基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计.docx

基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计当前位置：文档视界基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计摘要本文介绍利用51系列单片机控制PWM信号进而实现对大功率直流电机转速进行控制的系统设计。文章中采用了STC89C52单片机芯片，通过软件控制，对PWM输出占空比进行调节，进而控制电机的平均电压以实现电机速度的控制。此外，还采用了IR2110芯片与功率管MOSFET构成H桥驱动电路作为直流电机调速功率放大电路的驱动模块。本设计中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，反应给单片机，通过液晶显示出来。另外，通过对电流的采样，实现过流保护。在软件方面，文章中具体介绍了PWM运算程序以及速度测量程序等的编写思路和详细的程序实现。关键词PWM,IR2110,直流电动机,STC单片机ABSTRACTThisarticledescribestheuseof51seriesmicrocomputercontrolofthePWMsignalinordertoachievehigh-powerDCmotorspeedcontrolsystemdesign.Withthehelpofstc89c52,akindofMCU,thepaperdescribedhowtoadjusttheoutputofthePWMdutycycletocontroltheaveragemotorvoltageandsotocontrolmotorspeed.Inaddition,theusesoftheIR2110chipandpowertube(MOSFET)constitutetheHbridgedrivecircuitasadrivermoduleofDCmotorspeedcontrolcircuitofpoweramplifier.ThedesignadoptstheHallelementtomeasuretheDCmotorspeed,andtheresultofitfeedsbacktothemicrocontrollerandshowsontheliquidcrystaldisplay.Moreover,throughtotheelectriccurrentsampling,realizestheoverflowprotection.Onthesoftwareside,thearticleintroducedindetailtheprocedures,aswellascomputingspeedPWMmeasurementproceduresforthepreparationofideasandtherealizationofthespecificprocedure.KEYWORDSPWM,IR2110,DCmotor,STCmicrocomputer目录摘要(2)前言(4)第一章系统硬件电路设计(5)1.1系统总设计框图介绍(5)1.2单片机系统设计介绍(6)1.2.18051单片机简介：(6)1.2.2STC单片机简介(6)1.2.3最小系统原理图及按键部分：(8)1.3功率放大驱动电路设计(8)1.3.1IR2110芯片及外围原理图(9)1.3.2IR2110性能与特点(9)1.3.3IR2110的引脚图以及功能(10)1.3.4IR2110工作原理(12)1.3.5光耦隔离设计(13)1.3.6H桥驱动设计(13)1.4电机测速电路设计(15)1.4.1霍尔元件介绍(15)1.4.2霍尔传感器的工作原理(16)1.5显示模块设计(17)1.5.1LCM1602简介(17)1.5.2LCM1602写操作时序图(18)1.6电源模块设计(18)1.6.1电源模块的原理图(18)1.6.2稳压芯片简介(19)第二章软件设计分析(20)2.1主程序流程图(20)2.2PWM基本原理及其实现方法(20)2.2.1PWM基本原理(20)2.2.2实现方法(21)2.2.3PWM调节的中断程序及分析(22)2.2.4PWM输出的特殊编程(25)2.2测速的实现(27)2.3.1测速的方法(27)2.3.2软件实现分析(28)3.3.3编程的可靠性分析(28)结论(28)参考文献(29)致谢(29)基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计前言本文介绍利用51系列单片机控制PWM信号进而实现对大功率直流电机转速进行控制的系统设计。冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本一样。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，可以改变输出频率。PWM控制技术以其控制简单、灵敏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，也是人们研究的热门。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界线，结合当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。直流电动机具有良好的线性调速特性、控制简单、效率高及优异的动态特性，长期以来一直占据着调速控制领域的重要地位。本文主要利用单片机输出PWM，调节占空比来控制输出的电压大小，进而到达调速的功能。不同的占空比对应不同的输出平均电压，在平均电压的作用下，直流电机就会以对应的转速运转。本文还用到IR2110芯片组成的H桥驱动模块来驱动大功率直流电机，不仅起到弱电控制强电的效果而且能够控制电机的正反转及瞬时停下。在检测速度的模块中用到霍尔元件及磁片来检测速度。霍尔元件有着抗干扰强，外围电路简单等优点，在测速应用上被大量引用。通过液晶显示模块显示出电压的占空比以及直流电机的实时速度，通过改变其占空比，调节到需要的转速下。过流保护模块能够保护不当操作而使到电机短路而停止电机。当前位置：文档视界基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计基于单片机的直流电动机闭环调速控制系统设计