文档介绍：课程设计说明书
题目:直流电机pwm调速
院(系): 电子工程与自动化
专业: 智能科学与技术
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年月日
摘要
本文主要研究了利用STC12C系列单片机控制PWM信号从而实现对滞留电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统,并且对PWM信号的原理,产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外,本文中还采用了IRF540和IRF9540搭建了H桥来驱动电机转动。
关键词: 直流电机调速;STC12C5A08S2;模糊PI;PWM;
引言 1
1 课程设计概述 1
课程设计题目 1
主要仪器设备 1
2 硬件设计 1
单片机部分 1
串行接口部分 2
2
3 软件设计 3
流程设计 3
速度控制主程序流程 3
4 电机调速原理 3
PWM原理 4
PWM控制电机调速原理 4
5 系统调试 5
单片机程序仿真 5
STC12C5A08S2单片机系统电路调试 6
驱动电路调试 7
系统调试 7
6 总结与改进展望 7
7 谢辞 8
引言
直流电机因具有良好的线性调速特性、效率高、控制简单、调速性能好及体积小等优点得到了广泛使用。常规电机调速控制方法中,电机工作不稳定,损耗较大,尤其在低电压轻负荷时情况更为严重,且工作频率受电源频率的限制, 难以满足高精度的调速要求,不利于广泛推广[1]。
如何才能使电路具有成本低、控制精度高、调试修改参数方便,且能方便和灵活地适用于大功率、可靠性高的直流电机控制系统中,是我们研究的目的。
。
1 课程设计概述
课程设计题目
用单片机实现PWM信号产生和MOS管功率驱动,可通过键盘设置电机速度
*附加要求:通过RS232或RS485接口与PC机通信,在PC机上进行参数显示和设置。
主要仪器设备
示波器 1台
直流稳压电源 1台
数字万用表 1块
PC机 1台
2 硬件设计
整个系统以单片机STC12C5A08S2为核心部件。在08S2最小系统外围添加了按键,显示,与PC机的通信接口,以及IRF540和MOS管IRF9540构成的驱动电路。
单片机部分
本设计选择的单片机芯片是STC12C5A08S2,其原理图如2-1所示。-,加入了上拉电阻按键未按下时始终处于高电平状态,读按键值前先给P0口赋值为0;
-;
-;;
,实现上电复位程序下载
图 2-1 STC12C5A08S2最小系统原理图
串行接口部分
MAX232通过内部电压倍增及电压反向电路,把TTL电平与RS232电平互换,实现单片机与PC机的串口通信。
图 2-2
MAX232及串行接口原理图
,,从而产生H桥导通的触发信号,实现对负载的控制。如图2-3所示
图 2-3 驱动部分原理图
3 软件设计
流程图设计
速度控制主程序流程
温度控制主程序流程设计如图 3-1所示。
STC12C5A08S2中的主程序需要完成下几个工作:
调用子函数对系统初始化,其中包括对I/O口,PWM口(),串口的初始化,以及对外部器件和数码管的初始化;,
调用子函数读取当前占空比值
调用子函数把当前读取的设定值通过串口送入PC机显示;
调用子函数判断PC机是否有新的数据传送到单片机;
调用子函数,把设定值与当前值相比较,对输出PWM进行控制;
调用子函数刷新当前页面;
调用子函数进行按键判断,依据按键值调用不同的子函数进行设置;
4 电机调速原理
PWM (Pulse Width Modulation)—脉冲宽度调制技术通过对一系列数字脉冲的宽度进行调制, 在脉冲作用下,当电机通电时速度加快, 断电时速度逐渐变慢,只要按一定规律改变通断电时间, 即可对电机的转速控制,实现直流电机调速数字化
。
PWM控制电机速度原理
对于直流电机来说,如果加在电枢两端的电压为如图所示的脉动电流压(要求脉动电压的周期远小于电机的惯性常数),可以看出,在T不变的情况下,改变T1和T2的宽度,得到的电压将发生变化,下面对这一变化进一步推导
施加在电枢两端的脉动