AT89S52单片机直流电机的PWM控制系统设计+源程序(3)
3.1 系统控制电路设计
3.1.1 控制信号的选择
对直流电机的控制有很多方式，常用的有以下几种：
（1）采用光电耦合装置对电极的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行控制。
（2）采用滑线变阻器来调整电机电枢两端的电压，从而实现控制直流电机的转速。
（3）采用由达林顿管组成的H桥型电路驱动电机。
上面的几种方案虽然能够实现对直流电机的速度进行调节，但是会出现调速不够平滑，稳定性弱等缺点，不能够达到控制的要求。随着集成芯片及智能控制技术的快速发展，直流电动机的调速控制逐渐向数字化方向发展，对电机的转速能够实现更加准确的控制，转速调节的灵活性也更好，系统的稳定性也得到了改善，能够符合工业领域的需要。
3.1.2 PWM控制原理
直流电机脉冲宽度调制调速产生于20世纪70年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及集成电路技术的发展，PWM 技术得到了高速发展，各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。而AT89S52单片机作为应用最广泛的单片机之一，却没有PWM 输出功能，本文采用定时器配合软件的方法实现了单片机的PWM输出调速功能。
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。脉冲原理如图2所示：
图2 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲
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，改变转速、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。改变脉冲的占空比就是对脉冲的宽度进行调制，只是因为输入电压和所需要的输出电压都是直流电压，因此脉冲既是等幅的，也是等宽的，也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。PWM控制信号的波形如下图3所示：
图3 PWM控制信号
3.1.3 PWM信号实现方式
占空比是直流电机PWM调速的关键，如何产生PWM[4]信号有效控制开关管的导通和截止具有重要的意义。最近几年来随着单片机技术的日益成熟，使直流电机PWM调速装置向着集成化、小型化、智能化方向发展。目前产生PWM信号的方法有两种：一是硬件方法，主要以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。二是软件方法，利用单片机的定时计数寄存器产生PWM信号，这样使得系统控制非常灵活，可以调节输出信号的占空比，从而实现对电机调速的精确控制。
本设计采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只有几个us。在系统工作时可通过按键调节PWM的占空比，进而来改变电机两端的电压使电机加速、减速或停止，改变输入方向可以改变直流电机的转动方向。采用PWM驱动电机，能使电机的转动更加平滑、稳定，很适合工程上对电机转速要求精确的领域。
3.2 驱动电路设计
功率放大驱动芯片有多种，其中较常用的芯片有IR2110和EXB841，但由于IR2110具有双通道驱动特性，且电路简单，使用方便，价格相对EXB841便宜，具有较高的性价比，且对于直流电机调速使用起来更加简便，因此该驱动电路采用了IR2110集成芯片，使得该集成电路具有较强的驱动能力和保护功能。