了解电机的转向，能够很方便的实现电机的智能控制。其间，还包括直流电机的直接清零、启动（置数）、暂停、连续功能。其间是通过80C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成：设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分：主要由80C51单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示部分：包括液晶显示部分和LED数码显示部分。液晶显示部分由1602LCD液晶显示模块组成。直流电机PWM控制实现部分：主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。1.3总体设计框图系统组成：直流电机PWM调速方案如图1.1所示：方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C2051单片机为控制核心，由命令输入模块、LCD显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM6波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LCD显示模块去显示，从中不仅能读取其速度，而且能知晓其转向及一些温心提示。AT89C51直流电机驱动模块直流电机AT89C51直流电机驱动模块直流电机AT89C51直流电机驱动模块直流电机加速控制端减速控制端正转控制端反转控制端停止控制端LCD液晶显示P0口P2口P1口单片机图1.1直流电机PWM调速方案2直流电机单元电路设计与分析2.1直流电机驱动模块主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块（内含CMOSS管、三太门等）组成。现在介绍下直流电机的运行原理2.1.1直流电机类型直流电机可按其结构、工作原理和用途等进行分类