基于單片機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)pwm調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)-wenkub
2022-11-27 19:48:28 本頁(yè)面
【正文】 算法完成電動(dòng)機(jī)的速度控制。 這種方案控制簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)容易，但是只適用于轉(zhuǎn)速控制精度不高和負(fù)載變化不大的情況。 P89V51RD2概述 P89V51RD2是一款 80C51微控制器，包含 64kB Flash和 1024字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM。應(yīng)用固件的產(chǎn)生 /更新能力實(shí)現(xiàn)了 ISP的大范圍應(yīng)用。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的，與使用的捕獲寄存器 CCAPnL 有關(guān)，脈寬的數(shù)值保存在 PCA 定時(shí)器中，和 CCPA在 8位比較器進(jìn)行比較，當(dāng) PCA CL SFR的值小于 CCAPnL SFR時(shí)，輸出為低，當(dāng) PCA CL SFR的值等于或大于時(shí)，輸出為高。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 和 1 2 個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器：定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1。由于一個(gè)機(jī)器周期由 6 個(gè)振蕩周期組成，所以，定時(shí)器的計(jì)數(shù)率為 1/6 振蕩頻率。 顯示模塊電路（圖 7中下半部分） 采用 8個(gè)共陰極數(shù)碼管，采用比較省電的動(dòng)態(tài)顯示 方式。 其內(nèi)部具有 2 個(gè)完全相同的 PWM 功率放大回路， L298 可驅(qū)動(dòng) 2 個(gè)電機(jī) , OUTOUT2 和 OUT OUT4 之間分別接 2 個(gè)電動(dòng)機(jī)。根據(jù)表 1，可改為表 2，如下所示 表 2 輸入 功能 PWM為高 M0=1。無(wú)有效復(fù)位的器件上電會(huì)使 MCU 從一個(gè)不確定的 地址開(kāi)始執(zhí)行程序。如果使用了RC電路，要確保 VDD的上升時(shí)間小于 1ms，振蕩器的起振時(shí)間小于 10ms。閃爍控制寄存器 FlashOnOff 地址 0CH 復(fù)位值 0111B/0111B 高 4 位表示閃爍時(shí)亮的時(shí)間。 程序框圖 定時(shí)器中斷程序框圖 開(kāi) 始向 P C A 計(jì) 數(shù) 器 送 入數(shù) ， 調(diào) 節(jié) 占 空 比定 時(shí) 器 0 重 裝定 時(shí) 器 中 斷 程 序 流 程 圖中 斷 返 回 圖 16 本文僅供參考 15 鍵盤和顯示模塊流程圖 開(kāi) 始程 序 流 程 圖讀 取 鍵 盤 值 k e y正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn)K e y = = 1 0 。當(dāng)盤子隨著電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電開(kāi)光交替導(dǎo)通與截止，光電開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率除以縫的數(shù)目即是電機(jī)的轉(zhuǎn)速。讀 取 鍵 盤 值 k e y轉(zhuǎn) 速 。 。 [5] 7 操作說(shuō)明 把計(jì)算機(jī)的串口通過(guò)串口線和單片機(jī)的串口連在一起，上電，把調(diào)速程序下載到單片機(jī)中，然后復(fù)位單片機(jī)，運(yùn)行程序，按照方案 1 操作，按鍵盤的 10， 11， 12 號(hào)鍵控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)和停止，然后按 0 到 9 輸入轉(zhuǎn)速值，控制占空比的變化來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 圖 19 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)速盤 本文僅供參考 17 電路設(shè)計(jì)如圖 20 所示： 圖 20 其中放大的光電開(kāi)關(guān)電路部分如圖 21 圖 21 可以看出，左邊方框就是光電開(kāi)關(guān)，右邊是施密特觸發(fā)器，進(jìn)行波形整形，把波形變規(guī)則。 6 設(shè)計(jì)方案 2 這是個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)如下圖，給定速度，通過(guò)反饋檢測(cè)速度，比較調(diào)節(jié)， 自動(dòng)根據(jù) PID 算法改變占空比使輸出在給定的速度值上穩(wěn)定，所以對(duì)電路和程序要做一定的改動(dòng)。 FlashOnOff的 1 個(gè)單位相當(dāng)于 150 250ms 亮和滅的時(shí)間范圍為 1 16 0000B 相當(dāng) 1 個(gè)時(shí)間單位所有象素的閃爍頻率和占空比相同。這里選擇定時(shí)器 0。器件通電后， RST 腳上的高電平除了要保持有效上電復(fù)位所需的 2個(gè)機(jī)器周期外，還要保持一段時(shí)間，以便振蕩器能穩(wěn)定起振（低頻振蕩器需要幾個(gè)毫秒）。M1=1 反轉(zhuǎn) M0=M1 快速停止 PWM為低 M0,M1無(wú)論為何種狀態(tài) 不轉(zhuǎn) 其他電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)程序下載電路 本文僅供參考 11 圖 11 單片機(jī)程序下載電路 通過(guò) MAX232ACPE芯片把計(jì)算機(jī)發(fā)送的 232電平轉(zhuǎn)換為 TTL電平 電源電路 圖 12 電源電路 MC7805 把 10v 轉(zhuǎn)換成 5v 供單片機(jī)使用，給單片機(jī)供電 復(fù)位電路 上電復(fù)位 器件的復(fù)位輸入是 RST 腳。 L298 的邏輯功能如表 1所示。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 采用 L298驅(qū)動(dòng)器，接受單片機(jī)的輸入信號(hào)并放大，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 ZLG7290模塊簡(jiǎn)介 特點(diǎn) 1 I2C 串行接口提供鍵盤中斷信號(hào)方便與處理器接口 2 可驅(qū)動(dòng) 8 位共陰數(shù)碼管或 64 只獨(dú)立 LED 和 64 個(gè)按鍵 3 可控掃描位數(shù)可 控任一數(shù)碼管閃爍 4 提供數(shù)據(jù)譯碼和循環(huán)移位段尋址等控制 5 8 個(gè)功能鍵可檢測(cè)任一鍵的連擊次數(shù) 6 無(wú)需外接元件即直接驅(qū) LED 可擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電流和驅(qū)動(dòng)電壓 7 提供工業(yè)級(jí)器件多種封裝形式 PDIP24 SO24。用做定本文僅供參考 5 時(shí)器功能時(shí)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，寄存器加 1。 另外，要使能 PWM 模式，模塊 CCAPMn寄存器的 PWM和 ECOM位必須置位。輸出頻率取決于定時(shí)器的時(shí)鐘源。并行編程方式提供了高速的分組編程（頁(yè)編程）方式，可節(jié)省編程花費(fèi)和推向市場(chǎng)的時(shí)間。芯片內(nèi)部含有 flash和 RAM，無(wú)須擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，使用方便。設(shè)電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=f(u), u=α E,由這兩個(gè)關(guān)系式可以推導(dǎo)出 α =G(n)，當(dāng)從鍵盤輸入轉(zhuǎn)速時(shí)就可以由α =G(n)解出對(duì)應(yīng)占空比的值，就可以向單片機(jī)的 PWM寄存器中送入 256*α的值，這樣就從單片機(jī)的 PWM模塊中輸出了占空比為α的 PWM 波，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為給定值。 3 直流電機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)的硬件組成 該直流電動(dòng)機(jī) PWM 調(diào)速系統(tǒng)由上位機(jī)（ PC 機(jī)） 、單片機(jī) P89V51RD功率集成電路芯片 L298 和直流電動(dòng)機(jī)組成，如圖 3 所示。 根據(jù)以上原理，本系統(tǒng)采用鍵盤輸入轉(zhuǎn)速給定，按照 PID算法自動(dòng)調(diào)節(jié)占空
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