基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)PWM調(diào)速系統(tǒng)

目 錄
摘要………………………………………………………………………………3
英文摘要…………………………………………………………………………4
前言………………………………………………………………………………5
第一章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)…………………………………………………6
第一節(jié) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖及單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)……………………………6
1.1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖……………………………………………………6
1.1.2 8051單片機(jī)簡(jiǎn)介…………………………………………………… 6
1.1.3 單片機(jī)系統(tǒng)中所用其他芯片簡(jiǎn)介 …………………………………8
1.1.4 8051單片機(jī)擴(kuò)展電路及分析………………………………………10
第二節(jié) PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)………………………………………………13
1.2.1 PWM的基本原理……………………………………………………13
1.2.2 PWM信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)……………………………………………14
1.2.3 PWM發(fā)生電路主要芯片的工作原理………………………………15
第三節(jié) 功率放大驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)………………………………………………17
1.3.1 芯片IR2110性能及特點(diǎn)……………………………………………17
1.3.2 芯片IR2110引腳圖及功能…………………………………………18
第四節(jié) 主電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………20
1.4.1 延時(shí)保護(hù)電路………………………………………………………20
1.4.2 主電路………………………………………………………………20
1.4.3 輸出電壓波形………………………………………………………22
第五節(jié) 測(cè)速發(fā)電機(jī)…………………………………………………………22
第六節(jié) 濾波電路……………………………………………………………23
第七節(jié) A/D轉(zhuǎn)換……………………………………………………………23
1.7.1 芯片ADC0809介紹…………………………………………………23
1.7.2 ADC0809的引腳及其功能…………………………………………23
第二章 系統(tǒng)軟件程序的設(shè)計(jì)………………………………………………24
第一節(jié) PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖及參數(shù)計(jì)算…………………………………24
第二節(jié) 系統(tǒng)中部分程序的設(shè)計(jì)……………………………………………25
2．2．1單片機(jī)資源配……………………………………………………25
2．2．2程序流圖…………………………………………………………29
結(jié)論…………………………………………………………………………30
結(jié)束語………………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………30




摘 要
本文主要研究了利用MCS-51系列單片機(jī)控制PWM信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。文章中采用了專門的芯片組成了PWM信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，并且對(duì)PWM信號(hào)的原理、產(chǎn)生方法以及如何通過軟件編程對(duì)PWM信號(hào)占空比進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制其輸入信號(hào)波形等均作了詳細(xì)的闡述。此外，本文中還采用了芯片IR2110作為直流電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速功率放大電路的驅(qū)動(dòng)模塊，并且把它與延時(shí)電路相結(jié)合完成了在主電路中對(duì)直流電機(jī)的控制。另外，本系統(tǒng)中使用了測(cè)速發(fā)電機(jī)對(duì)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過濾波電路后，將測(cè)量值送到A/D轉(zhuǎn)換器，并且最終作為反饋值輸入到單片機(jī)進(jìn)行PI運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)直流電機(jī)速度的控制。在軟件方面，文章中詳細(xì)介紹了PI運(yùn)算程序，初始化程序等的編寫思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。
關(guān)鍵詞： PWM信號(hào) 測(cè)速發(fā)電機(jī) PI運(yùn)算



Abstract
This article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using MCS-51 single-chip computer to control the speed of a D.C. motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of D.C. motor. What’s more, tachogenerator is used in this system to measure the speed of D.C. motor. The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the single-chip computer and participates in a PI calculation. As for the software, this article introduces in detail the idea of the programming and how to make it.

Key words: PWM signal tachogenerator PI calculation





前 言
本文主要研究了利用MCS-51系列單片機(jī)，通過PWM方式控制直流電機(jī)調(diào)速的方法。
沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。
PWM控制的基本原理很早就已經(jīng)提出，但是受電力電子器件發(fā)展水平的制約，在上世紀(jì)80年代以前一直未能實(shí)現(xiàn)。直到進(jìn)入上世紀(jì)80年代，隨著全控型電力電子器件的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，PWM控制技術(shù)才真正得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展以及各種新的理論方法，如現(xiàn)代控制理論、非線性系統(tǒng)控制思想的應(yīng)用，PWM控制技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)。
PWM控制技術(shù)以其控制簡(jiǎn)單、靈活和動(dòng)態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點(diǎn)而成為電力電子技術(shù)最廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點(diǎn)。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會(huì)成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。
本文就是利用這種控制方式來改變電壓的占空比實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)速度的控制。文章中采用了專門的芯片組成了PWM信號(hào)的發(fā)生系統(tǒng)，然后通過放大來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。利用直流測(cè)速..