pwm控制的直流电动机调速实习报告

pwm控制的直流电动机调速实习报告内容摘要：

此次课程设计题目是直流电机调速系统 ， 本系统采用 PWM来调节直流电机的速度。 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率 ,从而改变负载两端的电压 ,进而达到控制要求的一种电压调整方法 本系统采用 PWM来调节直流电机的速度。 PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率 ,从而改变负载两端的电压 ,进而达到控制要求的一种电压调整方法。 PWM可以应用在许多方面 ,如电机调速、温度控制、压力控制等。 PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。 PWM 可以应用在许多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。 在 PWM 驱动控制的调生产实习报告 4 整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。 通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。 也正因为如此， PWM 又被称为“开关驱动装置”。 图 22 占空比示意图 如图 22 所示：设电机始终接通电源时，电机转速最大为 Vmax，设占空比为 D= t1 / T，则电机的平均速度为 Va = Vmax * D，其中 Va 指的是电机的平均速度； Vmax 是指电机在全通电时的最大速度； D = t1 / T 是指占空比。 由上面的公式可见，当我们改变占空比 D = t1 / T 时，就可以得到不同的电机平均速度 Vd，从而达到调速的目的 [8]。 严格来说，平均速度 Vd 与占空比 D 并非严格的线性关系，但是 在一般的应用中，我们可以将其近似地看成是线性关系。 PWM 调速方法 采用定时器做为脉宽控制的定时方法。 如果采用软件延时方法，此方法在精度上不及定时器，特别是在引入中断后，将有一定的误差。 PWM 控制流程图 在本设计中 PWM 脉冲调制的控制流程见图 23。 生产实习报告 5 图 23 PWM 脉冲调制的控制流程图 各模块作用 本设计主要模块由命令输入模块、电机驱动模块、独立键盘模块、测速系统模块。 命令输入模块主要是由 S TC89C51 为核心产生 PWM 波形，改变输出电压从而控制直流电机的转速。 电机驱动模块是用来驱动直流电机。 独立键盘模块是控制电机停、转、正反转、加速、减速。 测速系统模块在本设计采用的是红外传感器（由红外线发射管、红外线接收管构成的红外计数电路）组成的能把直流电机实时转速反馈给单片机。 3. 系统硬件设计 本设计硬件模块主要采用 S TC89C51 控制模块、 L298 电机驱动模块、独立键盘控制模块、测速系统模块。 单片机控制模块 直流电机调速系统的控制模块图。 生产实习报告 6 图 直流电机调速系统的 设计仿真图 这里利用定时计数器让单片机 P3口的 引脚输出占空比不同的方波，然后经驱动芯片 L298 放大后控制直流电机。 驱动芯片的输入电压是两引脚的电压差，在调速时一根引脚线为低电平，另一个引脚产生调速方波，这样两个引脚的电压差就可通过控制其中一个引脚来控制。 当需要改变电机转动方向时，两个引脚的输出相反。 定时计数器 10us 中断一次，就使 产生一个高电平或低电平。 占空比为高电平脉冲个数占一个周期总脉冲个数的百分数。 一个周期加在电机两端的电压为脉冲高电压乘以占空比。 电机的平均速度等于在一定的占空比下电机的最大速度乘以占空比。 当我们改变占空比时，就可以得到不同的电机平均速度，从而达到调速的目的。 精确的讲，平均速度与占空比并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似看成线性关系。 STC89C51 的简介 在常用的 89 系列的单片机中， 51 系列只有 4K 字节的在系统可编程 F lash存储器， 128 字节 RAM。 S TC89C51 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 F lash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 F lash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CP U 和在系统可编程 F lash，它是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，操作方便，引脚也充足，而且 S TC89C51，支持 ISP 串口下载，使得 STC89C51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 生产实习报告 7 STC89C51 主要性能 图 STC89C51 引脚图 STC89C51 主要功能特性如下： 1． 兼容 MCS51 指令系统； 2． 8k 可反复擦写 (大于 1000 次） Flash ROM； 3． 32 个双向 I/O 口； 4． 256x8bit 内部 RAM； 5． 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断； 6．时钟频率 024MHz； 7． 2 个串行中断，可编程 UART 串行通道； 8． 2 个外部中断源，共 8 个中断源； 9． 2 个读写中断口线， 3 级加密位； 10． 低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 11．有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等几种封装形式。 我们通过编写程序来控制单片机执行相应的指令，从而实现对指定电路的控制。 STC 89C52 编程前，要设置好地址、数据及控制信号， 编程方法如下：。 ，将 EA/Vpp 端加上 +12V 编程电压。 F lash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个 ALE/PROG 编程脉冲。 每个字节写入周期是自身 定时的，通常约为。 重复 1— 5 步骤，改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。 生产实习报告 8 电机驱动模块 电机驱动模块采用的是 L289 芯片。 L298 是 SGS 公司的产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N，内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路。 可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。 L298N 芯片可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，输出电压最高可达 50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的 IO 口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。 L298 内部的原理图如图 32。 图 32 L298 内部结构 芯片 L298N 驱动模块采用专用芯片 L298N 作为电机驱动芯片， L298N 是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，其响应频率高，一片 L298N 可以分别控制两个直流电机。 以下为 L298N 的引脚图和输入输出关系表。 图 L298 功能图 L298 的 管脚接到单片机通过 对单片机的编程就可实现直流电机的PWM 调速控制。 生产实习报告 9 晶振 作用：给单片机正常工作提供稳定的时钟信号。 图 晶振 判断方法： 1）用万用表 10k 档测其两脚间阻值，应为无穷大，说明它首先不漏电； 这个办法对金属封装电阻准确性达百分之九十 九，塑封晶振百分之七八十。 2）将晶振放在它的工作电路上，再用频率表或示波器测其工作频率；这个办法绝对精确。 3） 对已知正常电路用代替法将其代替，看能否正常工作，这是个笨办法，但却很有效。 4. 系统软件设计 Proteus 和 keil 软件介绍 Proteus 软件 Proteus 软件 是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具软件（该软件 中国 总代理为广州风标电子技术有限公司）。 它不仅具有其它 EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽。