基于单片机直流调速控制系统设计

宋陆昊

（江苏安全技术职业学院，江苏徐州，221011）

基于单片机直流调速控制系统设计

宋陆昊

（江苏安全技术职业学院，江苏徐州，221011）

本文主要是利用电脑丰富的数值运算与逻辑判断功能，对单片机的直流调速进行了设计，设计不仅实现了模拟控制器的数字化，还让控制方式变得简单实用，针对单片机现有的应用理论，文中将涉及到各种困难问题的改进措施及解决方案，希望可以对其他设计者有所帮助。

单片机；设计；直流调速控制

0 引言

结构及编程简单便捷是单片机直流调速系统的特点。但是通过翻阅文献我们可以了解到，单片机直流调速系统在控制技术上是存在多处忽视点的，本文将具体设计单片机控制的直流调速系统，对设计中的各种困难给予解决方法，并在此设计方法上，又加深研究了软硬件调试结合的新方法，从而详细研究了单片机控制的直流调速系统，实验结果说明，这个控制方法还是较为实用的。

1 单片机直流调速系统的工作原理

以微处理器为核心的数字控制系统，不但在制作时所用的成本较低，且具有很高的标准度，同时不受温度变化的影响，对于那些逻辑判断十分复杂的运算，也可以实现最优化的调节。可谓优点颇多，基于这种数字控制系统下的程序都非常的具有稳定与可靠性，能够得到良好的控制结果。而单片机有抗干扰，加密性强，消耗低，无需仿真器，在系统中对于编程可有可无等诸多优点，同时价格便宜，本次采用的单片机型为STC89C52RC。单片机直流调速系统的工作原理主要是：用H桥主电路设计的控制方案。基本结构是由四个基极接单片机端口的开关构成，单片机端口高度是由控制开关管的高低电平控制。

2 电路的设计

2.1 主干电路设计

因为直流电动机是小功率，所以本次设计运用的都是普通的三级管H桥式电路驱动，为了能够给电动机在制动时间提供足够的路径回路能量每个三极管都并联了二级续流管，通过对角的两个开关管导通或截止的时间不同。即占空比不同来达到调速目的。但是，在实物调试中发现，NPN型三极管导通不正常，出现时而工作，时而不工作的状态。这是因为在本次设计中，在单片机P3端口省略了上拉电阻，对于NPN型三极管，其输出电流较小，不能保证三极管可靠导通，所以，把上下桥臂四个三极管全部采用PNP型。

图1 主干电路设计

2.2 控制电路设计

因为单片机主要是用于对数码管显示电路，AD转换电路，键盘电路，急停电路及端口扩展电路进行控制的，其中矩阵键盘法是键盘电路较为常用的方法，下面重点介绍一下端口扩展电路的设计方法。因为单片机需要实现很多的功能，所以一定要采用端口扩展的方式避免端口紧张问题，本设计是对po端口进行的扩展。

图2 控制电路设计

图中我们可以看出，po口在输入AD转换值之后，就会把设定案件值通过po口送到数码管，这也是为什么需要扩展PO端口的原因。本设计是用74LS244的方法把AD值送入po口，为了可以使po口得到正常的写入或写出，对74LS244和74LS273使能控制都是采用“或”门进行控制的，在一般资料中，74LS244和74LS273都是被当做片外存储器的，用的是一个地址。

3 软件系统设计

3.1 单片机直流调速控制系统流程图

因为直流电动机是由AD转换值决定转速大小的，第一步应该转换AD输入值，把其变成0～5V范围之内，当2．5V为临界点的时候，把AD输入值调节为小于2．5V，电机高速旋转，当AD输入值大于2。5V的时候，电机就是低速旋转的状态。部分程序如下：

elseif((d＞2．5)＆(kp1==1))

p3_0=0，p3_5=0;

delay(50);

p3_0=1，p3_5=1;

delay(130);

图3 单片机直流调速控制系统流程图

3.2 数码管显示程序的编制

本次采用的设计显示方法为数码管动态法，并且，此种设计需要通过 P0 口和 74LS273 输入到数码管用以显示数据，如此一来就会涉及到写端口 P0 和对 74LS273 控制问题，由于74LS273 地址为 0XFEFF，部分程序如下：

dis_bb = 0; dis_bb ＜ dis_flag; dis_bb + + )

duan = Duan［dis_data［dis_bb］］;

addr = duan;

wei = Wela2［dis_bb］;

delay( 1) ;

wei = 0xff;

4 实验结果

为了对以上结果的分析进行验证工作，笔者专门按照以上设计方案在现实进行了多次操作，实验结果表明：1，把变阻器调节滑动到最大数值时，同时设定为“正转46s”的情况下，其状态处于减速正转,46s后停止,2，把变阻器调节到最小值，同时设为“反转19s",其状态为加速反转，19s后停止。3，如果按下”急停“键之后，电机马上停止，并转为闪烁二极管状态，在具体的操作实验之下，证明此次的软硬件系统在设计方案上，具有正确性。

5 总结

本文是建立在单片机直流调速系统基础上的一次设计，包含了软件与硬件两个系统及键盘抖动，端口扩展，电路急停等多方的设计内容。实验结果表明了设计是无误的，也证明了该种控制方案，是在对单片机结构特点的充分利用之下所采用的，这种软件硬件相互结合的调试方法，可以让系统满足设计要求。也为单片机控制调速系统提供了新的设计方法。

[1]刘苹,吴鸣.上板机控制系统设计[J].机电工程.2013(05).

[2]周冠军,毕祥丽.LMD18200T的直流伺服电动机驱动器的设计[J].电子工业专用设备.2016(11).

[3]张琳.控制系统设计课创新教学的探讨[J].化工高等教育.2014(01).

Design of DC speed control system based on single chip microcomputer

Song Luhao
(Jiangsu safety technology, Career Academy,Xuzhou Jiangsu, 221011)

This paper is to use numerical computation and logic judgment function of computer rich, DC speed of the microcontroller was designed The design realizes digital analog controller, also let the control mode become simple and practical, according to the existing theory of SCM, the improvement measures involving a variety of problems and solutions, hope the other can help designers

single chip microcomputer;Design;DC speed control