基于单片机的直流电机调速系统设计

杨文杰?彭森

摘 要：直流电机调速系统的目的是因为直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中都能得到了广泛的应用。在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器装备，家用电器，电子仪器，电子玩具等直流电机都得到了广泛的应用。本文以89C51单片机为核心，通过单片机，C语言编程实现对直流电机的平滑调速。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

关键词：直流电机；单片机；调速系统

1 引言

早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。目前，直流电动机调速系统数字化已经走向实用化，伴随着电子技术的高度发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。所以，直流传动控制采用微机实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的时代。

2 直流调速系统的的工作原理

单片机直流调速系统可实现对直流电动机的平滑调速。PWM是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。直流电机调速系统主要是由硬件和软件两大部分组成。硬件部分是前提，是整个系统执行的基础，它主要为软件提供程序运行的平台。而软件部分，是对硬件端口所体现的信号，加以采集、分析、处理，最终实现控制器所要实现的各项功能，达到控制器自动对电机速度的有效控制。

3 方案设计

本系统采用89C51控制输出数据，由PWM信号发生电路产生PWM信号，送到直流电机，直流电机驱动装于电机轴上的码盘来对电机转动的转数进行测量。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。系统总体设计图如图1所示。

4 结论

本文主要研究了利用89C51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.个人感觉不完善的地方有：电机的驱动电路不是很完善等。

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作者简介

杨文杰，邵阳学院魏源国际学院电子科学与技术专业学生。

通讯作者

彭森，邵阳学院信息工程系教师。