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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基于单片机的直流电机,PWM,调速控制系统设计,1,论文框架,研究背景,课题介绍,硬件结构,PWM,脉宽调制,IR2110,电机驱动,主程序流程图,1,2,3,4,5,6,2,研究背景,直流电动机在矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的控制，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。,3,课题介绍,基于以上思路，本设计是以单片机,AT89S51,、,IR2110,集成芯片控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用,AT89S52,芯片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及,PWM,的占空比在,LED,上的实时显示。,4,硬件结构,系统设计的整体结构如下：,主控芯片,PWM,信号的产生与放大,直流电机,测速,发电机,滤波,电路,A/D,转换,5,本系统采用,AT89S51,控制输出数据，由,PWM,信号发生电路产生,PWM,信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路，滤波电路，和,A/D,转换电路交数据重新送回单片机，进行,PI,运算，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。,6,PWM,脉宽调制,PWM,简介,PWM,（脉冲宽度调制）是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。也正因为如此，,PWM,又被称为“开关驱动装置”。,7,PWM,占空比,如下图，设电机始终接通电源时，电机转速最大为,Vmax,，设占空比,D=t1/T,，则电机的平均速度为,Va=Vmax*D,，其中,Va,指的是电机的平均速度。由上面的公式可见，当我们改变占空,D=t1/T,时，就可以得到不同的电机平均速度,Va,从而达到调速的目的。,8,PWM,调速软件实现,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，误差只在几个,us,。,脉宽,W,、定时标记,T,定时计数器,10us,中断一次，一共,100,次，周期,1ms,TW,9,PWM,控制流程图,10,IR2110,电机驱动,IR2110,是美国国际整流器公司利用自身独有的高压集成电路以及无闩锁,CMOS,技术，于,1990,年前后开发并且投放市场的，,IR2110,的概念即是双通道的高压或高速的功率器件栅极驱动的单片式集成驱动器。,11,IR2110,的内部结构,引脚功能：,LO,（引脚,1,）低端输出；,COM,（引脚,2,）公共端；,Vcc,（引脚,3,）低端固定电源电压；,Nc,（引脚,4,）空端；,Vs,（引脚,5,）高端浮置电源偏移电压；,VB,（引脚,6,）高端浮置电源电压；,HO,（引脚,7,）高端输出；,Nc,（引脚,8,）空端；,VDD,（引脚,9,）逻辑电源电压；,HIN,（引脚,10,）逻辑高端输入；,SD,（引脚,11,）关断；,LIN,（引脚,12,）逻辑低端输入；,Vss,（引脚,13,）逻辑电路地电位端，其值可以为,0V,；,Nc,（引脚,14,）空端,12,数模转换 芯片,ADC0809,介绍,ADC0809,是,8,位、逐次比较式,A/D,转换芯片，具有地址锁存控制的,8,路模拟开关，应用单一的,+5V,电源，其模拟量输入电压的范围为,0V-+5V,，其对应的数字量输出为,00H-FFH,，转换时间为,100s,，无须调零或者调整满量程。,13,ADC0809,的引脚及其功能,ADC0809,有,28,个引脚，其中,IN0-IN7,接,8,路模拟量输入。,ALE,是地址锁存允许，、接基准电源，在精度要求不太高的情况下，供电电源就可以作为基准电源。,START,是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿起动一次新的,A/D,转换。,EOC,是转换结束信号，可以用于向单片机申请中断或者供单片机查询。,OE,是输出允许端。,CLK,是时钟端。,DB0-DB7,是数字量的输出。,ADDA,、,ADDB,、,ADDC,接地址线用以选定,8,路输入中的一路，详见下图。,14,ADC0809,的引脚图,15,主程序流程图,本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将测量值送到,A/D,转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行,PI,运算，从而实现了对直流电机速度的控制。本系统有四个按键，加速、减速、正转、,反转。如果有按键按下，得到相对应的脉冲,W,，最后利用,LED,数码管实时显示脉宽,W,。,16,硬件连接,17,本设计以,proteus,软件仿真,Proteus,是世界上著名的,EDA,工具,(,仿真软件,),，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到,PCB,设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、,PCB,设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持,8051,、,HC11,、,PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33,、,AVR,、,ARM,、,8086,和,MSP430,等，,2010,年又增加了,Cortex,和,DSP,系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持,IAR,、,Keil,和,MPLAB,等多种编译器,18,实物设计成果,1,、正转时，电机正转，数码管最高位显示“三”,其它三位先所给定频率，如下图：,19,反转时，电机反转，数码管最高位显示“,F”,其它三位先所给定频率，如,：,20,加速分,5,档，波形依次如下：,21,减速分,5,档，波形如下：,22,敬请各位老师多多指导！,谢谢,!,23,
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