基于PWM控制的直流电机驱动设计

龙源期刊网 基于PWM控制的直流电机驱动设计作者：费新华来源：数字技术与应用2012年第11期摘要：介绍了一种利用单片机软件实现PWM调速从而控制小功率直流电动机驱动的方法，并将控制电压用数字电压表进行显示。详述了系统硬件的设计方案、系统设计框图和印加电路原理图；并对系统的软件设计思想进行了详细介绍，最后通过仿真测试证明的系统设计的正确性。关键词：直流电机 单片机 PWM调速中图分类号：TM33 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0155-021、引言直流电动机驱动的控制方法可分为励磁控制法与电枢电压控制法两类。PWM软件控制是目前实现电枢电压控制的一种主流的控制方式。这种控制方式就是利用单片机编程产生一定周期、占空比不同的方波信号，当占空比较大时，电机的控制电压就高，相应电机的转速就高，否则电机的转速就低。利用这种方法控制的小功率直流电动机驱动能给我们提供良好的线性调速特性、简单而实用的控制性能、较高的效率、优异的动态特性以及低成本和便携性，给各种设计和应用带来了极大的便利。本系统的设计是运用单片机控制软件实现PWM调速来控制小功率直流电动机，并将控制电压用数字电压表进行显示。2、系统硬件设计方案系统的硬件部分有单片机主控部分、直流电机驱动部分、电压调节部分、PWM输出部分、A/D转换部分、显示部分。控制系统采用AT89C51单片机，A/D转换采用ADC0809，驱动部分接在单片机的P3.7口，由编程通过调整输出脉冲的占空比来调节输出的模拟电压，显示部分用四位一体数码管。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行路其他A/D转换的测量。系统框图和硬件电路原理图如图1和图2所示：图1系统硬件框图3、系统软件设计主程序的主要功能是利用单片机的定时器/计数器，以及中断功能将模拟电压转换成PWM方波输出。同时，模数转换器ADC0808将模拟量转换成数字量，单片机查表显示出相应的控制电压值。主程序的流程图3所示：PWM输出子程序的主要功能是利用单片机的中断功能，当计数器溢出的时候，相应标志位打开中断，然后在P3.7口输出PWM方波。先将标志位清零，然后定时器初始化，打开T1、T0中断，通过赋值调整PWM输出的高电压和低电压的时间比，也就是调整PWM方波的占空比。然后从P3.7口输出。流程图如4所示：显示子程序的主要功能是将控制电压以数字电压表的形式显示出来。ADC0809将得到的模拟量转换成数字量，以待单片机下一步的处理。单片机得到某个数字量的时候，首先开始检验电压表的个位，也就是检查单片机的P2.1引脚，如果该引脚有效，则表示个位有电压值输出；接着检查电压表的十分位，也就是单片机的P2.2引脚，如果该引脚有效，则有电压值输出；然后检查百分位，即单片机的P2.3引脚，如果该引脚有效，表示有电压输出。单片机通过查表显示相应的电压值。4、结语直流电机驱动控制是通过外接电路将占空比不同的脉冲转换成不同大小的控制电压，使单片机产生相应的电压模拟量输出，以驱动直流电动机转动从而得到不同的转速。调整脉冲信号的占空比是通过编程实现的，当信号的占空比较大时，转换成的电压较高，电机转速也较高，反之，电压低，电机转速也较低。控制电压通过数字电压表显示，从而为更好地控制和利用电机提供了很大的方便。系统设计完成后，我们对系统进行了仿真调试。仿真结果显示。当调节电阻调至不同的位置，数字表显示不同的数字，同时输出的PWM波的占空比也发生了明显的改变。参考文献1冼凯仪，李先祥.基于PWM控制的直流电机控制系统的设计J.佛山科学技术学院学报（自然科学版），2000（3），16-19.2戴白刃.一种基于单片机的直流电动机的调速