基于mcs-196單片機(jī)的小容量直流電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)22807-免費(fèi)閱讀
【正文】 直流電源通過(guò)三相不可控整流橋獲得，然后通過(guò)PWM波控制的功率H橋施加給直流電動(dòng)機(jī)。主頻可以工作到20MHz，內(nèi)部為2分頻電路，指令執(zhí)行速度快，低功耗方式。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)方法本系統(tǒng)采用M/T法測(cè)速，原理如圖9所示，在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間（秒）內(nèi)，對(duì)光電碼盤輸出的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且同時(shí)對(duì)在稍大于規(guī)定時(shí)間的某一時(shí)間內(nèi)，對(duì)高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)（其中的開(kāi)始和結(jié)束都應(yīng)當(dāng)正好是光電碼盤脈沖的上跳沿，以保證檢測(cè)的精度）.。為了避免直通短路且保證各個(gè)開(kāi)關(guān)管動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和同步性，兩組控制信號(hào)理論上要求互為倒相，而實(shí)際必須相差一個(gè)足夠長(zhǎng)的死區(qū)時(shí)間，即保證在某一功率器件導(dǎo)通的同時(shí)，是橋臂的功率器件可靠的截止，防止同一橋臂直通短路。單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)經(jīng)光電耦合器PC817后，輸出至IR2111輸入端，此處的光電耦合器對(duì)PWM信號(hào)起到隔離、電平轉(zhuǎn)換和功率放大的作用。IR2111的懸浮自舉技術(shù)是指，不管功率開(kāi)關(guān)器件源極電壓多少，通過(guò)自舉電容和自舉二極管的工作，總能保證待驅(qū)動(dòng)功率器件的柵極與源極之間的電壓為10—20V，即能驅(qū)動(dòng)該功率器件正常工作。開(kāi)關(guān)Q1與Q4由控制邏輯來(lái)同步工作，在開(kāi)關(guān)Q1與Q4閉合期間，控制邏輯使另一對(duì)開(kāi)關(guān)Q2與Q3處于斷開(kāi)狀態(tài)。由表達(dá)式可知平均電壓由PWM波的占空比及電源電壓決定，保持開(kāi)關(guān)頻率恒定，改變占空比就能改變相應(yīng)的平均電壓，從而實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速[2]。分析了速度環(huán)、電流環(huán)以及H橋在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的作用。2調(diào)速原理 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速原理直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，調(diào)速方法簡(jiǎn)單，宜于在廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在日常生活和工農(nóng)業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。 圖1 簡(jiǎn)單直流PWM控制電路 圖2 電壓及電流波形3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)原理框圖圖3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)是基于80C196KC單片機(jī)的H橋PWM波電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制的調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如圖3所示，反饋電流由霍爾電流傳感器采集，經(jīng)過(guò)濾波放大電路（模數(shù)轉(zhuǎn)換利用單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)器轉(zhuǎn)換）直接送入單片機(jī)處理；轉(zhuǎn)速由光電碼盤測(cè)量，光電碼盤在工作時(shí)輸出脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離、整形電路形成方波，然后直接送入單片機(jī)，由單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。反之，當(dāng)開(kāi)關(guān)Q2與Q3閉合時(shí)，開(kāi)關(guān)Q1和Q4斷開(kāi)，此時(shí)，負(fù)載電流從電源由流向，負(fù)載端點(diǎn)相對(duì)于是正電位，電機(jī)兩端承受反向電壓。IR2111內(nèi)置的自舉工作單元本質(zhì)上是電荷泵電路，電荷泵電路的自舉原理如圖5所示，電容C的a端通過(guò)二極管D接，電容C的b端接幅值的方波。信號(hào)通過(guò)IR2111芯片，在Ho和Lo端輸出一組具有一定死區(qū)時(shí)間的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻后用于控制H橋同一橋臂的兩只功率MOSFET管，且Ho驅(qū)動(dòng)上橋臂Q1，Lo驅(qū)動(dòng)下橋臂Q2。IR2111內(nèi)部通過(guò)邏輯門器件實(shí)現(xiàn) 了死區(qū)時(shí)間的延遲，即由IR2111高端和低端輸出的波形如圖7所示。于是可以求出轉(zhuǎn)速為： （5）在式（4）中，為光電碼盤轉(zhuǎn)一周發(fā)出的脈沖數(shù)；為高頻時(shí)鐘脈沖的頻率。CPU的算術(shù)邏輯單元不采用常規(guī)累加器結(jié)構(gòu)，改用了寄存器寄存器的結(jié)構(gòu)，CPU直接面向256字節(jié)的寄存器，消除了一般CPU結(jié)構(gòu)存在的累加器的瓶頸效應(yīng)，提高了操作速度和
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