文档介绍：基于51单片机的直流电机调速的方法
田云史洁黑龙江农业经济职业学院机电工程系 157041
0引言
许多单片机爱好者，在设计一些单片机控制系统的时候，都会采用小型直流电动机来制作各种各样的电子设备，因为直流电机调速范围广，易于平滑调大为 v ,占空比为 d =t/T =—t—，则电机的平均速
t1 t2
度为
Vd=Vmax D
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式中，Vd
电机的平均速度;
Vmax
电机全通电时的速度
（最大）；
D 二 t」T
_ t1
t〔 t2
占空比。
由公式（2）可见，当我们改变占空比 d =t1T
t1
tl t2
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。严格地讲，平均速度 vd与占空比 D =tJT = tl并不是严格的线性关系,
tl t2
在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。一般可以采用定宽调频、调宽调频、定频调宽三种方法改变占空比的值，但是前两种方法在调速时改变了控制脉宽的周期，当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时将会引起振荡，因此常采用定频调宽法改变占空比的值，从而改变直流电动机电枢两端电压。定频调宽法的频率一般在 800Hz-1000Hz之间比较合适。
2实现方法
PWM言号的产生通常有两种方法：一种是软件的方法；另一种是硬件的方法。硬件方法的实现已有很多文章介绍，这里不做赘述。本文主要介绍采用定频调宽法来利用 51单片机产生PWM言号的软件实现方
法。
MCS-51系列典型产品8051具有两个定时器 T0和T1。通过控制定时器初值，，从而可以实现从 8051 的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。由于 PWM1号软件实现的核心是单片机内部的定时器，而不同
单片机的定时器具有不同的特点，即使是同一台单片机由于选用的晶振不同，选择的定时器工作方式不同，
其定时器的定时初值与定时时间的关系也不同。因此，首先必须明确定时器的定时初值与定时时间的关系。
如果单片机的时钟频率为 f ,,定时器/计数器为 n位，则定时器初值与定时时间的关系为：
式中，t1表示定时时间；
n表示定时器的位数；
n0表示定时器的计数初值；
8051需要12个时钟;
N表示单片机一个机器周期需要时钟数, f表示单片机晶振频率。
N随着机型的不同而不同。在应用中，应根据具体的机型给出相应的值。这样，我们可以通过设定不
同的定时初值t-，从而改变占空比 D,进而达到控制电机转速的目的。
根据占空比 d =t/T =一^，我们需要用到两个定时器，一个用来控制高电平时间，另外一个 t1 t2
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控制低电平时间，但这样的话比较浪费单片机定时器资源。为此我们这里价绍一种可以利用一个定时器来
分别控制高电平和低电平持续的时间来调整占空比 D,详情见下面的利用
波形的流程图。
图2
3具体实例
下面我们有主频为12MHz的51单片机的方式1产生一个占空比为 1/4的PWMI号。
这里面采用定频调宽法，采用 PWM1号频率为1000HZ,周期为1毫秒，占空比为1/4 ,可以得知高电平持续的时间为250微秒，低电平持续的时间为 750微秒，单片