|
89C52單片機控制PWM調速電路實現(xiàn)小功率直流電機的轉速調節(jié)，并要將其實時轉速用LED管顯示出來。而本系統(tǒng)必須符合以下幾點要求： (1) 在(1000—5500)轉/分 內對直流電機進行任意調速，最小調速級差為1轉/分。 (2) 電機能在所設速度下穩(wěn)定運轉，運轉速度與設定速度之差小于±20轉/分。 (3) 電機啟動和加減80%額定負載時,其轉速能迅速回到設定值，轉速超調±5%內。 (4) 利用按鍵和LED數(shù)碼管設置速度，設置方便，快捷。 (5) 利用LED數(shù)碼管實時顯示電機速度。 (6) 電機能進行正反轉控制。 控制方面，本設計是采用定時器控制I/O口輸出PWM信號驅動斬波電路控制電機運轉和調速；利用單片機外部中斷引腳的捕獲功能、電機同軸帶缺口的圓盤、光電耦合器來測量轉速；并將測得轉速和設定轉速進行PI運算后輸出，實現(xiàn)閉環(huán)控制；轉向調節(jié)則是用的橋式電路。顯示是利用8位LED數(shù)碼管，用按鍵進行設定。 下面簡單介紹下硬件組成和一些軟件原理： 一、硬件電路。 1、單片機選用的是STC的89C52，20MHz晶振。 2、顯示部分比較簡單，用的8位7段數(shù)碼管同時顯示設定速度和實時速度。采用74LS164串行移位輸出，只占用單片機3個I/O口，刷新頻率100Hz。 3、PWM驅動電路。使用了9012和8050兩個三極管來驅動，相信網上很多的，也不用我多說，只是別忘了加上續(xù)流二極管和兩個三極管之間的限流電阻就是。 
4、測速電路。測速電路用的是光耦測量轉動圓盤引起的脈沖寬度，從而可得單片機的實時速度，精度很高，可達千分之一。用的是外部中斷的。。。好像是捕獲模式，忘記了～呵呵！ 
5、轉向調節(jié)電路。轉向調節(jié)，由于是后來加上去的，所以就沒有使用單片機控制，直接用硬件實現(xiàn)，但其實原理是一樣的。原理是利用開關控制繼電器，然后控制橋路對電機實施轉向控制。另外用一個同軸電機按正反方向接2個LED用來指示方向。PS：因為這是小功率電機，所以就算沒有制動電路，強制轉向，也不會對電機造成損壞。 
二、軟件方面 中斷方面，本程序一共用了3個中斷源：定時器0，定時器2以及外部中斷1，它們的優(yōu)先級分別為：定時器0、外部中斷1為高優(yōu)先級，定時器2為低優(yōu)先級。另外還用了計數(shù)器1，用做計算脈沖寬度，與外部中斷1一起構成測速系統(tǒng)。 顯示部分程序不多說，按鍵消抖動什么的也是街知巷聞的了。本設計中，重點是3個，PWM調速和測速，還有PI運算。 1、PWM的調速原理是通過調節(jié)一個斬波周期中的脈沖占空比來調節(jié)電機功率而達到調速目的。本設計中，PWM的斬波周期為1ms，那也就是說斬波頻率為1KHz，在理論上能達到1‰線性可調，也就是能以0.1%的調節(jié)精度來調節(jié)PWM占空比。程序如下：（放中斷中進行） void time0_int(void) interrupt 1 { TH0= (time0_tmp/256); TL0= (time0_tmp%256); if(cut == 1) { time0_tmp = 65536-time0_set*20/12; cut = 0; } else { time0_tmp = 65536-(time0 - time0_set)*20/12; cut = 1; } } 2、測速系統(tǒng)的工作原理為：利用電機軸上帶的圓盤的缺口，引起光電開關產生高電平脈沖，單片機就采集此脈沖的寬度，加以計算，得出其實時速度。 獲取脈沖寬度值子函數(shù)如下： void getwidth_1() { TH1 = 0; TL1 = 0; n = 0; n1 = n; while(INT1==1&&((n-n1)<30))//n為每1MS +2 {} if(INT1==0) TR1 = 1; //計數(shù)器1打開 else goto out; //IE1 = 0;//中斷請求標志 EX1 = 1;//外部中斷1啟動 n = 0; n1 = n; while(m==0&&((n-n1)<30)) {} if(m==0)//M=1，則已經進入out_int1中斷，若等于0，則說明30MS延時已過 { TH1_1 = 0; TL1_1 = 0; } out: IE1 = 0;//中斷請求標志 m = 0; EX1 = 0;//外部中斷允許位 TR1 = 0; width_1 = (TH1_1*256+TL1_1);//timepr=脈沖寬度 /μS } 另外為了穩(wěn)定測得的轉速值，在程序中加了一個取平均值的函數(shù)（幾乎在整個程序中都有感覺，程序寫得不精煉，有點累贅，呵呵，但總算功能是能實現(xiàn)嘛～反正畢業(yè)設計對程序執(zhí)行效率沒要求。） void getwidth() { int gw,gw1; width = 0; gw1 = 0; for(gw=0;gw<6;gw++) { GG: getwidth_1(); if(width_1 != 0) widthbuf[gw] = width_1; else goto GG; } width = (widthbuf[0] + widthbuf[1] + widthbuf[2] + widthbuf[3] + widthbuf[4] + widthbuf[5])/6;將測得的連續(xù)6個不為零的脈沖寬度取平均值，以消除偶然的不穩(wěn)定因素，使轉速顯示更加穩(wěn)定 3、PI調節(jié) PI調節(jié)計算公式如下[5]： YK = KP*EK + KI*EK2 YK：要輸出的數(shù)據(jù)增量 EK：設定值和實測值的差值 EK1：上次的EK值 EK2：EK-EK1的差值 KP：比例系數(shù)（本程序中設KP=1.6）經反復湊試的結果 KI：積分系數(shù)（本程序中設KI=1.5）經反復湊試的結果 當KP和KI為以上值時，系統(tǒng)處于最佳運行狀態(tài)，實驗中表現(xiàn)為：電機原來速度為2000，當設置為4500轉時，可以在2秒之內迅速上升并穩(wěn)定于4500±20，而超調量也僅為+300轉/分，出現(xiàn)在第一次上升的時候，下來之后便穩(wěn)定了。 速度變化曲線： 實物圖：  
嘿嘿，希望對廣大單片機初學者有那么點幫助～順便再做做廣告，有興趣購買的 可以＋QQ：54281963（注明畢業(yè)設計），或者發(fā)郵件至：upssure@126.com 或者，本人也可代做51單片機系列的設計，詳談。 沒學其他，呵呵，能把一樣做精也很不錯了，反正現(xiàn)在51系列單片機功能已經是今非昔比了，什么看門狗，PWM，AD，EEPROM，雙串口，N外部中斷口的，一應俱全。STC剛出一款速度號稱是經典51速度的480倍的單指令周期單片機呢。 對研究啊，創(chuàng)新啊什么的，當然是AVR，DSP好，但是對于做產品來說，就當然是價格低廉的51系列好啦～只要51能實現(xiàn)的，就盡量用51，對產品來說，成品很重要啊～^_^！ |
66821730(技術支持)
