基于单片机控制的电机调速器系统程序设计

阿衍学，崔晓海

（黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨 150040）

1 系统硬件

转速控制器的设计主要由AT89C51 单片机、LCD 显示器、光电传感器、L298（驱动芯片）、键盘接口和直流电动机等组成。本设计是以51 单片机作为核心的直流电机转速控制系统，它以单片机为主控板，采用光电传感器检测电机转速，键盘输入电机设定转速，构成速度反馈闭环控制系统，控制电机按设定转速运行，并使LCD 同时显示电机实际转速和设定转速。系统结构图如图1 所示。

2 基于单片机的主程序设计

单片机的开发技术发展的越来越快，与之相适应的开发软件也越来越多。Keil 软件是MCS-51 系列的主流开发软件，它集成了C 语言编辑器、仿真器等开发所需要的工具，方便用户使用［1］。对本系统中的外围程序，采用Keil 软件来编制程序。图2 是单片机程序设计的流程图。

图1 系统结构设计框图

3 基于单片机的子程序设计

3.1 按键设置电路程序和LCD 显示程序

图2 单片机程序设计流程图

采用4×4 键盘，实现电机转速的任意设定，但是超过一定范围，既不符合实际，也不利于简化程序，所以设置转速设定超过一定范围便自动报警，且转速连续可调。因此，这部分电路的软件设计应实现按键扫描识别，这部分程序可实现按键的检测识别，从而实现了电机转速的设定功能。程序中还考虑到按键抖动情况，加入了消抖部分，增强了系统的可靠性与稳定性，使整个系统设计更完善合理。图3 是键盘模块，图4 是LCD 显示初始化程序和写数据程序框图。

图3 键盘模块

图4 LCD 显示初始化程序和写数据程序框图

3.2 转速检测电路框图和PWM 信号程序框图

由于电机工作的周边环境和各种影响因素，可能对电机的正常工作造成干扰，所以本程序的设计要考虑到这些干扰，保证电机能够在正常状态下较好地工作，基于以上思路，本程序检测电路的框图和PWM 信号程序框图分别如图5、图6 所示。

图5 外中断0 服务子程序图

图6 产生PWM 控制信号程序框图

4 结论

系统仿真是系统设计后的重要环节，首先要查阅相关资料，对系统的硬件信息有较多的了解，同时，需要了解系统有哪些调试接口，熟悉调试环境，能熟练地使用调试工具。本次设计主要通过软件仿真进行验证，使用的是英国的Proteus［2］软件进行测试，并且由于仿真时，无法利用光电传感器获取电脉冲，所以这部分电路也略去。将单片机程序加载到AT89C51 芯片中，液晶显示无误，按键功能齐全，并且电路配有报警功能，实现对电机的保护。

［1］陈艳，李娜娜，杨永双.Proteus 和Keil 在单片机教学中的应用［J］.科技教育创新，2009，38（20）：194.

［2］张靖武，周灵彬.单片机系统的Proteus 设计与仿真［M］.北京：电子工业出版社，2007.