基于AT89S52单片机直流电机PWM控制系统_-毕业论文答辩PPT.ppt

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1、基于单片机的直流基于单片机的直流电机电机PWM调速控调速控制系统设计制系统设计 学生学号学生学号学生学号学生学号:学生姓名学生姓名学生姓名学生姓名:学院名称学院名称学院名称学院名称:机械与工程学院机械与工程学院机械与工程学院机械与工程学院 专业名称专业名称专业名称专业名称:机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化机械设计制造及自动化 指导教师指导教师指导教师指导教师:论文框架论文框架研究背景研究背景课题介绍课题介绍硬件结构硬件结构PWM脉宽调制脉宽调制IR2110电机驱动电机驱动主程序流程图主程序流程图123456研究背景研究背景 直流电动机在矿山、化工、交通、机械、纺织、

2、航空等领直流电动机在矿山、化工、交通、机械、纺织、航空等领域中已经得到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单域中已经得到广泛的应用。而以往直流电动机的控制只是简单的控制，很难进行调速，不能实现智能化。如今，直流电动机的控制，很难进行调速，不能实现智能化。如今，直流电动机的调速控制已经离不开单片机的控制，单片机应用技术的飞速的调速控制已经离不开单片机的控制，单片机应用技术的飞速发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时发展促进了自动控制技术的发展，使人类社会步入了自动化时代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发代，单片机应用技术与其他学科领域交叉融合，促进了学科发展

3、和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代展和专业更新，引发了新兴交叉学科与技术的不断涌现。现代科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。由科学技术的飞速发展，改变了世界，也改变了人类的生活。由于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵于单片机的体积小、重量轻、功能强、抗干扰能力强、控制灵活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单活、应用方便、价格低廉等特点，计算机性能的不断提高，单片机的应用也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方片机的应用也更加广泛特别是在各种领域的控制、自动化等方面。面。课题介绍课题介绍 基于以上思路，本设计是以单片机基于以

4、上思路，本设计是以单片机AT89S51、IR2110集成芯片控制的直流集成芯片控制的直流电机脉宽调制调速系统。利用电机脉宽调制调速系统。利用AT89S52芯芯片进行低成本直流电动机控制系统的设片进行低成本直流电动机控制系统的设计，能够简化系统构成、降低系统成本、计，能够简化系统构成、降低系统成本、增强系统性能、满足更多应用场合的需增强系统性能、满足更多应用场合的需要。系统实现对电机的正转、反转、急要。系统实现对电机的正转、反转、急停、加速、减速的控制，以及停、加速、减速的控制，以及PWM的占的占空比在空比在LED上的实时显示。上的实时显示。硬件结构硬件结构系统设计的整体结构如下：系统设计的整体

5、结构如下：主控芯片PWM信号的产生与放大直流电机测速发电机滤波电路A/D转换u本系统采用本系统采用AT89S51控制输出数据，由控制输出数据，由PWM信号发生电路产生信号发生电路产生PWM信号，送信号，送到直流电机，直流电机通过测速电路，到直流电机，直流电机通过测速电路，滤波电路，和滤波电路，和A/D转换电路交数据重新转换电路交数据重新送回单片机，进行送回单片机，进行PI运算，从而实现对运算，从而实现对电机速度和转向的控制，达到直流电机电机速度和转向的控制，达到直流电机调速的目的。调速的目的。PWM脉宽调制脉宽调制PWM简介简介 PWM（脉冲宽度调制）是按一个固定的（脉冲宽度调制）是按一个固定

6、的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内个周期内“接通接通”和和“断开断开”时间的长短。通时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的过改变直流电机电枢上电压的“占空比占空比”来达来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。也正因为如此，机的转速。也正因为如此，PWM又被称为又被称为“开关驱动装置开关驱动装置”。PWM占空比占空比 如下图，设电机始终接通电源时，电机转速最大为如下图，设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比，设占空比D=t1/T，则电机的平均速度为，则电机的平均速度为V

7、a=Vmax*D，其中，其中Va指的是电机的平均速度。由上面的公指的是电机的平均速度。由上面的公式可见，当我们改变占空式可见，当我们改变占空D=t1/T时，就可以得到不同的时，就可以得到不同的电机平均速度电机平均速度Va,从而达到调速的目的。从而达到调速的目的。PWMPWM调速软件实现调速软件实现采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉 冲宽度极其精确，误差只在几个冲宽度极其精确，误差只在几个usus。脉宽脉宽W W、定时标记、定时标记T T定时计数器定时计数器10us10us中断一次，一共中断一次，一共100100次，周期次，周期1

8、ms1msTWPWM 控制流程图控制流程图IR2110电机驱动电机驱动 IR2110是美国国际整流器公司利用自身是美国国际整流器公司利用自身独有的高压集成电路以及无闩锁独有的高压集成电路以及无闩锁CMOS技术，于技术，于1990年前后开发并且投放市场年前后开发并且投放市场的，的，IR2110的概念即是双通道的高压或的概念即是双通道的高压或高速的功率器件栅极驱动的单片式集成高速的功率器件栅极驱动的单片式集成驱动器。驱动器。IR2110的内部结构的内部结构 引脚功能：引脚功能：LO（引脚（引脚1）低端输出；）低端输出；COM（引脚（引脚2）公共端；）公共端；Vcc（引脚（引脚3）低端固定电源电压；

9、）低端固定电源电压；Nc（引脚（引脚4）空端；）空端；Vs（引脚（引脚5）高）高端浮置电源偏移电压；端浮置电源偏移电压；VB（引脚（引脚6）高端浮置电源电压；）高端浮置电源电压；HO（引（引脚脚7）高端输出；）高端输出；Nc（引脚（引脚8）空端；空端；VDD（引脚（引脚9）逻辑电源电）逻辑电源电压；压；HIN（引脚（引脚10）逻辑高端输入；）逻辑高端输入；SD（引脚（引脚11）关断；）关断；LIN（引脚（引脚12）逻辑低端输入；）逻辑低端输入；Vss（引脚（引脚13）逻辑电路地电位端，其）逻辑电路地电位端，其值可以为值可以为0V；Nc（引脚（引脚14）空端）空端 数模转换数模转换 芯片芯片AD

10、C0809介绍介绍uADC0809是是8位、逐次比较式位、逐次比较式A/D转换芯转换芯片，具有地址锁存控制的片，具有地址锁存控制的8路模拟开关，路模拟开关，应用单一的应用单一的+5V电源，其模拟量输入电电源，其模拟量输入电压的范围为压的范围为0V-+5V，其对应的数字量，其对应的数字量输出为输出为00H-FFH，转换时间为，转换时间为100s，无须调零或者调整满量程。无须调零或者调整满量程。ADC0809的引脚及其功能的引脚及其功能uADC0809有有28个引脚，其中个引脚，其中IN0-IN7接接8路模拟量输入。路模拟量输入。ALE是地址锁存是地址锁存允许，、接基准电源，在精度要求不太允许，、

11、接基准电源，在精度要求不太高的情况下，供电电源就可以作为基准高的情况下，供电电源就可以作为基准电源。电源。START是芯片的启动引脚，其上是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿起动一次新的脉冲的下降沿起动一次新的A/D转换。转换。EOC是转换结束信号，可以用于向单片是转换结束信号，可以用于向单片机申请中断或者供单片机查询。机申请中断或者供单片机查询。OE是输是输出允许端。出允许端。CLK是时钟端。是时钟端。DB0-DB7是数字量的输出。是数字量的输出。ADDA、ADDB、ADDC接地址线用以选定接地址线用以选定8路输入中的一路输入中的一路，详见下图。路，详见下图。ADC0809的引脚图的引脚图主程

12、序流程图主程序流程图 本系统中使用了测速发电本系统中使用了测速发电机对直流电机的转速进机对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路行测量，经过滤波电路后，将测量值送到后，将测量值送到A/D转转换器，并且最终作为反换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行馈值输入到单片机进行PI运算，从而实现了对运算，从而实现了对直流电机速度的控制。直流电机速度的控制。本系统有四个按键，加本系统有四个按键，加速、减速、正转、速、减速、正转、反转。反转。如果有按键按下，得到如果有按键按下，得到相对应的脉冲相对应的脉冲W，最后，最后利用利用LED数码管实时显数码管实时显示脉宽示脉宽W。硬件连接硬件连接本设计以本设计以pr

13、oteus软件仿真软件仿真uProteus是世界上著名的是世界上著名的EDA工具工具(仿真仿真软件软件)，从原理图布图、代码调试到单片，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型软件三合一的设计平台，其处理器模型支持支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8

14、086和和MSP430等，等，2010年又增年又增加了加了Cortex和和DSP系列处理器，并持续系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持它也支持IAR、Keil和和MPLAB等多种编等多种编译器译器实物设计成果实物设计成果1、正转时，电机正转，数码管最高位显示、正转时，电机正转，数码管最高位显示“三三”,其它三位先所给定频率，如下图：其它三位先所给定频率，如下图：反转时，电机反转，数码管最高位显示反转时，电机反转，数码管最高位显示“F”,其它三位先所给定频率，如其它三位先所给定频率，如：u加速分加速分5档，波形依次如下：档，波形依次如下：减速分减速分5档，波形如下：档，波形如下：