STC89C52单片机PWM直流电机调速系统设计(2)
1.2.2直流电机调速方式的演进2
1.3PWM调速技术.3
1.3.1PWM的定义3
1.3.2PWM控制技术的种类4
1.4其他7
2总体方案与设计思路9
2.1总体方案9
2.1.1调速方式的论证.9
2.1.2控制器的论证.9
2.2PWM直流调速原理10
3硬件设计12
3.1电机的选用与说明.12
3.251单片机的选用与相关说明.12
3.3电源设计13
3.4控制信号的产生.14
3.5电机驱动15
3.6键盘控制17
3.7复位电路和时钟电路.18
3.7.1复位电路18
3.7.2时钟电路.18
3.8显示电路19
4软件设计21
4.1直流电动机调速系统的程序设计21
5结论24
附录.25
系统的总程序与硬件电路25
元器件清单.31
致谢32
参考文献.33
1 绪 论 1.1 概述 直流电动机作为最早被发明和应用的电机越来越受到大家的关注。直流电动机具有非常优越的调速性能，启停方面也明显优于其他类型的电机。在航天、工业等领域直流电动机都得到了极为广泛应用。传统的直流电动机调速方法很多。常见的有调压调速、弱磁调速等。但是它们调速响应太慢、调速精度太差、调速装置太复杂已经不能满足现在的日常生产生活要求了。随着电力电子技术的发展，直流电机脉宽调制技术也因之而在控制领域大放异彩。PWM 调速技术可以克服传统直流电动机调速方式在响应、电路结构、调速精准、能耗等方面的不足，故而渐渐成为直流调速技术方面的主流调速方式[1]。 随着电力电子技术、微机技术的发展日新月异,针对小功率、调速要求一般的直流电动机通过单片机控制直流电机也渐渐为人所关注。笔者想针对儿童电动车设计一个直流调速系统。单片机控制功能强,应用比较灵活,价格相对低廉,根据这些特点，笔者决定使用单片机。PWM 技术的日趋成熟，使得长期困扰直流电动机调速范围的缺陷得到了改变[1]。 直流电动机在工业生产和日常生活中是应用最为广泛的一种驱动设备，直流电动机具有非常优越的调速性能，启停方面也明显优于其他类型的电机。相对于其它类型的电机而言，调速的平滑性和经济性等方面表现也很是不俗。但在电力电子技术发展早期，基于模拟电路的直流电机控制系统，由于只能借助大量的非线性集成电路使得在可靠性、安全性以及节能方面渐渐失去了竞争优势[3]。调试困难，结构复杂，功能优势不明显也多为大家所诟病。 电子技术的高速发展与进步，使直流电机调速技术得以浴火重生,智能化、高可靠性、高安全性成了它称雄天下的不二之选。因而，探讨直流电机的调速问题，特别是PWM调速技术再次成为研究的热点。
1.2 直流电动机调速系统的发展与研究
1.2.1 调节电枢电压改变电机速度 e KIR U n （式 1-2） 式中: U—电枢电压 (V); n—转速 (r/min); R—励磁绕组本身的电阻(Ω); I—电枢电流(A); —励磁磁通(Wb); e K—由电机结构决定的电动势常数。 根据上面的式子,我们可以知道：改变直流电动机的速度可以通过调整电枢电压、改变励磁磁场以及改变电枢回路电阻得以实现。 励磁的调速方式尽管在理论上具有一定的可行性，控制功率方面的优势也比较明显，但是它的不足之处也比较明显。直流电动机在低速运行时极易受到磁场饱和的制约。直流电改变动机在高速转动时，线圈电感很大，响应就会变得不及时，大有尾大不掉之势。故而在现实生产中多采用改变电枢电压来控制直流电动机的速度。 1.2.2 直流电机调速方式的演进 在励磁不变的情况下，通过改变直流电动机电枢两端的电压，由上面的公式可以看出电动机的速度变化。这就是电枢控制法。传统的做法，我们习惯在电枢回路串接一个可供调节的变阻器。通过改变变阻器的阻值来实现电枢电压的改变，从而实现调速的目的。这种做法很大程度上，其实是无奈之举。效率低、功耗大、平滑度一般等缺点很难满足我们日臻精细的现代工业生产的发展要求。经济效益奇差不说，更为让人恼火的是转速越慢，能耗越大。于是我们开始尝试一些新的控制方法。发电机-电动机调速系统似乎满足了我们对于调速性能方面的急切要求[2]。它较之串接电阻的调速方式，调速精度有了较大的改观，而且运行的稳定性方面也有了很大的进步。当然在聚光灯下，其缺点也暴露无疑。电磁放大器、电机扩大器、闸流电路等拼凑出冗杂系统，其庞大的身形和略显单薄的功能就显得极不相称。电力设备、电子元件的混搭使得电路结构犹如迷宫一般，这也必然导致系统成本的急剧上升。如非万不得已，可能串接电阻的方法依然是生产的首选，因为串接电阻的方法，电路结构简单，操作便宜，适合研制。 正当两难之际，又出现了另一种调速系统——汞浆变流器调速系统[3]。