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(存儲(chǔ)版)
【正文】 數(shù)據(jù)吞吐能力。在數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，光點(diǎn)碼盤(pán)輸出的脈沖經(jīng)過(guò)隔離，整形后送入單片機(jī)；霍爾電流傳感器測(cè)得的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波，放大電路后送入單片機(jī)的十位A/D轉(zhuǎn)換器。 系統(tǒng)整體硬件電路圖12 系統(tǒng)整體硬件電路本次設(shè)計(jì)中，基于80C196KC的PWM波的雙閉環(huán)直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的整體硬件電路如圖12所示，由單片機(jī)部分、H橋前置驅(qū)動(dòng)、三相不可控整流橋、MOSFET功率H橋、以及電流反饋電路和轉(zhuǎn)速反饋電路構(gòu)成。施密特觸發(fā)器的電壓為5V，保證觸發(fā)器的正常工作，且使輸出的方波高電平適合單片機(jī)的輸入要求[4]，施密特出發(fā)器的上限轉(zhuǎn)換電平為： （6）下限轉(zhuǎn)換電平為： （7）輸入電壓上升和下降傳輸特性形成滯環(huán)，回差電壓為： （8） 單片機(jī)硬件電路圖11 單片機(jī)硬件電路80C196KC是INTEL公司推出的CHMOS型16位單片機(jī)，性能較MCS51系列單片機(jī)很大的提高。TL321輸出的電壓不大于5V，然后再將這個(gè)電壓送入單片機(jī)內(nèi)部的10位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理,得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。這種理論上要求兩組控制信號(hào)完全互補(bǔ)，但是由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)器件都存在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間，絕對(duì)的互補(bǔ)控制邏輯會(huì)導(dǎo)致上下橋臂直通短路。型號(hào)為UF4007快恢復(fù)二極管，R3和R4為柵極驅(qū)動(dòng)電阻。IR2111內(nèi)置自舉工作單元，柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍寬，單通道施密特邏輯輸入，輸入與TTL和CMOS電平兼容，高端輸出與輸入同相，低端輸出經(jīng)死區(qū)時(shí)間調(diào)整后與輸入反向，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)同一橋臂上的兩只功率MOSFET。H橋工作原理： 當(dāng)開(kāi)關(guān)Q1與Q4閉合時(shí)，負(fù)載電流從電源由流向，此時(shí)負(fù)載端點(diǎn)相對(duì)于點(diǎn)就是正電位，電機(jī)兩端承受正向電壓。2．2直流PWM調(diào)速基本原理直流電機(jī)PWM調(diào)速的基本原理如圖1，可控開(kāi)關(guān)S以固定的周期重復(fù)地接通和斷開(kāi)，當(dāng)開(kāi)關(guān)s接通時(shí)，直流供電電源U通過(guò)開(kāi)關(guān)S施加到直流電機(jī)的兩端電機(jī)在電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)電樞電感儲(chǔ)存能量，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，供電電源停止向電動(dòng)機(jī)提供能量，但此時(shí)電樞電感所儲(chǔ)存的能量將通過(guò)二極管VD使電機(jī)電樞電流繼續(xù)維持，電樞電流仍然產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使得電機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，開(kāi)關(guān)S重復(fù)動(dòng)作時(shí)，在電機(jī)電樞兩端就形成了一系列的電壓脈沖波形，如圖2所示；電機(jī)電樞電壓的平均值的理論計(jì)算式為 （2）式（2）中：為占空比，即導(dǎo)通時(shí)間與脈沖周期之比。本次設(shè)計(jì)的是基于80C196KC單片機(jī)的H橋PWM控制的電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成了整體方案設(shè)計(jì)，以及控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，本文將介紹80C196KC單片機(jī)控的H橋PWM的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)各個(gè)部分的硬件電路功能實(shí)現(xiàn)作詳細(xì)說(shuō)明。直流電動(dòng)機(jī)各參數(shù)之間的關(guān)系式為： ( 1 )式（1）中 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； 電樞供電電壓； 電樞電流； 電樞回路總電阻； 電機(jī)氣隙磁通；由電機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電勢(shì)系數(shù)。單片機(jī)作為中央處理器，輸出PWM信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)光隔離、前置放大，驅(qū)動(dòng)由功率MOSFET組成的H橋，從面實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速；通過(guò)程序所設(shè)定的算法，對(duì)反饋的電流
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