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基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统的研究

基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统的研究
基于MSP430单片机的直流电机PWM调速系统的研究

文章编号:167121742(2003)022*******基于MSP430单片机的直流电机

PW M 调速系统的研究

王鹏飞1, 王保强2

(1.西南交通大学,四川成都610031;2.成都信息工程学院,四川成都610041)

摘要:阐述了MSP430指令集和编译软件的特点,介绍一种基于MSP430单片机实现的直流电机的调速系统。

该系统采用MSP430的T imer A 模式,产生PW M 输出以生成控制信号,能够理想的实现直流电机的PW M 控制,并给

出部分软硬件设计。

关 键 词:脉宽调制;MSP430;直流电机

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A

1 引言

直流电机由于具有速度控制容易,启、制动性能良好,且在宽范围内平滑调速等特点而在冶金、机械制造、轻工等工业部门中得到广泛应用。直流电动机转速的控制方法可分为两类,即励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制法控制磁通,其控制功率虽然小,但低速时受到磁饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制;而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差。所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。调节电阻R 即可改变端电压,达到调速目的。但这种传统的调压调速方法效率低。

随着电力电子技术的进步,发展了许多新的电枢电压控制方法,其中PW M (脉宽调制)是常用的一种调速方法。其基本原理是用改变电机电枢(定子)电压的接通和断开的时间比(占空比)来控制马达的速度,在脉宽调速系统中,当电机通电时,其速度增加;电机断电时,其速度减低。只要按照—定的规律改变通、断电的时间,即可使电机的速度达到并保持一稳定值。最近几年来,随着微电子技术和计算机技术的发展及单片机的广泛应用,使调速装置向集成化、小型化和智能化方向发展。在单片机控制的脉宽调速系统中,占空比D 的产生可以由定时器或延时软件来产生。MSP430单片机的定时器可以产生PW M 方波输出,将它用于直流电机的脉宽调速系统是个很好的方案。

2 MSP430简介

德州仪器公司的MSP430系列单片机是一种超低功耗微处理器,具有如下特点:(1)功耗低,典型功耗是:

2.2V 时钟频率1MH z 时,活动模式为200μA ,关闭模式时仅为0.1μA ,且具有5种节能工作方式。(2)高效16位

RISC 2CPU ,27条指令,8MH z 时钟频率时,指令周期时间125ns ,绝大多数指令一个时钟周期完成;32kH z 时钟频率时,16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MH z 时钟频率时的执行速度。(3)低电压供电、宽工作电压范围:1.8V ~3.6V 。(4)灵活的时钟系统(两个外部时钟和一个内部时钟)。(5)低时钟频率可实现高速

通信。(6)具有串行在线编程能力。(7)强大的中断功能。(8)唤醒时间短,从低功耗模式下唤醒仅需6

μs 。(9)ES D 保护,抗干扰力强。基于以上特点,该系列单片机在便携式仪表、智能传感器、实用检测仪器、电机控制、家庭自动化等领域的应用较为普遍。

MSP430的16位定时器中断可用于事件计数,时序发生,PW M 等,是应用于工业控制的理想配置。如纹波计数器、数字化电机、控制电表和手持式仪表等。DC O 为单片机系统提供一个内部时钟源并具有锁相环,当

收稿日期:2002207226;修订日期:2002210208

第18卷第2期

2003年6月

成 都 信 息 工 程 学 院 学 报JOURNA L OF CHE NG DU UNIVERSITY OF INFORM ATION TECH NO LOGY V ol.18N o.2Jun.2003

XT A LT2没有提供时,系统依靠DC O 运行,整个时钟配置可以通过DC OCT L 、BCSCT L1、BCSCT L2和SR 等控制寄存器中相应的位来选择和控制以满足用户对系统的要求。不同型号单片机的存储器容量和外围模块各不相同,使用者可以根据需要具体选择适应工业级应用环境,它的运行环境温度范围为-40~+85℃,所设计的产品适合运行于工业环境下。

3 硬件设计

基于MSP430系列单片机的上述特点,

我们设计一种如图1所示的直流电机PW M 调速系统。该系统充分利用了MSP430系列单片机的工业级特点和16位定时器T imer A 模式,实现直流电机的PW M 调速。

图1 直流电机PW M 控制电路原理图

图1中电路所示,系统主要由MSP430单片机、直流电机、低漏电调整器TPS77133、驱动及保护电路组成。其中,MSP430单片机是整个调速系统的核心。下面分别阐述它们的工作原理。

在MSP430单片机为核心的控制系统中,当P2.0、P2.1任何一个输入处于逻辑低状态时,电路轮流检测两个输入按键并且增加或减少T imer A 捕获Π比较寄存器CCR1,软件检查寄存器的值以确保它不超过寄存器所保持的最大值和最小值,因此可防止翻转。T imer A 作为S MC LK 时钟源被设置为上升模式,输出模式7且输出单元1,可以在P1.2ΠT A1产生PW M 方波输出。CCR0值置为255以定义T imer A 可计数到256(8位),改变CCR1的值可以改变T imer A 产生的PW M 信号的占空比。PW M 信号用于G T8J101。

DC O 置于5MH z 可产生20KH z 的PW M 信号,因此允许电机运行而不会产生任何可听到的PW M 噪声。注意在图1中,电路没有连接到MSP430的晶振。数控震荡器(DC O )的频率随着温度和电压变化,PW M 信号频率是基于DC O 的频率,因此它也随着变化。而占空比是一设定好的比值,和频率无关,所以PW M 信号的导通与关断时间成比例的变化。因此,甚至当DC O 频率改变时,电机的平均电压也不变。如果需要一固定的PW M 频率,可在电路中加晶振。

IG BT 元件G T8J101起驱动放大的作用,作用于直流电机,随着占空比的变化,电机的平均电压也变化。正是这平均电压的变化来控制电机的转速,电机转速能从0到最大值分256级调速。

本电路采用TPS77133给MSP430提供VCC 电源,同时也给复位信号供电以控制MSP430的复位端。TPS77133是一集成了上电复位和PG 功能的低漏电调整器,当E N 为低电平时,它处于使能状态;当E N 为高电平时,它被关断。该芯片可用做电压管理,当微处理器处于上电或欠电状态时,它的RESET 输出能启动复位MSP430。

在直流电机两端接反向二极管起到保护作用。P2.1、P2.2各接一个5.1K 的上拉电阻,以增强抗干扰能力。光藕T LP521将控制电路与主电路隔离开,防止主电路对单片机造成冲击,确保单片机的正常工作。

601成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 第18卷

4 软件设计

4.1 MSP430指令集和编译软件的特点

MSP430的内核CPU 结构是按照精简指令集和高透明指令的宗旨来设计的,使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的高效率的仿真指令。仿真指令使用内核指令及芯片额外配置的常数发生器CG 1、CG 2。MSP430指令的寻址方式包括立即寻址、索引寻址、符号寻址和绝对寻址。这4种方式均可用于源操作数,而索引符号和绝对寻址方式只可用于目的操作数。源操作数的指令集需占用代码存储器中的1~3个字。CPU 中包含的16个寄存器用于缩短指令执行时间,可以在一个时钟周期内完成寄存器与寄存器间的操作。其中4个寄存器用作特殊用途:一个程序计数器,一个堆栈指针,一个状态寄存器和一个常数发生器。其余寄存器都可以用作通用寄存器。采用寄存器-寄存器结构的指令体系,提供一种非常强大的汇编语言。

MSP430系列单片机可以利用I AR 公司的W ORK BE NCH 和C 2SPY 编译,直接下载至片内F LASH 内存脱机运行,整个用户界面友好,调试过程中可以在上层软件中看到各寄存器的内容,并在线修改,支持单步运行,在线观察定义的各个变量实时值,采用把所有相关文件放入一个项目中的组织方式,编译运行时软件会自动将文件按内在联系自动组合在一起,支持汇编和C 语言的编程。追求效率的用户可自由选择只有27条精简指令的汇编语言直接实现对寄存器的控制,一般的用户可以选择C 编程,I AR 的C 具有如下特点:(1)与ANSI 的规格一致;(2)有可应用于嵌入式系统的标准函数库,具有可选用的源代码;(3)IEEE 兼容的浮点算法;(4)用户代码可与汇编子程序连接;(5)快速编译性能,代码的优化,灵活的变量分配和可移植性能,易于理解的出错和警告信息。这些都将大大缩短开发周期,降低开发难度。可以说MSP430的软件使用是相当简洁、方便、高效的。

4.2 整个系统的软件设计思想

在单片机控制系统中,PW M 输出信号的值(占空比)是决定电机转速的关键。单片机靠识别输入的“V +”和“V -”信号来控制PW M 输出信号的值,电机转速从零到最大值分256级调速。每按下一次“V +”键,PW M 值递加一次,直至最大转速;每按下一次“V -”键,PW M 值递减一次,直至转速为零。整个程序由主程序、初始化子程序、延时子程序等组成。

4.3 程序设计

整个程序设计采用MSP430系列的汇编语言设计,下面给出主程序流程图和部分程序。主程序主要用来完成PW M 输出值的控制,通过依次查询P2.0和P2.1两输入口的状态来控制PW M 值的增减,当PW M 值为零(电机转速为零)或调速至256级(电机转速为最大值)时,程序返回到主程序。否则执行PW M -或PW M +指令,控制PW M 输出值。

4.3.1 主程序流程图

主程序流程图如图2所示。

4.3.2 初始化程序

初始化程序完成设置看门狗为停止,设置DC O 为高频,设置P1.2ΠT A1为PW M 输出,设置P2.0、P2.1为输入,设置T imer A 为上升模式、输出模式为7等功能。

33333333333333333333333333333333333333333333333 Init -Sys ;M odules and C ontrols Registers set 2up subroutine

33333333333333333333333333333333333333333333333StopW DT

m ov #W DTPW +W DTH O LD ,&W DTCT L ;Stop Watchdog T imer SetupBC m ov.b #XT OFF +RSE L2+RSE L1+RSE L0,&BCSCT L1;RSE L =7

701第2期 王鹏飞等:基于MSP430单片机的直流电机PW M 调速系统的研究

m ov.b

#0ffh ,&DC OCT L ;DC O selected for highest freq SetupP1m ov.b

#0,&P1OUT ;P1OUT reset bis.b

#PW M -OUT ,&P1SE L ;P1.2ΠT A1for PW M OUT bis.b

#0ffh ,P1DIR ;P1.2output for PW M OUT and remaining unused SetupP2m ov.b

#03ch ,&P2DIR ;P2.0,P2.1as inputs ,P2.2to P2.5outputs (unused )m ov

#Period ,&CCR0;Set Period length for PW M output m ov

#0,&CCR1;Initial PW M value for output m ov

#OUT M OD -7,&CCT L1;Set output m ode 7for T A1SetupT A m ov

#T ASSE L1+MC0,&T ACT L ;Set T imerA Up m ode ,S MC LK as T AC LK m ov

#0,Duty -cycle ;reset Duty -cycle bu ffer

ret ;Return from subroutine 4.3.3 减速控制部分程序

减速控制部分程序实现识别P2.1输入的减速信号,PW M 值减小,降低电机的转速。

Mainloop bit.b

#BIT0,&P2I N ;check if ‘V -’button pressed jz Next1

……Next1cm p #0,Duty -cycle

;check if PW M =0jz Mainloop

;repeat loop dec Duty -cycle

;decrement the PW M by one step jm p SendPW M

……SendPW M m ov Duty -cycle ,&CCR1

;Send value to PW M output call #Delay

;insert a small delay between key polling jm p Mainloop ;repeat

loop

图2 主程序流程图

8

01成 都 信 息 工 程 学 院 学 报 第18卷

5 测试与性能评估

系统在试验的过程中,采用软件实现了占空比可调,如图3所示为占空比为50%的PW M 波形图,波形稳定可靠,试验中能灵活改变占空比,电机的转速可从零到最大值分为256级调速,具有很宽的调速范围。430单片机

的指令周期仅为125ns ,工作速度快,通过实时计算来产生PW M 波,算法灵活。采用软件实现小到5

μs 的死区时间,可以灵活的调整死区时间。公式如下:

 t dead =T timer ×d

式中t dead 为死区时间,T timer 为定时器的时钟周期,d 为捕获Π比较寄存器的差值。

常采用的生成PW M 波方法有3种:一是完全由模拟电路生成;二是由数字电路生成;三是由专用集成芯片生成。模拟方法电路复杂,硬件太多,抗干扰性能差,有温漂现象,系统可靠性低;数字方法按照不同的数字模型用计算机算出各切换点,将其存入内存,然后通过查表及必要的计算产生PW M 波,该方法调频范围不宽。输出的PW M 波1Π4轴不对称,会产生偶次谐波,低频区尤其严重;由专用集成芯片生成PW M 波的技术近年来被广泛采用,常用的有

HEF4752,S LE4520,M A818,M A828,M A838和MITE L 公司研制的三相、单相PW M 产生器S A828,S A838系列芯片。它们多与微处理器连接,完成外围控制功能,但在系统构成上仍然较复杂,成本高。与上述方法相比,本系统的优点是显而易见的。

MSP430单片机是一种新型的单片机,具有超低功耗和适应工业应用的特点,用美国TI 公司生产的MSP430系列单片机设计的直流电机的PW M 调速系统结构简单,易于维护,性能价格比高,因而具有实用价值。

图3 单片机输出PW M 波形图

参考文献:

[1] 胡大可.MSP430系列F LASH 型超低功耗16位单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

[2] 左玉兰,马宗龙.直流电机调速系统的单片机控制[J ].集成电路应用,1999,(4).

[3] 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999.

PWM speed regulation of DC motor using timer

A of MSP 430microcontroller

W ANG Peng 2fei 1, W ANG Bao 2qiang

2(1.S outhwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,China ;2.Chengdu University of In formation T echnology ,Chengdu 610041,

China )Abstract :The features of the MSP430instructions and com piler are described.A kind of speed regulation of the DC m otor us 2ing the MSP430microcontroller is introduced.It can produce the PW M waves to output the control pulses with the m ode of the timer A of MSP430and to realize the PW M control of the DC m otor ideally.S ome designs of both the hardware and the s oft 2ware are als o shown.

K ey w ords :PW M ;MSP430;DC m otor 901第2期 王鹏飞等:基于MSP430单片机的直流电机PW M 调速系统的研究

基于单片机的PWM调速系统

基于单片机的PWM调速系统 摘要 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统,并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节,从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。此外,本文中还采用了芯片IR2110作为直流电机正转调速功率放大电路的驱动模块,并且把它与延时电路相结合完成了在主电路中对直流电机的控制。另外,本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进行测量,经过滤波电路后,将测量值送到A/D转换器,并且最终作为反馈值输入到单片机进行PI运算,从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面,文章中详细介绍了PI运算程序,初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 关键词:PWM信号测速发电机PI运算前言 本文主要研究了利用MCS-51系列单片机,通过PWM方式控制直流电机调速的方法。 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。PWM控制技术就是以该结论为理论基础,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些

脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。 PWM控制的基本原理很早就已经提出,但是受电力电子器 件发展水平的制约,在上世纪80年代以前一直未能实现。 直到进入上世纪80年代,随着全控型电力电子器件的出现 和迅速发展,PWM控制技术才真正得到应用。随着电力电 子技术、微电子技术和自动控制技术的发展以及各种新的理论方法,如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用,PWM 控制技术获得了空前的发展。到目前为止,已经出现了多种PWM控制技术。 PWM控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而 成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。 本文就是利用这种控制方式来改变电压的占空比实现直流 电机速度的控制。文章中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统,然后通过放大来驱动电机。利用直流测速发电机测得电机速度,经过滤波电路得到直流电压信号,把电压信号输入给A/D转换芯片最后反馈给单片机,在内部进行PI运算,输出控制量完成闭环控制,实现电机的调速控制。

单片机直流电机控制实训报告

单片机直流电机控制实训报告

基于AT89C51单片机的直流电动机控制器设计 实训报告 专业:弹药工程与爆炸技术 班级:弹药二班 学生姓名:杨宁 指导教师:佟慧艳 能源与水利学院

1 实训目的 通过单片机实训使学生能够掌握利用Keil软件编写单片机程序,学会设计完整的单片机应用系统;依托Protues仿真平台进行单片机电子应用系统设计与仿真,使学生掌握单片机应用系统的设计技能;培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力以及实际动手能力和查阅资料能力。

2 实训任务及要求 2.1 任务描述 一单片机为控制核心设计一款直流电机电机控制系统,可以实现直流电机的加速、正转、反转等控制方式。 2.2 任务要求 1)用AT89C51单片机实现上述任务要求; 2)在Keil IDE中完成应用程序设计与编译; 3)在Proteus环境中完成电路设计、调试与仿真。

3 系统硬件组成与工作原理 3.1单片机的控制器与最小系统 单片机的最小系统是指有单片机和一些基本的外围电路所组成的一个可以使单片机工作的系统,一般来说,它包括单片机、晶振电路和复位电路(如图一)。 图1 最小系统设计截图 (一)控制器部分分析 AT89C51(如图2)是一种带4K字节FLASH存 储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微 处理器,俗称单片机。 AT89C51提供以下标准功能:4k 字节Flash 闪 速存储器,128字节内部RAM,32 个I/O 口线,两 个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构, 一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。 同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支 持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及 中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,

基于单片机的直流电机控制设计性实验报告

设计题目:直流电机控制电路设计 一设计目得 1掌握单片机用PWM实现直流电机调整得基本方法,掌握直流电机得驱动原理。 2学习模拟控制直流电机正转、反转、加速、减速得实现方法. 二设计要求 用已学得知识配合51单片机设计一个可以正转、反转或变速运动得直流电机控制电路,并用示波器观察其模拟变化状况。 三设计思路及原理 利用单片机对PWM信号得软件实现方法.MCS一51系列典型产品8051具有两个定时计数器。因为PWM信号软件实现得核心就是单片机内部得定时器,所以通过控制定时计数器初值,从而可以实现从8051得任意输出口输出不同占空比得脉冲波形。从而实现对直流电动机得转速控制。 .AT89C51得P1、0—P1、2控制直流电机得快、慢、转向,低电平有效.P3、0为PWM波输出,P3、1为转向控制输出,P3、2为蜂鸣器。PWM控制DC电机转速,晶振为12M,利用定时器控制产生占空比可变得PWM波,按K1键,PWM值增加,则占空比增加,电机转快,按K2键,PWM值减少,则占空比减小,电机转慢,当PWM值增加到最大值255或者最小值1时,蜂鸣器将报警 四实验器材 DVCC试验箱导线若电源等器件

PROTUES仿真软件KRIL软件 五实验流程与程序 #include 〈 reg51、h > sbitK1 =P1^0;增加键 sbit K2 =P1^1 ; 减少键 sbit K3 =P1^2;转向选择键 sbit PWMUOT =P3^0; PWM波输出?? sbitturn_around =P3^1 ;?转向控制输出 sbit BEEP =P3^2 ;蜂鸣器 unsigned int PWM; void Beep(void); void delay(unsigned int n); void main(void) { TMOD=0x11;//设置T0、T1为方式1,(16位定时器) TH0=0 ; 65536us延时常数{t=(65536—TH)/fose/12} ?TL0=0; TH1=PWM; //脉宽调节,高8位 ? TL1=0; EA=1;? //开总中断 ET0=1; //开T0中断? ET1=1;??//开T1中断

直流电机PLC控制实验

实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的 1.掌握PLC的基本工作原理 2.掌握PID控制原理 3.掌握PLC控制直流电机方法 4.掌握直流电机的调速方法 二、实验器材 1.计算机控制技术实验装置一台 2.CP1H编程电缆一条 3.PC机一台 三、实验内容 根据输入,实现PLC对直流电机的调速PID控制。1、输入功能 (1)功能操作,按钮1 1.1、按钮1按下一次,显示SV(设定点值)。 1.2、按钮1按下两次,显示速度设定值。 1.3、按钮1按下三次,设定P值,显示。 1.4、按钮1按下四次,显示P值。 1.5、按钮1按下五次,设定I值,显示。 1.6、按钮1按下六次,显示I值。 1.7、按钮1按下七次,设定D值,显示。 1.8、按钮1按下八次,显示D值。

1.9、按钮1按下九次,显示At(PID 自调整增益) 1.10、按钮1按下十次,自整定显示 1.11、按钮1按下十一次,复位 (2)增加按钮2,数值增加 (3)减小按钮3,数值减小 (4)确定按钮4,操作确定 2、PWM脉冲输出,接输出101.00。 3、直流电机测速,光耦,接高速脉冲输入。 4、LED显示,根据按钮输入,显示设定值/测量值/加减量。 四、实验原理 1.直流无刷电机PWM调速原理 PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间,而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。 PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压,所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。在使用PWM控制的直流无刷电动机中,PWM控制有两种方式:(1)使用PWM信号,控制三极管的导通时间,导通的时间越长,那么

PWM电机调速原理及51单片机PWM程序经典

Pwm电机调速原理 对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端PE2 和PD5 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。 此电路中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种: (1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻 辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件实验自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。 这就要用到ATMEGA8515L 的在PWM 模式下的计数器1,具体内容可参考相关书籍。 51单片机PWM程序 产生两个PWM,要求两个PWM波形占空都为80/256,两个波形之间要错开,不能同时为高电平!高电平之间相差48/256, PWM这个功能在PIC单片机上就有,但是如果你就要用51单片机的话,也是可以的,但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率,定时器T1来控制占空比:大致的的编程思路是这样的:T0定时器中断是让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1是让IO口输出低电平,这样改变定时器T0的初值就可以改变频率,改变定时器T1的初值就可以改变占空比。 *程序思路说明: * * * *关于频率和占空比的确定,对于12M晶振,假定PWM输出频率为1KHZ,这样定时中断次数* *设定为C=10,即0.01MS中断一次,则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为0.01ms,这样* *可以设定占空比可从1-100变化。即0.01ms*100=1ms * ******************************************************************************/ #include #define uchar unsigned char /*****************************************************************************

实验1直流电机认识实验

实验1 直流电机认识实验 1.1 实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件。 3、学习他励电动机的接线、起动、改变电机转向以及调速的方法。 1.2 实验项目 1、了解 MEL--1 实验台中的直流稳压电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压、电流表、直流电动机的使用方法。 2、直流他励电动机电枢串电阻起动。 3、改变串入电枢回路电阻或改变串入励磁回路电阻时,观察电动机转速变化情况。 1.3 实验说明及操作步骤 1.3.1 仪表量程的选择 1、电压量程的选择 如测量电动机两端为220伏的直流电压,选用直流电压表应为300伏量程档。 2、电流量程的选择 因为电动机的额定电流为1.1安,测量电枢电流的电表A1可选用直流电流表的5A量程档;额定励磁电流小于0.13安,电流表A2选用200mA量程档。 1.3.2 直流他励电动机的起动

实验线路如图1-1所示。图中M为直流他励电动机M03,其额定功率P N =185 W,额定电压U N =220V,额定电流I N =1.1A,额定转速n N =1500r/min,额定 励磁电流I fN <0.13A。G为校正过的直流电机,TG为测速发电机。直流电压电 流表选用MEL-06或主控屏右侧的直流表,R1选用MEL-09挂箱上电阻值为100Ω、电流为1.22A的变阻器,作为直流他励电动机的起动电阻。Rf选用MEL-09挂箱上阻值为3000Ω、电流为200mA的变阻器,作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。接好线后,检查M、G及TG之间是否用联轴器直接联接好, 图1-1 直流他励电动机接线图 1.3.3 他励电动机起动步骤 1、接好线后检查接线是否正确,电表的极性、量程选择是否对,励磁回路 接线是否牢靠。然后,将起动电阻R1调到阻值最大位置,磁场调节电阻R f 调到最小位置,作好起动准备。 2、将调压器调至零位,打开钥匙开关,主电源面板红色指示灯亮,再按下绿色按纽,红灯熄,绿灯亮。 3、打开下组件励磁电源开关,观察M励磁电流值,后将直流电枢电源调到中间,约180伏左右。一定要有励磁电流后再打开220V直流稳压电源,按下复位按钮,即对M加电枢电压,使电机起动,电压表和电流表均应有读数。 4、电机起动后观察转速表指针偏转方向,若不正确,可拨动转速正、反向

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目: 学院: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 年月日 目录

设计题目:PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。 关键词:直流电机调速;定时中断;电动机;波形;LED显示器;51单片机 1 设计要求及主要技术指标: 基于MCS-51系列单片机AT89C52,设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 (1)在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298,驱动直流测速电动机。 (2)使用定时器产生可控的PWM波,通过按键改变PWM占空比,控制直流电动机的转速。 (3)设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2:“正转/反转”。 K3:“加速”。 K4:“减速”。 (4)手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。 (5)*测量并在LED显示器上显示电动机转速(rpm). (6)实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1)参考L298说明书,在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波,定时时间建议为250us。 (3)编写键盘控制程序,实现转向控制,并通过调整PWM波占空比,实现调速; (4)参考Protuse仿真效果图:图(1) 图(1) 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心,L298是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心,如下图(2),AT89C52是一个低电压,高性能 8位,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(),器件采用的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图(2) 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范

直流电机转速控制的matlab实验

2012/2013学年第一学期《精密测控与系统》期末大型作业 日期:2012 年11 月 题目与要求: 直流电机转速控制问题,直流电动机物理模型如下图所示。

电动机产生的转矩与电枢电流成正比,即:t t T K i =,电枢绕组的反电动势与转速成正比,即:e d e K dt θ=,牛顿第二定律:2 2d T J dt θ=,其中J 为电机轴上的转动惯 量。 已知:转动惯量:2 2 0.01kg.m /s J =,机械系统摩擦系数:0.1N.m.s b =,电动机力矩 系数:0.01N.m/A e t K K ==,电阻:1R =Ω ,电感:0.5H L =。假设电机转动系统刚 性,输入量为直流电压V ,输出量为电机转速θ 。 问题1:建立该系统的时域数学模型。 问题2:给出该系统的传递函数,用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线,给出阶 跃响应的特征参数。 问题3:建立该系统的状态空间表达式,用Matlab 计算该系统的阶跃响应曲线。 问题4:加入速度反馈及PID 控制器环节,使系统性能达到: (a ) 建立时间<2s; (b ) 超调量<5%; (c ) 稳态误差<1%. 问题5:采用下图所示的模糊控制系统 系统中的模糊控制器是一个双输入单输出型的控制器,输入变量为转速的误差e 和转速误差的变化率Δe ,输出为直流电压的增量ΔV 。请选用合适的隶属度函数,建立该系统的模糊控制规则库,对电机的转速进行控制使期望转速为1000r/min ,建立时间<2s;超调量<5%;稳态误差e<±1.0%。 问题6:通过这个大型作业,谈谈你对本课程的学习心得和体会,以及对本课程授课方式的建议和改进。 一、建立该系统的时域数学模型

根据proteus仿真的pwm电机调速

直流电机调速资料汇总 一. 使用单片机来控制直流电机的变速,一般采用调节电枢电压的方式,通过单片机控制PWM1,PWM2,产生可变的脉冲,这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。 C语言代码: #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit K5=P1^4; sbit K6=P1^5; sbit PWM1=P1^0; sbit PWM2=P1^1; sbit FMQ=P3^6; uchar ZKB1,ZKB2; void delaynms(uint aa) { uchar bb; while(aa--) { for(bb=0;bb<115;bb++) //1ms基准延时程序 { ; } } } void delay500us(void) { int j; for(j=0;j<57;j++) { ; }

} void beep(void) { uchar t; for(t=0;t<100;t++) { delay500us(); FMQ=!FMQ; //产生脉冲 } FMQ=1; //关闭蜂鸣器 delaynms(300); } void main(void) { TR0=0; //关闭定时器0 TMOD=0x01; //定时器0,工作方式1 TH0=(65526-100)/256; TL0=(65526-100)%256; //100us即0.01ms中断一次EA=1; //开总中断 ET0=1; //开定时器0中断 TR0=1; //启动定时器T0 ZKB1=50; //占空比初值设定 ZKB2=50; //占空比初值设定 while(1) { if(!K5) { delaynms(15); //消抖 if(!K5) //确定按键按下 { beep(); ZKB1++; //增加ZKB1 ZKB2=100-ZKB1; //相应的ZKB2就减少 } } if(!K6) { delaynms(15); //消抖 if(!K6) //确定按键按下 { beep();

实验1直流电动机的认识实验

第一部分电机与拖动实验的基本要求和安全操作规程电机与拖动实验课的目的在于培养学生掌握基本的实验方法与操作技能。培养学生学会根据实验目的,实验内容及实验设备拟定实验线路,选择所需仪表,确定实验步骤,测取所需数据,进行分析研究,得出必要结论,从而完成实验报告。 一、实验前的准备 实验前应复习教科书有关章节,认真研读实验指导书,了解实验目的、项目、方法与步骤,明确实验过程中应注意的问题(有些内容可到实验室对照实验预习,如熟悉组件的编号,使用及其规定值等),并按照实验项目准备记录抄表等。 实验前应写好预习报告,经指导教师检查认为确实作好了实验前的准备,方可开始作实验。 二、实验的进行 1、建立小组,合理分工 每次实验都以小组为单位进行,每组由2~3人组成,实验进行中的接线、调节负载、保持电压或电流、记录数据等工作每人应有明确的分工,以保证实验操作协调,记录数据准确可靠。 2、选择组件和仪表 实验前先熟悉该次实验所用的组件,记录电机铭牌和选择仪表量程,然后依次排列组件和仪表便于测取数据。 3、按图接线 根据实验线路图及所选组件、仪表、按图接线,线路力求简单明了,按接线原则是先接串联主回路,再接并联支路。为查找线路方便,每条支路可用相同颜色的导线或插头。 4、测取数据 预习时对电机的试验方法及所测数据作到心中有数。实验时,根据实验步骤逐次测取数据。三、实验报告 实验报告是根据实测数据和在实验中观察和发现的问题,经过分析后写出的心得体会。 实验报告要简明扼要、字迹清楚、图表整洁、结论明确。实验报告包括以下内容: 1) 实验名称、专业班级、学号、姓名、实验日期、室温℃。 2) 列出实验中所用组件的名称及编号,电机铭牌数据(P N、U N、I N、n N)等。 3) 注明实验时所用线路图中仪表量程,电阻器阻值,电源端编号等。 4) 数据的整理和计算 5) 按记录及计算的数据用坐标纸画出曲线,曲线要用曲线尺或曲线板连成光滑曲线。 6) 根据数据和曲线进行计算和分析,说明实验结果与理论是否符合,可对某些问题提出一些自己的见解并最后写出结论。实验报告应写在一定规格的报告纸上,保持整洁。

直流电机控制实验指导书

实验一直流电机速度控制与PID参数校正 一、实验目的 1、掌握调整直流伺服驱动器PID参数的方法 2、理解不同转动惯量对系统性能指标的影响 二、实验要求 通过simulink对电机进行仿真,确定合适的PID参数。随后对直流电机进行电流环、速度环、位置环的PID控制,通过改变系统转动惯量,根据期望性能指标整定直流伺服驱动器的电流环、速度环、位置环PID参数,确保理论曲线与实际曲线尽量拟合。进一步地分析直流电机控制精度的影响因素。 三、实验设备 1、直流伺服系统控制平台,GSMT2012; 2、PC、Easy Motion Studio软件; 四、实验原理 转动惯量是刚体转动时惯量的度量,其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。转动惯量在旋转动力学中的质量,所以当系统转动惯量增大后,相同的控制器参数情况下,系统的性能指标一定下降。为保持原有的性能指标,必须重新整定PID参数。 五、实验步骤 1、Easy Motion Studio软件对直流电机进行测试 Easy Motion Studio是针对直流电机控制器进行参数调整的专业软件,它能够实时在线的对电机的参数进行调整,并通过编码器对电机参数进行测试,并通过软件界面观测调试结果,最终成功选择合适的PID参数。首先,对Easy Motion Studio软件进行了解。 点击图标,进入软件界面,选择“Open”,并点击“OK”。如下图所示。

进入软件界面后,在“View”菜单下,选择“Project”即可得到以下界面。 选择在左列的下拉菜单选择“Setup”,并选择“Edit”,在这里对直流电机的参数可以方便地进行调整,并可对调整后的结果进行实时观测。需要注意的是,在这里电机应选择T54。并 选择“Save to User Database”。

单片机PWM控制直流电机的速度

用单片机控制直流电机的速度 直流调速器就是调节直流电动机速度的设备,上端和交流电源连接,下端和直流电动机连接,直流调速器将交流电转化成两路输出直流电源,一路输入给直流电机砺磁(定子),一路输入给直流电机电枢(转子),直流调速器通过控制电枢直流电压来调节直流电动机转速。同时直流电动机给调速器一个反馈电流,调速器根据反馈电流来判断直流电机的转速情况,必要时修正电枢电压输出,以此来再次调节电机的转速。 直流电机的调速方案一般有下列3种方式: ?1、改变电枢电压; ?2、改变激磁绕组电压; ?3、改变电枢回路电阻。 使用单片机来控制直流电机的变速,一般采用调节电枢电压的方式,通过单片机控制PWM1,PWM2,产生可变的脉冲,这样电机上的电压也为宽度可变的脉冲电压。根据公式 U=aVCC 其中:U为电枢电压;a为脉冲的占空比(0

电动机的电枢电压受单片机输出脉冲控制,实现了利用脉冲宽度调制技术(PWM)进行直流电机的变速。 因为在H桥电路中,只有PWM1与PWM2电平互为相反时电机才能驱动,也就是PWM1与PWM2同为高电平或同为低电平时,都不能工作,所以上图中的实际脉冲宽度为B, 我们把PWM波的周期定为1ms,占空比分100级可调(每级级差为10%),这样定时器T0每0.01ms产生一次定时中断,每100次后进入下一个PWM波的周期。上图中,占空比是60%,即输出脉冲的为0.6ms,断开脉冲为0.4ms,这样电枢电压为5*60%=3V。 我们讨论的是可以正转反转的,如果只按一个方向转,我们就只要把PWM1置为高电平或低电平,只改变另一个PWM2电平的脉冲变化即可,,如下图(Q4导通,Q3闭合,电机只能顺时针调整转动速度)

电机与拖动基础直流并励电动机实验报告

电机与拖动基础实验报告实验名称: 直流并励电动机实验成员:

一、实验目的 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 1、工作特性和机械特性 保持U=U N和I f=I fN不变,测取n、T2、η=f(I a)、n=f(T2)。 2、调速特性 (1)改变电枢电压调速 保持U=U N、I f=I fN=常数,T2=常数,测取n=f(U a)。 (2)改变励磁电流调速 保持U=U N,T2=常数,测取n=f(I f)。 (3)观察能耗制动过程 三、实验方法 1、实验设备 2、屏上挂件排列顺序 D31、D42、D51、D31、D44

3、并励电动机的工作特性和机械特性 1)按图2-6接线。校正直流测功机 MG 按他励发电机连接,在此作为直流电动机M 的负载,用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2 选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1用D44的180Ω阻值。R 2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 图2-6 直流并励电动机接线图 2)将直流并励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值,电枢串联起动电阻R 1调至最大值,接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动,其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3)M 起动正常后,将其电枢串联电阻R 1调至零,调节电枢电源的电压为220V ,调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值(50mA 或100 mA ),再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1,使电动机达到额定值: U =U N ,I =I N ,n =n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。 4)保持U =U N ,I f =I fN ,I f2为校正值不变的条件下,逐次减小电动机负载。 2

基于单片机的直流电机控制设计性实验报告

设计题目:直流电机控制电路设计 一设计目的 1 掌握单片机用PWM实现直流电机调整的基本方法,掌握直流电机的驱动原理。 2 学习模拟控制直流电机正转、反转、加速、减速的实现方法。 二设计要求 用已学的知识配合51单片机设计一个可以正转、反转或变速运动的直流电机控制电路,并用示波器观察其模拟变化状况。 三设计思路及原理 利用单片机对PWM信号的软件实现方法。MCS一51系列典型产品8051具有两个定时计数器。因为PWM信号软件实现的核心是单片机内部的定时器,所以通过控制定时计数器初值,从而可以实现从8051的任意输出口输出不同占空比的脉冲波形。从而实现对直流电动机的转速控制。 。AT89C51的P1.0—P1.2控制直流电机的快、慢、转向,低电平有效。P3.0为PWM波输出,P3.1为转向控制输出,P3.2为蜂鸣器。PWM控制DC电机转速,晶振为12M,利用定时器控制产生占空比可变的PWM波,按K1键,PWM值增加,则占空比增加,电机转快,按K2键,PWM值减少,则占空比减小,电机转慢,当PWM值增加到最大值255或者最小值1时,蜂鸣器将报警 四实验器材

DVCC试验箱导线若电源等器件 PROTUES仿真软件KRIL软件 五实验流程与程序 #include < reg51.h > sbit K1 =P1^0 ; 增加键 sbit K2 =P1^1 ; 减少键 sbit K3 =P1^2 ; 转向选择键 sbit PWMUOT =P3^0 ; PWM波输出 sbit turn_around =P3^1 ; 转向控制输出 sbit BEEP =P3^2 ; 蜂鸣器 unsigned int PWM; void Beep(void); void delay(unsigned int n); void main(void) { TMOD=0x11; //设置T0、T1为方式1,(16位定时器) TH0=0 ; 65536us延时常数{t=(65536-TH)/fose/12} TL0=0; TH1=PWM ; //脉宽调节,高8位 TL1=0; EA=1; //开总中断 ET0=1; //开T0中断

基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统

第一章:前言 Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。此电路中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种:(1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件实验自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1,具体内容可参考 相关书籍。 51 单片机PWM 程序 产生两个PWM,要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开,不能同时为高电平!高电平之间相差48/256, PWM 这个功能在PIC 单片机上就有,但是如果你就要用51 单片机的

话,也是可以的,但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率,定时器T1 来控制占空比:大致的的编程思路是这样的:T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1 是让IO 口输出低电平,这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率,改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。 前言: 直流电机的定义:将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。 近年来,随着科技的进步,直流电机得到了越来越广泛的应用,直流具有优良的调速特性,调速平滑,方便,调速范围广,过载能力强,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无极快速起动、制动和反转,需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求,从而对直流电机提出了较高的要求,改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求,这是通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法就应运而生。 采取传统的调速系统主要有以下的缺陷:模拟电路容易随时间飘移,会产生一些不必要的热损耗,以及对噪声敏感等。而用PWM 技术后,避免上述的缺点,实现了数字式控制模拟信号,可以大幅度减低成本和功耗。并且 PWM 调速系统开关频率较高,仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得平滑的直流电流,低速特性好;同时,开关频率高,快响应特性好,动态抗干扰能力强,可获很宽的频带;开关元件只需工作在开关状态,主电路损耗小,装置的效率高,具有节约空间、经济好等特点。 随着我国经济和文化事业的发展,在很多场合,都要求有直流电机 PWM 调速系统来进行调速,诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 本设计任务: 任务: 单片机为控制核心的直流电机PWM 调速控制系统 设计的主要内容以及技术参数: 功能主要包括: 1) 直流电机的正转; 2) 直流电机的反转; 3) 直流电机的加速; 4) 直流电机的减速; 5) 直流电机的转速在数码管上显示; 6) 直流电机的启动; 7) 直流电机的停止; 第二章:总体设计方案

智能小车的直流电机控制

智能小车的直流电机控制 作者:本站来源:转载发布时间:2009-3-6 20:21:41 [收藏] [评论] 智能小车的直流电机控制 【实验目的】 了解以单片机为核心的直流电机控制系统 掌握此系统中直流电机驱动与调速原理 熟悉ICCAVR 软件编译环境,会编写控制程序 【实验器材】 智能小车一部,下载线一根 【实验原理】 直流电机驱动控制系统示意图: 在本实验中所分析的是以单片机ATMEGA8515L 为核心的直流电机控制系统。 ATMEGA8515L 芯片的引脚图如下: 功放驱动电路采用基于双极性H-桥型脉宽调整方式PWM 的集成电路L293D。L293D是单块集成电路,高电压,高电流,四通道驱动,设计用来接受DTL 或者TTL 逻辑电平,驱动感性负载(比如继电器,直流和步近马达),和开关电源晶体管。其引脚图如下:

ATMEGA8515L 利用I/O 口(PD5,PE2,PD4,PD6)向驱动电路输出控制电平,这些I/O 口作为单片机控制指令的输出,连接到驱动电路中L293D 的相应管脚上。 其真值表如下: 对于电机的转速调整,我们是采用脉宽调制(PWM)办法,控制电机的时候,电源并非连续地向电机供电,而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用,这是因为电机实际上是一个大电感,它有阻碍输入电流和电 压突变的能力,因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上,这样,改变在始能端PE2 和

PD5 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小,从而改变了转速。 此实验中用微处理机来实现脉宽调制,通常的方法有两种: (1)用软件方式来实现,即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号,设置不同的延时时间得到不同的占空比。 (2)硬件电路自动产生PWM 信号,不占用CPU 处理的时间。 这就要用到ATMEGA8515L 的在PWM 模式下的计数器1,具体内容可参考相关书籍。 【实验步骤】 (1)连接好电路,把数据线,下载线连接好,打开电源 (2)进入ICCAVR 编译环境,调试程序直至没有错误,编译环境简介请参见附录一 (3)下载,烧录进单片机,观察实验结果 (4)反复修改调试程序,逐渐增强其功能 (5)写好实验报告,实验心得体会 【程序示例】 1、小车前进一段——>左转一圈——>右转一圈——>前进一段——>后退一段——>停下 //ICC-AVR application builder : 2005-5-19 19:12:13 // Target : M8515 // Crystal: 4.0000Mhz #include #include unsigned int time; unsigned int yan; void port_init(void) { PORTA = 0x00; DDRA = 0xFF; PORTB = 0x00; DDRB = 0x00; PORTC = 0x00; DDRC = 0x00; PORTD = 0x00; DDRD = 0xFF; PORTE = 0x00; DDRE = 0xFF; } //call this routine to initialize all peripherals void init_devices(void)

51单片机控制直流电机PWM调速C语言程序

#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit KEY1 = P3^4; sbit KEY2 = P3^5; sbit KEY3 = P3^6; sbit IN1 = P1^0; sbit IN2 = P1^1; sbit ENA = P1^2; sfr ldata=0x80; sbit dula=P2^6; sbit wela=P2^7; //sbit lcden=P3^4; //uchar timer,ms,t_set = 1; uchar T_N=100; uchar T_N1=100; uchar T_H_N=50; uchar T_H_N1=50; void msplay(uchar,uchar); uchar code x1[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; //uchar code x2[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xd8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; uchar code x3[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf}; //uchar code x4[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20}; void delay(uint z) //延时函数 { uint x; for(x=z;x>0;x--); }

三相异步电动机的起动与调速 - 实验1 直流电机认识实验

实验8 三相异步电动机的起动与调速 8.1 实验目的 1、掌握异步电动机的起动和调速的方法。 8.2 实验项目 1、直接起动 2、星形—三角形(Y-Δ)起动。 3、自耦变压器法起动。 4、绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。 8.3 实验方法 图8-1 三相笼型异步电机直接起动接线图 1、三相笼型异步电机直接起动试验 按图8-1接线,电机绕组为Δ接法。实验前先把交流调压器退到零位,然后接通电源。增加电压使电机起动旋转。观察电机旋转方向。调整电机相序,使电机旋转方向符合要求。调整相序时,必须切断电源。 调节调压器,使输出电压达电机额定电压220伏,打开开关,等电机完全停止旋转后,再合上开关,使电机全压起动,电流表受起动电流冲击,电流表

显示的最大值虽不能完全代表起动电流的读数,但用它可和下面几种起动方法的起动电流作定性的比较。 要开开关,将调压器退到零位,把电机堵住,合上开关,调节调压器,使电机电流达2~3倍额定电流,读取电压值UK 、 电流值IK ,转矩值TK ,试验时通电时间不应超过10秒,以免绕组过热。打开开关,对应于额定电压时的起动转矩T st 和起动电流I st 按下式计算: K K T I Ist Tst 2 )( = 式中 I K ——起动试验时的电流值,A ; T K ——起动试验时的转矩值,N ·m 。 K K N I U U Ist )( = 式中 U K ——起动试验时的电压值,V ; U N ——电机额定电压,V 。 2、星形—三角形(Y —Δ)起动 图8-2 三相笼型异步电机星形—三角形起动接线图

按图8-2接线,把调压器退到零位,合上电源开关,三相双掷开关合向右边(Y接法),调节调压器使逐渐升压至电机额定电压220伏,打开电源开关,待电机停转后,再合上电源开关,再把S合向左边,(Δ接法)正常运行,整个起动过程结束。观察起动过程中电流表的最大显示值以与其它起动方法作定性比较。 3、自耦变压器起动: 图8-3 三相笼型异步电机星形—三角形起动接线图按图8-3接线,电机绕组Δ接法,先把S合向右边,把调压器退到零位,合上电源开关,调节调压器使输出电压达电机额定电压220伏,打开电源开关,待电机停转后,再合上电源开关,使电机就自耦变压器降压起动并经一定时间把S合向左边,额定电压正常运行,整个起动过程结束。观察起动过程电流以作定性的比较。 4、绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动 实验线路图如图8-4,电机定子绕组Y形接法。转子串入的电阻可由刷形开关来调节。

基于51单片机的PWM直流电机调速系统设计——开题报告

西安交通大学城市学院 本科毕业设计(论文)开题报告 题目基于51单片机的PWM 直流电机调速系统设计 所在系电气与信息工程系 学生姓名 XX 专业测控技术与仪器 班级测控XXX学号 XXXXX 指导老师 XXXXXX 教学服务中心制表 2014年3月

对题目的陈述 1.选题意义与国内外研究现状,主要研究内容及技术方法 1.1选题的研究目的及意义 现代工业的电力拖动一般都要求局部或全部的自动化,因此必然要与各种控制元件组成的自动控制系统联系起来,而电力拖动则可视为自动化电力拖动系统的简称。在这一系统中可对生产机械进行自动控制。 在如今的现实生活中,自动化控制系统已在各行各业得到广泛的应用和发展,其中自动调速系统的应用则起着尤为重要的作用。虽然直流电机不如交流电机那样结构简单、价格便宜、制造方便、容易维护,但是它具有良好的起制动性能,宜于在广泛的范围内平滑调速,所以直流调速系统至今仍是自动调速系统中的主要形式。 随着电力电子技术的发展,开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET 和GBT成为主流,脉宽调制技术表现出较大的优越性:主电路线路简单,需要用的功率元件少;开关频率高、电流容易连续、谐波少、电机损耗和发热都较小;低速性能好、稳速精度高,因而调速范围宽;系统快速响应性能好,动态抗扰能力强;主电路元件工作在开关状态、导通损耗小、装置效率较高。近年来,微型计算机技术发展速度飞快,以计算机为主导的信息技术作为一崭新的生产力,正向社会的各个领域渗透,直流调速系统向数字化方向发展成为趋势。 1.2国内外研究现状 直流电机脉冲宽带调制(Pulse Width Modulation――简称PWM)调速系统产生于70年代中期。最早用于不可逆、小功率驱动,例如自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等。近十多年来,由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展,同时又因出现了宽调速永磁直流电机,它们之间的结合促使PWM技术的高速发展,并使电气驱动技术推进到一个新的高度。 在国外,PWM最早是在军事工业以及空间技术中应用。它以优越的性能,满足那些高速度、高精度随动跟踪系统的需求。近十年来,进一步扩散到民用工业,特别是在机床行业、自动生产线及机器人等领域中广泛应用。 如今,电子技术、计算机技术和电机控制技术相结合的趋势更为明显,促使电机控制技术以更快的速度发展着。随着市场的发展,客户对电机驱动控制要求越来越高,希

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