【正文】 T，IGBT作為大功率的電路驅(qū)動器件，具有以下優(yōu)點：（1）IGBT在正常工作時，導通電阻較低，增大了器件的電流容量。IR2110采用CMOS施密特觸發(fā)輸入，兩路具有滯后欠壓鎖定。與此同時，IR2110的研制成功并且投入應用可以極大地提高控制系統(tǒng)的可靠性。功率放大驅(qū)動芯片有多種，其中較常用的芯片有IR2110和EXB841，但由于IR2110具有雙通道驅(qū)動特性，且電路簡單，使用方便，價格相對EXB841便宜，具有較高的性價比，且對于直流電機調(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，使得該集成電路具有較強的驅(qū)動能力和保護功能。16位是指他們都是由16個觸發(fā)器構(gòu)成，故最大計數(shù)模值為。AT89S52主要功能擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）內(nèi)部程序存儲器（ROM）為 8KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256字節(jié)32 個可編程I/O 口線8 個中斷向量源三個 16 位定時器/計數(shù)器三級加密程序存儲器全雙工UART串行通道AT89S52引腳圖圖31 單片機引腳圖 AT89S52 有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時中斷（定時器0、2）和一個串行中斷。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。由于閉環(huán)系統(tǒng)的這些優(yōu)點因此選用閉環(huán)系統(tǒng)。故采用方案一。目前，在直流電動機的控制中，主要使用第3種方法。以下是三種可改變占空比的方法： （1）定寬調(diào)頻法:保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。占空比D表示了在一個周期里，開關(guān)管導通的時間與周期的比值，變化范圍為0≤D≤1。硬件部分是前提，是整個系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運行的平臺。因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。單片機直流電機調(diào)速簡介：單片機直流調(diào)速系統(tǒng)可實現(xiàn)對直流電動機的平滑調(diào)速。脈寬調(diào)速利用一個固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短，即改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。勵磁控制法控制磁通，其控制功率雖然小但低速時受到磁場飽和的限制，高速時受到換向火花和轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)強度的限制，而且由于勵磁線圈電感較大動態(tài)響應較差。根據(jù)左手定則可知，當流過線圈中電流改變方向時，線圈的方向也將改變，因此通過改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機的方向。過載能力大,能承受頻繁的沖擊負載,可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)。由于單片機的體積小、重量輕、功能強、抗干擾能力強、控制靈活、應用方便、價格低廉等特點，計算機性能的不斷提高，單片機的應也更加廣泛特別是在各種領(lǐng)域的控制、自動化等方面。而以往直流電動機的控制只是簡單的控制，很難進行調(diào)速，不能實現(xiàn)智能化。采用單片機構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以節(jié)約人力資源和降低系統(tǒng)成本，從而有效的提高工作效率。System Based On SCMABSTRACTThis article mainly introduces the method to generate the PWM signal by using AT89S52 singlechip puter to control the speed of a . motor. It also clarifies the principles of PWM and the way to adjust the duty cycle of PWM signal. In addition, IR2110 has been used as an actuating device of the power amplifier circuit which controls the speed of rotation of . motor. What’s more, is used in this system to measure the speed of . motor. In software, the article introduced the PID operation procedures, such as initial program and the writing of the thought and specific program realization .The result of the measurement is sent to A/D converter after passing the filtering circuit, and finally the feedback single is stored in the singlechip puter and participates in a PIDcalculation. Key words: PWM signal；IR2110；PID calculation1 緒論直流電動機具有良好的起動、制動性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。此外，本文中還采用了芯片IR2110作為直流電機正轉(zhuǎn)調(diào)速功率放大電路的驅(qū)動模塊，并且把它與延時電路相結(jié)合完成了在主電路中對直流電機的控制。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。要求直流電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍為3050轉(zhuǎn)/秒，實時測量電機的實際轉(zhuǎn)速,并要求在LED數(shù)碼管上顯示出來。論文作者簽名： 年 月 日河南工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書題目 單片機控制直流電機PWM系統(tǒng)設(shè)計與仿真 專業(yè) 電氣工程及其自動化 學號 姓名 內(nèi)容及要求：分析單片機對直流電機進行速度測量應用的基本原理，并用單片機產(chǎn)生PWM波來控制直流電機的可逆調(diào)速，從而實現(xiàn)了對普通直流電機的轉(zhuǎn)速測量和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。論文作者簽名： 年 月 日 河南工程學院畢業(yè)設(shè)計(論文)原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文，是本人在指導教師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。研究以單片機AT89S52和IR2110控制的直流電機脈寬調(diào)制調(diào)速系統(tǒng)。選擇可以構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)的方案、選擇所需器件和模塊、以及IGBT管組成橋式斬波電路。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。涉密論文按學校規(guī)定處理。在軟件方面，文章中詳細介紹了PID運算程序，初始化程序等的編寫思路和具體的程序?qū)崿F(xiàn)。從控制的角度來看，直流調(diào)速還是交流拖動系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在實際應用中，電動機作為把電能轉(zhuǎn)換為機械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率；二是應能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求調(diào)整轉(zhuǎn)速。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?，伴隨著電子技術(shù)的高度發(fā)展，促使直流電機調(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)的應用，使直流電機調(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)已遠遠不能滿足要求，這時通過PWM方式控制直流電機調(diào)速的方法應運而生。直流電機模型見圖11。所以常用的控制方法是改變電樞端電壓調(diào)速的電樞電壓控法。 系統(tǒng)方案與分析本文主要研究了利用AT89S52單片機，通過PWM方式來改變電壓的占空比實現(xiàn)直流電機速度的控制。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負載兩端的電壓，進而達到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。本系統(tǒng)以AT89S52單片機為核心，通過單片機控制，C語言編程實現(xiàn)對直流電機的平滑調(diào)速。而軟件部分，是對硬件端口所體現(xiàn)的信號，加以采集、分析、處理，最終實現(xiàn)控制器所要實現(xiàn)的各項功能，達到控制器自動對電機速度的有效控制。由上式可知，當電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值為，因此改變占空比D就可以改變端電壓的平均值，從而達到調(diào)速的目的，這就是PWM調(diào)速原理。 （2）調(diào)寬調(diào)頻法：保持不變，改變，從而改變周期（或頻率）。定頻調(diào)寬法是利用一個固定的頻率來控制電源的接通或斷開，并通過改變一個周期內(nèi)“接通”和“斷開”時間的長短，即改變直流電機電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉(zhuǎn)速，因此，PWM又被稱為“開關(guān)驅(qū)動裝置”。同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點。 如圖22，通過單片機控制器產(chǎn)生PWM矩形波，PWM矩形波經(jīng)過驅(qū)動電路的放大對直流電機進行PWM控制，由速度傳感器對電機進行測速，并將測得的速度反饋到輸入端即讓反饋信號與給定量進行比較。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。這些中斷每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器IE中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效?？删幊淌侵杆鼈兊墓ぷ鞣绞接芍噶顏碓O(shè)置，或者當計數(shù)器用，或者當定時器用，并且記數(shù)（定時）的范圍也可以由指令來設(shè)置。 芯片IR2110性能及特點IR2110是美國國際整流器公司利用自身獨有的高壓集成電路以及無閂鎖CMOS技術(shù)，于1990年前后開發(fā)并且投放市場的，是一種雙通道高壓、高速的功率器件柵極驅(qū)動的單片式集成驅(qū)動器。降低了產(chǎn)品成本和減少體積。推挽式驅(qū)動輸出峰值電流≥2A，負載為1000pF時，開關(guān)時間典型值為25ns。（2） IGBT的輸出電流和跨導都大于相同尺寸的功率MOSFET。雖然當IGBT關(guān)斷（柵極電壓降為0）時，IGBT的漏極電流也就相應地不能馬上關(guān)斷，即漏極電流波形有一個較長時間的拖尾——關(guān)斷時間較長（10～50ms），所以IGBT的工作頻率較低。在計算出（或測出）最大電壓后，再留有20%~30%的裕量，選用的IGBT型號為三菱公司的CT60AM18F，其耐壓值為900V，最大峰值電流30A，完全滿足設(shè)計要求。將IC1的HIN端與IC2的LIN端相連，而把IC1的LIN端與IC2的HIN端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號恰好相反。在HIN為低電平期間，LIN端輸入高電平，VT VT 3導通，在直流電機上加反向工作電壓。設(shè)PWM波的周期為T，HIN為高電平的時間為t1，這里忽略死區(qū)時間，那么LIN為高電平的時間就為Tt1。1之間變化。圖35 PWM變換器的驅(qū)動電壓波形他們的關(guān)系是：。電動機的正反轉(zhuǎn)體現(xiàn)在驅(qū)動電壓正、負脈沖的寬窄上。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。 光電編碼器 編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號的一種裝置。本設(shè)計采用增量式光電編碼器來采樣轉(zhuǎn)速信號，如圖36所示。當圓盤隨電機旋轉(zhuǎn)時，光敏元件接受的光增量隨透光線條同步變化，光敏元件輸出波形經(jīng)過整形后變成脈沖。將A、B兩相脈沖中任何一相輸入計數(shù)器中，均可使計數(shù)器進行計數(shù)。由于A、B兩相的脈沖相位相差90176。則D觸發(fā)器總是在B脈沖為低電平時觸發(fā)，這時Q輸出端輸出為低電平，由此確定電機的轉(zhuǎn)動方向。原理如圖37：圖37 M/T法測速原理測速時間Td由測速脈沖來同步，即由圖37電路實現(xiàn)Td等于整m1個脈沖周期。因此，M/T法測速能適用的轉(zhuǎn)速范圍比較大，是目前廣泛應用的一種測速方法。CPU在忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。如圖12所示。 能自動實現(xiàn)按鍵的“去抖”和重鍵處理。 A=0,為數(shù)據(jù) IRQ:中斷請求信號SL0～SL3: 矩陣掃描線 RL0～RL7: 檢測輸入線 /BD: 顯示消隱信號 SHIFT: 擴展鍵位的換檔信號,帶上拉電阻 CTRL/STB: 控制鍵輸入/選通信號輸入,帶上拉電阻 采用4*4式鍵盤，分數(shù)字部分和控制部分，如圖下表所示。如上圖示。電路圖如圖310：圖310 78系列的電源電路78XX,XX就代表它所輸出的電壓值，能降低電壓45V電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負電壓輸出的79系列。有時在數(shù)字78或79后面還有一個M或L，如78M12或79L24,用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等，其中78L調(diào)系列的最大輸出電流為100mA，78M系列最大輸出電流為1A。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因為采用這種方式，電動機在運轉(zhuǎn)時比較穩(wěn)定；并且在產(chǎn)生PWM脈沖的實現(xiàn)上比較方便。N隨著機型的不同而不同。 PWM產(chǎn)生程序includedefine uchar unsigned charuchar