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图2。1  PWM工作原理及波形图

如图2。1所示，负载输出电压平均值为

U0=Ta*E/(Tb+T2)=Ta*E/T=α*E

式中，Ta为通态时间，Tb为断态时间；T为开关周期；α为占空比。而从上式中可以看出，通过改变占空比α的大小，即可改变直流电机的速度，继而实现直流电机速度的可调性。α变大，输出电压平均值U0变大，转速变快；α变小，输出电压平均值U0变小，转速变慢。因此在PWM控制调速系统中，只要改变直流电机电枢电压占空比（α）即可达到改变平均电压大小的效果，以此达到控制直流电机转速的目的。

2。2  PWM调速方法选择

除了使T不变（定频调宽）的方法外，也有通过改变定宽调频和调宽调频的两种方法：（1）定宽调频法：保持Ta不变，只改变Tb，使得周期改变；

（2）调宽调频法：保持Tb不变，只改变Ta，使得周期改变。

但是当控制脉冲的频率与系统本身原有的频率相差不大时，将会导致系统振荡，因此常采用保持周期T不变， 使得Tb和Ta同时改变来控制占空比（α）的大小，从而改变直流电动机电枢两端电压，就可以得到不同的电机平均速度[3]。

2。3  PWM实现方式

PWM实现有两种方式：①采用软件延时方式，②采用定时器控制脉宽定时方式。后一种方式产生的脉宽误差小，比较精确，而前一种方式精度稍差，但是引入中断后，误差则比较大，因此选择第二种方式。

3  系统硬件设计

3。1  系统基本组成

图3。1  控制系统设计框架图

直流电机控制系统以AT89C51单片机作为该系统的核心，包含命令输入、显示及直流电机驱动三大模块。以带中断的独立式键盘作为命令输入，单片机在程序控制下，定时、连续向L298输送PWM波形，继而驱动电路控制电机的正、反转和停止操作，与此同时单片机将连续的将PWM脉宽调制占空（α）比送到数码管，从而达到实时显示速度、方向的目的 [4]。

3。2  AT89C51简介

3。2。1  AT89C51的基本概念及特点

单片机指的是将微处理器、存储器、定时/计数器、中断、I/O口、总线和其他功能器件组合在一起，并集成在一块芯片上的微型计算机。单片机的主要特点有：高稳定性、扩展方便、控制能力强、低电压和低功耗等 [5]。

3。2。2  AT89C51主要功能特性

（1）8位CPU。

（2）2个16位可编程定时器/计数器。

（3）4*8位双向可独立寻址I/O接口。

（4）5个中断源。

（5）时钟电路，外接可产生1。2~12MHz的时钟频率。

（6）一个全双工异步串行通信口（异步串行通信口）

（7）具有21个专用寄存器以及128B的内部RAM数据存储器（00-7FH）

（8）4KB内部ROM程序存储器

3。2。3  AT89C51引脚结构及功能

图3。2 AT89C51引脚结构图

（1）电源线

①GND：接地引脚

②Vcc：接+5V电源引脚

（2）端口线

片内有4个8位并行I/O接口P0，P1，P2和P3，它们可以作为双向使用。

①端口0

端口0（P0口）：双向8位三态I/O接口，通常情况下作为通用I/O接口使用，也可作为外部扩展的数据总线及低8位地址总线的分时复用口来使用。作为通用I/O接口时，其输出缓冲器可驱动8个TTL负载 [5]。如果当EA为低电平时，P0口就以多工方式提供地址总线（A0～A7）及数据总线（D0～D7）。

②端口1

端口1(P1口)：8位准双向I/O接口，内部具有上拉电阻，其输出缓冲器可以驱动4个TTL负载。通常情况下作为通用I/O口来使用，且每位都可以分别定义：输入线或输出线。若将P1口的输出设置为高电平，则由此端口来输入数据。 来;自]优Y尔E论L文W网www.chuibin.com +QQ752018766-