小型直流电机速度控制系统设计(2)
脉冲宽度调制（PWM）技术的出现和快速发展，对直流电机速度控制系统的研究和应用的飞速发展起到了很大的推动作用。PWM调速方法一般的主开关元件是三极管， PWM信号通过控制改变开关元件的导通方式和通断比来改变输出电压的极性和平均值的大小，以达到改变电机转动方向和调节转速的目的。 三极管的基极输入高电平时导通，直流电动机两端有电压；而基极输入低电平时截止，电动机两端的电压也变为零。PWM信号控制了三极管的导通和截止，也就可以调节直流电机两端的平均电压，从而控制电机转速。因此我们也就很容易通过改变PWM信号的占空比来设计直流电机调速系统。
发展日趋完善的电子和微控制技术，使得利用微控制器控制直流电机成为直流变得非常热门。得益于体积、重量和价格等方面的优势，还有应用灵活和控制能力强的优点，单片机成为我们设计直流电机调速系统最好的选择。在直流电机的调速系统中，对调制产生PWM信号和控制其他逻辑电路，单片机发挥了核心作用。这一技术也因能耗低、效率高而成为研究的热点。
采用单片机设计的PWM直流调速系统具有需要的元器件少、结构简单、灵活耐用、能与数字信号相兼容等许多优点，应用前景非常广阔。因此做这项研究也就非常有价值。
1.2 直流电机调速系统的研究现状
1.3 课题内容
本课题研究小型直流电机的调速方法，使用AT89C51单片机对直流电机的调速及测速系统进行设计。课题所设计的电路包括由基于单片机的调速信号产生电路和直流电机驱动电路。课题设计的软件包括根据电机驱动控制程序和测速程序，还有显示程序。课题的主要内容：单片机控制产生脉冲宽度调制(PWM)信号，并通过调节PWM信号的占空比来改变电机两端的平均电压，达到调节电机转速的目的：编码器用来测量电机的转速，把测得的脉冲信号传送给单片机，单片机再根据相应的换算，计算出电机的转速，传送到显示器上显示。
2 系统设计及其原理
2.1 系统总体设计思路
图2.1 直流电机速度控制系统框图
直流电机速度控制系统框图如图2.1所示。电机的初始转速可以通过编程载入，按键模块控制电机的加速、减速和正反转，单片机根据按键模块传来的信号调节PWM信号的脉冲宽度，再传给电机驱动模块，控制电机的转动。编码器为光电编码器，用来测量电机转速，并反馈给单片机。单片机再根据编码器传来的脉冲信号进行相应的换算，求出电机转速，并传送给显示器。