基于单片机的直流电机调速.doc

文档介绍：工程实训
报告
题 目：
基于单片机的直流
电机调速系统
班 级：
电信13-2班
姓 名：
王 坤
学 号：
1306110218
指导教师：
沛泓
成 绩：


电子与信息工程学院
信息与通信工程系
目 录
一 直流电机调速器简介 1
直流电机调速器 1
调速原理 1
直流调速系统实现方式 3
控制程序的设计 3
二 系统硬件电路的设计 3
系统总体设计框图及单片机系统的设计 3
STC89C51单片机引脚图及其功能 5
三 PWM信号发生电路设计 8
PWM的基本原理 8
系统的硬件电路设计 8
H桥驱动电路设计 9
四 主电路设计 10
单片机系统 10
液晶电路LCD1062 11
LCD1602与单片机连接 11
LCD1602的显示与控制 12
按键电路 13
霍尔元件电路 14
霍尔传感器测量原理 14
五 直流电机系统程序构成 15
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六 实验结果 19
七 心得体会以及总结 20
参考文献 21
一 直流电机调速器简介
直流电机调速器
脉宽调制的全称为：PulseWidthModulator 简称PWM，直流电机调速器就是调节直流电动机速度的设备， 由于直流电动机具有低转速大力矩的特点，是交流电动机无法取代的， 因此调节直流电动机速度的设备—直流调速器，由于它的特殊性能、常被用于直流负载回路中、灯具调光或直流电动机调速、HW-1020型调速器、就是利用脉宽调制(PWM)原理制作的马达调速器、PWM调速器已经在：工业直流电机调速、工业传送带调速、灯光照明调解、计算机电源散热、直流电扇等、得到广泛应用。
调速原理
直流电动机根据励磁方式不同，分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的
机械特性曲线有所不同，对于直流电动机的转速有以下公式：

其中：
U—电压； —励磁绕组电阻；—磁通(Wb)；
Cc—电势常数；Cr—转矩常量。
由上式可知，直流电机的速度控制分两种方法，有电枢控制法和磁场控制法。比较两种方法优劣，对于磁场控制法，其控制功率较小，低速传动时易受到磁极饱和限制，而高速传动时又受到换向火花和换向器结构限制。所以磁场控制法并不合适，电枢控制法在电机调速中是比较常用的方法。直流电动机的基本结构直流电机的结构是多种多样的,但任何直流电机都包括定子部分和转子 部分,这两部分间存在着一定大小的气隙,使电机中电路和磁场发生相对运 ,电刷装置和换向极等组成,转子部分 主要由电枢绕组,换向器和转轴等构成，如下图所示：

图1-1 直流电机工作原理图
电枢控制即在励磁电压不变的情况下，把控制电压信号加到电机的电枢上，以控制电机的转速。在电机调速中广泛使用，其中脉宽调制应用广泛。脉宽调速的概念是利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开，并通过改变一个周期“接通”和“断开”时间的长短，即改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改
变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。

图1-2 直流电机脉宽调制图
根据上图，当电动机始终接通电源时，电机转速最大为，占空比为，则电机的平均速度为：可见只要改变占空比D，就可以得到不同的电机速度，从而实现调速。
直流调速系统实现方式
PWM为主控电路的调速系统：基于单片机类由软件来实现PWM，在PWM调速系统中占空比是一个重要参数，电源电压不变时，电枢端电压的平均值取决于占空比的大小，改变的值可以改变电枢端电压的平均值：
1、定宽调频法：保持t1不变，只改变t，使周期也随之改变。
2、调宽调频法：保持t不变，只改变t1，使周期或频率也随之改变。
3、定频调宽法：保