单片机无刷直流电机的闭环控制器设计+电路图+源程序(2)
本设计主要介绍了无刷电机的工作原理和STC89C52单片机的结构特点，探究了基于STC89C52单片机和达林顿管和电阻组成的网络系统（可用ULN2003驱动芯片代替）作为驱动芯片的无刷直流电机控制及驱动电路系统，本系统分为控制模块、驱动模块和按键模块3个部分，实现了无刷直流电机的启动、正转、反转、加速、减速等功能。基于该网络系统驱动设计的无刷电机控制器所需的外围电路简单，抗干扰能力强，性能可靠，稳定性高等优点，所以适用于对控制器体积要求较高的场合。
1、绪论
1.1 课题设计背景、目的及意义
在控制领域一般采用无刷直流电机，因为无刷直流电机在转矩特性方面有优势。如果我们采用直流电机，则需要机械换向，导致直流电机可持续运行差，直流电机在机械换相时容易产生电磁干扰，由于直流电机的这些缺点的存在使得它在很多方面中不能应用。为了解决直流电机中的机械换相造成的缺陷，以电子换相取代机械换向的无刷电机也就应运而生。世界上首次使用晶体管换相电路代替机械电刷是由1955年美国科学家D．Harrison等人首先提出，标志着无刷电机的诞生。然而无刷直流电机是在1980年投入使用。
无刷直流电动机有很好的动态和静态调速特性，其简单的结构、可靠的运行状态以及更加灵活的控制方式使得无刷电机在各个方面得到很大的普及，例如军事工业、航空航天、家用电器和工业自动化等得到极大应用。
在结构上，无刷直流电机与有刷直流电机之间也存在着很大的区别，无刷直流电机的电枢是定子绕组，励磁绕组是永磁材料。无刷直流电机包括正弦波直流电机（PMSM）、方波直流电机（BLDCM）两种类型，BLDCM是用电子换相的，它的转子是由永磁材料做成的，这就省去了电刷；而PMSM的励磁绕组是用永磁材料做成的。由此看来，驱动电路得到方波比较容易实现，另外它的控制更加简便，因此，在应用方面，BLDCM的比较广泛。
直流电机在控制方面还有很多缺点，所以，科学家们一直在研究更好地更加灵活的控制直流电机工作的控制器。由于制造工艺的限制，传统的直流电机控制器都是利用分立元件制成的控制回路，不仅具有复杂的安装调试过程，并且还需要使用比较多的元器件，制造完成后不容易文修。现在我们可以使用单片机及其外围电路来作为直流电机的控制系统，因为单片机具有集成度高，使用灵活，价格低廉，这也是单片机得到大面积普及的重要原因。在越来越要求智能化集成化的今天，研究更加智能、更加灵活的电机控制系统就显得越来越有必要了。
1.2 无刷直流电动机介绍及发展前景
任何系统的控制器都是该系统的核心，直流电动机也不例外，因此研究直流电动机的控制器就显得很重要了，控制系统一般都是控制整个系统的日常运行、启动、调速等。如果把电动机系统比作一个人的话，那么控制器就相当于人的大脑。无刷直流电机的特点是无刷，一般采用半导体开关器件来实现电子换向，也就是说用电子开关器件把普通的接触式换向器和电刷代替。它具有运行稳定、无换向火花、机械噪声低等优点。无刷直流电动机有很好的动态和静态调速特性，其简单的结构、可靠的运行状态以及更加灵活的控制方式使得无刷电机在各个方面得到很大的普及，例如军事工业、航空航天、家用电器和工业自动化等得到极大应用[1]。
1.3 直流电机控制器的功能
本论文的控制系统是用单片机作为核心部件，单片机可编程，运行速度高，控制比较可靠。用C语言编写控制程序，来实现系统的自动化控制，当启动整个系统时，由单片机提供控制信号给驱动电路来控制电机的启动、加减速。由于Altium Designer是现在比较强大，比较流行的画电路图的软件，本设计中采用Altium Designer软件电路图以及PCB的绘制。在仿真时用Lab Center Electronics公司的protues软件。
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