直流电机PWM调速系统的设计与仿真资料
14页1、直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、 引言1本课题设计的目的和要求1.直流电机PWM调速系统的目的: (1) 熟悉直流电机PWM调速系统的整体运行过程和总体布局 (2) 掌握该硬件电路的设计方法 (3) 掌握电机PWM调速系统程序的设计和调试 2. 直流电机PWM调速系统的要求 (1)可输入01范围的占空比,占空比可用电位器输入、拨码开关输入或键盘输入。(2)设计电机驱动电路,根据输入的占空比控制电机转速。(3)检测电机转速,并用LED或LCD显示。(4)在PROTUES下仿真。二、系统总体框图与原理说明2.1 总体方案原理及设计框图本设计是基于AT89c51为核心的直流调速器,由单片机控制和产生适合要求的PWM信号,该PWM信号通过驱动芯片电路进行直流调速,使输出电压平均值和功率可以按照PWM信号的占空比而变化,从而达到对直流电机调速的目的。拨码开关输入01范围的占空比,用LCD1602作为主液晶显示器,显示输入的占空比控制电机转速,能够实现较好的人机交互。拨码开关输入模块AT89c51单片机LCD1602显示模块电机驱动模块直流电机示波器显示PWM波形用压控振荡器(可用555电路
2、构成)来模拟直流电机的运行总体方案设计框图三、硬件电路图3.1 PWM产生方式(1)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可以应用在很多方面,比如:电机调速、温度控制、压力控制等等。在PWM驱动控制的调整系统中,按一个固定的频率来接通和断开的电源,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。正因为如此,PWM又被称为“开关驱动装置”。PWM波形如图所示:PWM波形图设电机始终接通电路时,电机转速最大为,设占空比为:则电机的平均转速为其中指的是电机的平均速度,是指电机在全通电时最大速度,D指的是占空比。由上面的公式可见,当改变占空比D时,就可以得到不同电机平均速度,从而达到调速的目的。(2)单片机片内软件生成PWM信号PWM信号采用单片机定时中断的方式软件模拟产生,这样实现比较容易,可以节约硬件成本。/=定时器0初始化设置=/=定时器0初始化设置=void Time0_Init() /定时器0初始化函数
3、TMOD=0x01; /定时器0为工作方式1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256; /初始化为定时时间为50msET0=1; /开定时器0中断TR0=1; /开定时器EA=1; /开总开关/=定时器0中断服务程序= void timer0_server(void) interrupt 3 if(PWM_flag) TH0=(65536-PWM_data*200)/256; TL0=(65536-PWM_data*200)%256; PWM=1; PWM_flag=PWM_flag; else TH1=(45536+PWM_data*200)/256; TL1=(45536+PWM_data*200)%256; /初始化为定时时间为20ms PWM=0; PWM_flag=PWM_flag; 3.2拨码开关模块的设计本设计输入用8位的拨码开关,能产生256数值,每一种数值对应于一个占空比的值,当输入为256时,最大的占空比为99%,能调节到最大的电机转速。3.3显示模块的设计本设计用LCD1602作为显示模块,它是一种专门用来显示字母、数
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