【正文】 18 濾波電容選擇： RLC=(3～ 5) 一般選幾十至幾千微法的電解電容，耐壓 U （ 3）實際計算過程 7812 正常工作，必須保證輸入與輸出之間維持大于 2V 的壓降，因此7812 輸入端直流電壓必須保證 14V 以上。 同時需要加四個二極管在電機的兩端，防止電機反轉(zhuǎn)的時候產(chǎn)生強大的沖擊電流燒壞電機 [89]。 5， 7， 10， 12 腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉(zhuǎn)。 1腳和 15 腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。 4腳 VS接電源電壓， VS電 壓范圍 VIH為＋ ～ 46V。所以我們需要使用 恒壓恒流橋式 2A 驅(qū)動芯片 L298N 來驅(qū)動電機。集成穩(wěn)壓電源事實上是串聯(lián)穩(wěn)壓電源的集成化。它一般適用于負載電流變化較小的場合。二者的工作原理有所不同。 圖 25 整流電路 （ 3）濾波電路：各濾波電路 C滿足 RLC=（ 3~5） T/2，式中 T為輸入交流信號周期， RL為整流濾波電路的等效負載電阻。再經(jīng)濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓 U1。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/P1=n，式中 n是變壓器的效率。 最小系統(tǒng)如圖： 12 圖 23 最小系統(tǒng) 電源電路設計 直流穩(wěn)壓電源的基本原理：直流穩(wěn)壓電源一般有電源變壓器 T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。合適頻率的晶振對于 選頻信號強度準確度都有好處，本次設計選取 無源晶振接入 XTAL1 和 XTAL2引腳。但是告訴對系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運行環(huán)境苛刻。所以本次設計選用手動復位。復位電路通常分為兩種：上電復位和手動復位。根據(jù)不同場合的要求，這款單片機提供了多種封裝，本次設計根據(jù)最小系統(tǒng)有時需要更換單片機的具體情況，使用雙列直插 DIP40的封裝。不斷發(fā)展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。片內(nèi)資源有 4 組 I/O 控制端口、 3 個定時器、 8 個中斷、軟件設置低能耗模式、看門狗和斷電保護。 AT89S52 片內(nèi)集成 256 字節(jié)程序運行空間、 8K 字節(jié) Flash 存儲空間，支持最大 64K 外部存儲擴展。設計結(jié)構后，利用自身優(yōu)勢技術 —— （掉電不丟數(shù)據(jù)）閃存生產(chǎn)技術對舊技術進行改進和擴展，同時使用新的半導體生產(chǎn)工藝，最終得到成型產(chǎn)品。 設計部分分析： 單片機 AT89S52 AT89S52 8位單片機是 MSC51174。 總體設計方案的硬件部分詳細框圖如圖 21所示： A T 8 9S 5 2輸 入 模 塊顯 示 模 塊驅(qū) 動 模 塊 直 流 電 機電 源 模 塊圖 21 系統(tǒng)硬件框圖 單片機最小系統(tǒng)的設計 單片機最小系統(tǒng) ： 所謂最小系統(tǒng)就是指由單片機和一些基本的外圍電路所組成的一個可以工作的單片機系統(tǒng)。 方案 二 ：采用定時器作為脈寬控制的定時方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個 us，綜合考慮我們采用方案二 [67]。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；并且在采用單片機產(chǎn)生 PWM 脈沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。 由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。 方案二：單極性工作制。 PWM 調(diào)速工作方式 方案一：雙極性工作制。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、機械結(jié)構易損壞、壽命較短、可靠性不高。更主要的問題在于一般電動機的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現(xiàn)很困難。 8 調(diào)速控制模塊 方案選擇 方案一：采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調(diào)整電動機的分壓，從而達到調(diào)速的目的。通過 輸入高電平信號 輸入低電平與 。實驗證明，脈沖頻率在 15Hz30Hz 時效果最佳。脈沖頻率對電動機轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負載能力差脈沖頻率低則反之?？刂瞥绦驊糜陔姍C的加減速 。當按動啟動按鈕后，根據(jù) 電平 實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn) ， 高 電平 時實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn) 。軟件采用 定時中斷 進行設計。 （ 3）由于單片機的驅(qū)動能力不強，驅(qū)動直流電機需要很強的電流所以必須有外圍的驅(qū)動電路，因此本設計采用 L298芯片 放大單片機微弱的電流。 （ 1）鍵盤識別：通過 P1口的低電平輸入識別不同的按鍵。重點介紹了基于 AT89S52單片機的用軟件產(chǎn)生 PWM信號的途徑，并介紹了一種獨特的通過軟件 定時中斷 實現(xiàn) PWM信號占空比調(diào)節(jié)的方法。由于系統(tǒng)性價比高 ,結(jié)構簡單 ,具有實用價值和推廣價值。系統(tǒng)采用 L298N芯片 作為 PWM 驅(qū) 7 動直流電動機的供電主回路。本文所介紹的系統(tǒng)就是一個采用典型的開環(huán)調(diào)速原理組成的單片機PWM 調(diào)速系統(tǒng) [45]。 由于單片機性能優(yōu)越 ， 具有較佳的性能價格比 ， 所以單片機在工業(yè)過程及設備控制中得到日益廣泛的應用。 電動機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)自動控制 ， 是電氣傳動發(fā)展的主要方向之一 。在設計中，采用 PWM 技術對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精確調(diào)速的目的 。 5 (3) 將所學的知識理論和實踐想結(jié)合，為以后再此基礎上結(jié)合相關領域設計智能化產(chǎn)品和改進某些產(chǎn)品性能具有很好的實踐意義。另外 , 目前高等院校的電力拖動自動控制系統(tǒng)的實驗教學 , 還采用全模擬式的實驗設備 , 尚無適合于教學的全數(shù)字式直流調(diào)速實驗裝置 , 有待于開發(fā)。變電壓調(diào)速是直流調(diào)速的主要方法 , 常用晶閘管可控整流器做可控直流電源。直流調(diào)速系統(tǒng)在不斷發(fā)展 , 尤其是近年來 , 國內(nèi)外各廠家競相推出全數(shù)字直流調(diào)速裝置 , 使得直流調(diào)速系統(tǒng)在理論和實踐方面都邁上了一個新的臺階。 論文研究的目的與意義 目的 對基于 MCS51 系列單片機實現(xiàn)直流電機調(diào)速系統(tǒng)進行研究和設計，能夠在不同的按鈕作用下分別實現(xiàn)直流電機的停止、加速、減速、 正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn) 控制；能夠?qū)崿F(xiàn)基于 MCS51 系列單片機的直流電機 PWM 的調(diào)速設計。為了實現(xiàn)產(chǎn)品的便攜性、低成品以及對電源的限制，小型直流電機應用相當廣泛。根據(jù)不同的 加、 減速按鈕，調(diào)整 占空比 ，從而可以控制 ，進而控制電壓的大小 來決定 直流電機 轉(zhuǎn)速 。如圖 212所示，單片機上電后，系統(tǒng)進入準備狀態(tài)。若不相等，則繼續(xù)輸出控制脈 沖， 4 直到計數(shù)值與給定值相等，使電機斷電。計數(shù)法的基本思想是：當單位延時個數(shù) M 求出之后，將其作為給定值存放在某存儲單元中。然后，再斷電 M 個單位時間，所以 M = 20/tt 。 控制程序設計 控制程序的設計有兩種方法：軟件延時法和計數(shù)法。在應用中，應根據(jù)具體的機型給出相應的值。如果單片機的時鐘頻率為 f ，定時器／計數(shù)器為 N 位，則定時器初值與定時時間的關系為： 1 6( 2 ) 10n NtT f?? ? ? ? (公式 13) 式中， T? —— 定時器定時初值； N —— 一個機器周期的時鐘數(shù)。由于 PWM信號軟件實現(xiàn)的核心是單片機內(nèi)部的定時器，而不同單片機的定時器具有不同的特點，即使是同一臺單片機由于選用的晶振不同，選擇的定時器工作方式不同，其定時器的定時初值與定時時間的關系也不同。 MCS一 51系列典型產(chǎn)品 AT89S52具有兩個定時器 0T 和1T 。硬件方法的實現(xiàn)已有很多文章介紹，這里不做贅述。嚴格地講，平均速度 dV 與占空比 D =1t /T 并不是嚴格的線性關系，在一般的應用中，可以將其近似地看成線性關系 [3]。 D =1t /T －－占空比。設電機始終接通電源時，電機轉(zhuǎn)速最大為maxV ,設占空比為 D =1t /T ，則電機的平均速度為 : dV = maxV *D （ 公式 12） 式中， dV —— 電機的平均速度 。在脈沖作用下，當電機通電時，速度增加；電機斷電時，速度逐漸減少。通過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。 PWM可以應用在許多方面，如電機調(diào)速、溫度控制、壓力控制等。改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速 2 系統(tǒng)等。當我們平滑調(diào)節(jié)他勵直流電機電樞兩端電壓時，可實現(xiàn)電機的無級調(diào)速。理想空載轉(zhuǎn)速 n 隨電樞電壓升降而發(fā)生相應的升降變化。對于他勵直流電機來說，當改變電樞電壓時 NU ，分析人為機械特性方程式，得到人為特性曲線 [12]。但由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機磁飽和的限制，電動機的勵磁電流 fI ,和磁通量 ? 只能在低于其額定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。 分析 (1)式可得．當分別改變 NU 、 N? 和 adR 時，可以得到不同的轉(zhuǎn)速 n ，從而實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。不同勵磁方式的直流電機機械特性曲線有所不同。 關鍵詞：單片機 最小 系統(tǒng) ； PWM； 直流電機調(diào)速 The Design of DC Motor Speed Control System Based on The SCM ABSTRACT This paper introduces a kind of method of DC —motor speed modification based on PWM theory by the some relative knowledge upon the DC—motor timing， the basic theory and the way to it emphasizes on the way for carrying out PW M signals based on MCS一 paper still provides a method for modifying the speed of DC—motor by way of taking count of data and time delay by offers a sort of efficient method for the DC motor speed—controlling system. DC Motor Speed Control has excellent characteristics, speed smooth and easy, and speed a wide range of Shock, able to withstand the impact of frequent load can be achieved without frequent faststarting, braking and reverse。 電動機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)自動控制 ， 是電氣傳動發(fā)展的主要方向之一 。對于直流電機速度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑。 學校代碼： 11059 學 號： 0605073043 畢 業(yè) 論 文 （設計） BACHELOR DISSERTATION 論文題目 基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計 學位類別 工學 學士 學科專業(yè) 自 動 化 作者姓名 導師姓名 完成時間 2021年 5月 20 日 基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)的設計 中 文 摘 要 本文介紹了 基于單片機 的直流電機 PWM調(diào)速 的基本方法，直流電機調(diào)速的相關知識 以 及 PWM調(diào) 速 的基本原理和實現(xiàn)方法。重點介紹了基于 MCS一 51單片機的用軟件產(chǎn)生 PWM信號 以及 信號占空比調(diào)節(jié)的方法。 直流電動機具有優(yōu)良的調(diào)速特性 ,調(diào)速平滑 ， 方便 ， 調(diào)速范圍廣 ， 過載能力大 ， 能承受頻繁的沖擊負載 ， 可實現(xiàn)頻繁的