【正文】 special system of chips occurs PWM signal, and the principle of the PWM signal generated by the software and how to program the PWM signal duty cycle is adjusted to control the input signal waveform of detail etc. elaboration. In addition, we also used as the IR2110 chip forward speed DC motor driven power amplifier module, and to bine it with the delay circuit for controlling the DC motor is pleted in the main circuit. Keywords MCS51 SCM。數(shù)字化直流調(diào)速裝置作為目前最新控制水平的傳動方式顯示了強大優(yōu)勢。近年來，盡管交流調(diào)速系統(tǒng)發(fā)展很快，但是直流電動機憑借其良好的啟動、制動性能，在金屬切削機床、軋鋼機、海洋鉆機、挖掘機、造紙機、礦井卷揚機、電鍍、高層電梯等需要廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速的高性能可控電力拖動領(lǐng)域中仍得到了廣泛的應(yīng)用。早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動機控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。電動機的調(diào)速性能如何對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。 傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用模擬元件，雖在一定程度上滿足了生產(chǎn)要求，但是因為元件容易老化和在使用中易受外界干擾影響，并且線路復(fù)雜、通用性差，控制效果受到器件性能、溫度等因素的影響，故系統(tǒng)的運行可靠性及準(zhǔn)確性得不到保證，甚至出現(xiàn)事故。 目前，直流電動機調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)走向?qū)嵱没殡S著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電動機調(diào)速逐步從模擬化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變，特別是單片機技術(shù)的應(yīng)用，使直流電動機調(diào)速技術(shù)又進入到一個新的階段，智能化、高可靠性已成為它發(fā)展的趨勢。需要能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求，從而對直流電動機的調(diào)速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這時通過 PWM方式控制直流電動機調(diào)速的方法應(yīng)運而生。在這以后，這種半控型功率器件一直主宰著電動機控制市場。 直流電動機脈沖寬度調(diào)制 (Pulse Width Modulation簡稱 PWM)調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)生于 70 年代中期。它以優(yōu)越的性能，滿足那些高速度、高精度隨動跟蹤系統(tǒng)的需求。進入 21世紀(jì)后，可以預(yù) 期新的更高性能電力電子器件還會出現(xiàn)，已有的各代電力電子元件還會不斷地改進提高。不同勵磁方式的直流電動機機械特性曲線有所不 同。所以在工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的方法是電樞控制法。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)壓等等。 直流調(diào)速的實現(xiàn)方法 Ⅰ、基于晶閘管作為主電路的調(diào)速系統(tǒng) 基于晶閘管的調(diào)速系統(tǒng)是采用分離元件設(shè)計的調(diào)速系統(tǒng)占用的空間大，控制角難于調(diào)整，且模擬器件的固有缺陷如：溫漂、零漂電壓等，導(dǎo)致電動機的調(diào)速無法達(dá)到滿意的結(jié)果。 本文是采用方法 Ⅱ進行直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計。 MC51 控制簡單，價格廉價，且利用 MC51 構(gòu)成單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，可縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。通過改變直流電動機電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電動機的轉(zhuǎn)速。 B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t2 不變，只改變 t1 ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變 。 本章小結(jié) 本章主要介紹了直流電動機的調(diào)速原理，并 從 PWM 調(diào)速原理和PWM 調(diào)速的方法上對直流電動機的脈寬調(diào)速做了簡單的介紹。通常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指這 128 字節(jié) RAM 單元，簡稱內(nèi)部 RAM。 串行口：它是用來實現(xiàn)單片機和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被 外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 驅(qū)動電路 設(shè)計 由于 芯片 IR2110 具有雙通道驅(qū)動特性，且電路簡單，使用方便，價格相對便宜，具有較高的性價比， 且對于直流電動機調(diào)速使用起來更加簡便，因此該驅(qū)動電路采用了 IR2110 集成芯片 。 引腳 2（ COM）：下通道 MOSFET驅(qū)動輸出參考地端，使用中，與引腳 13（ Vss）直接相連，同時接主電路橋臂下通道 MOSFET的源極。 引腳 9（ VDD）：芯片輸入級工作電源端，使用中，連接為該芯片工作提供的高性能電源，為抗干擾，該端應(yīng)通過一高性能去耦網(wǎng)絡(luò)接地，該端可與引腳 3（ Vcc）使用同一電源，也可以分開使用兩個獨立的電源。 引腳 13（ Vss）：芯片工作參考地端，使用中，直接與供電電源地端相連，所有去耦電容的一端應(yīng)接該端，同時與引腳 2直接相連。 VD3VT1VT2VT4VT3VD1VD2VD4Ug1Ug2Ug3Ug4+Us 圖 34 橋式可逆 PWM變換器電路 OOOOU g1 U g4U g2 U g3U ABUsU sidid1id2 ttttton Tton T 圖 35 雙極式控制可逆 PWM 變換器的驅(qū)動電壓 、輸出電壓和電流 波形 XXX 論文 12 它 們的關(guān)系是：1 4 2 3g g g gU U U U? ? ? ? ?。電動機的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負(fù)脈沖的寬窄上。但電動機停止時電樞電壓并不等于零，而是正負(fù)脈寬相等的交變脈沖電壓，因而電流也是交變的。 2）可使電動機在四象限運行。 雙極式控制的電壓平衡方程式： dSd diU Ri L Edt? ? ? （ 0 ontt?? ） (32） dSd diU R i L Edt? ? ? ? （ ont t T?? ） （ 33） 電樞兩端在一個周期內(nèi)的平均電壓都是： dsUU?? ?；魻栯妱?BIKU hh ??? (其中Kh 為霍爾元件靈敏度，它與所用的材料及幾何尺寸有關(guān) )。單位時間內(nèi)輸出的脈沖數(shù) N，因此可求出單位時間內(nèi)的速度 V＝ NT。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16? 2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 XXX 論文 16 顯示模塊電路圖 GNDVCORSWEND012D345D67BL+LCD160212345678911VCRSWEN02567VC 圖 310 顯示模塊電路圖 驅(qū)動電路主電路圖 VDHINSDLINVsH0VBSCOML0IR2110VDHINSDLINVsH0VBSCOML0IR2110+5V+5+VD1 VD2VD3VD4VT1VT2VT3VT4D1R1R2D2C1C2C3C4R3R4R5RR210R210+UsPM 圖 311 驅(qū)動電路主電路圖 XXX 論文 17 IR2110 芯片驅(qū)動橋式可逆 PWM 變換電路的特點顯著，具有調(diào)速性能好，調(diào)速頻帶寬，可以工作在 1~100 kHz 范圍內(nèi)工作。在正常狀態(tài)下， IGBT 開通的時間越短，開通損耗也越小。 本章小結(jié) 本章主要內(nèi)容是對調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計進行整體的介紹，對單片機的選擇和各個引腳的功能進行了詳細(xì)的闡述。 鍵盤向單片機輸入相應(yīng)控制指令，由單片機通過輸出端口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的 PWM 脈沖，驅(qū)動 H 型橋式電動機控制電路，實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。對定時器置初值 8AD0H 可定時 60ms。對于運行時間的計算、顯示。高電平延遲時間存儲單元 LDIAN0 EQU 31H HDIAN1 EQU 32H 。電動機轉(zhuǎn)動方式 DJ0 EQU 。加速 K3 EQU 。變化量 MOV COT1,5 MOV TMOD,01H 。禁止外中斷 。開外中斷 SETB F0 SETB TR0 。方向鍵未按則跳轉(zhuǎn) LCALL YAN_3MS JB K4,K11 。反方向改變?yōu)檎较? SJMP K11 K41: MOV WAY,01H 。清標(biāo)志位 CLR TR0 。減速鍵未按則跳轉(zhuǎn) LCALL YAN_3MS JB K3,FANHUI 。檔位 10 則繼續(xù)加速 SJMP FANHUI JIANSU2: DEC COT1 。低電平時間增加 ADD A,200 MOV LDIAN1,A MOV A,HDIAN1 ADDC A,00H MOV HDIAN1,A SJMP FANHUI JIASU: MOV A,COT1 。檔位為 10 則返回 JIASU2: DEC COT0 。低電平時間減少 CLR C SUBB A,200 MOV LDIAN1,A MOV A,HDIAN1 SUBB A,00H MOV HDIAN1,A FANHUI: SETB ET0 。存 轉(zhuǎn)動方式 JZ ZHENGX 。判斷當(dāng)前脈沖是高還是低 HD0: MOV TL0,LDIAN0。存脈沖狀態(tài) JC LD 。1MS DLAY11: MOV R6,250 DLAY12: DJNZ R6,DLAY12 DJNZ R7,DLAY11 RET YAN_3MS: MOV R7,6 。 XXX 論文 24 結(jié)論 現(xiàn)代電動機控制的發(fā)展，一方面要求提高性能、降低損耗、減少成本，另一方面又不斷地有技術(shù)指標(biāo)及其苛刻特殊應(yīng)用系統(tǒng)要求。在指導(dǎo)老師和身邊同學(xué)的幫助下，本人經(jīng)過幾個月的畢業(yè)設(shè)計基本完成了 MC51控制單位、 IR2110 驅(qū)動電路、橋式可逆 PWM 變 換器電路、 A/D 數(shù)據(jù)采集單元的電路方案設(shè)計、參數(shù)計算、軟件編寫，整個系統(tǒng)的設(shè)計最后完成實物和軟件調(diào)試基本上達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計要求，但是離真正的工程推廣和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用還有很多的工作要完成。他盡最大的努力給予我畢業(yè)設(shè)計上各個方面的指導(dǎo)。感謝那些給于過我?guī)椭⒅С?、信任的老師們? XXX 論文 26 參考文獻(xiàn) [1] 陳伯時 . 電力拖動自動控制系統(tǒng) — 運動控制系統(tǒng) . 北京：機械工業(yè)出版社 ， 2021： 1418 [2] 王兆安 . 電力電子技術(shù) . 北京：清華大學(xué)出版社 ， 2021： 2550 [3] 李全利 . 單片機原理及接口技術(shù) . 北京：高等教育出版社， 2021：16159 [4