介绍一种基于MC51单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统

1、PWM技术调节控制电机的转速部分1、直流电机调速原理直流电动机根据励磁方式不同,分为自励和他励2种类型。不同励磁方式的直流电动机,其机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速,总满足下式式中:U电压 励磁绕组本身的电阻 每极磁通(Wb) Cc电势常数 Cr转矩常量 由上式可知,直流电机的速度控制既可采用电枢控制法,也可采用磁场控制法。磁场控制法控制磁通,其控制功率虽然较小,但低速时受到磁极饱和的限制,高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制,而且由于励磁线圈电感较大,动态响应较差,所以在工业生产过程中常用的方法是电枢控制法。 电枢控制是在励磁电压不变的情况下,把控制电压信号加到电机的电枢上

2、来控制电机的转速。传统的改变电压方法是在电枢回路中串联一个电阻,通过调节电阻改变电枢电压,达到调速的目的,这种方法效率低、平滑度差,由于串联电阻上要消耗电功率,因而经济效益低,而且转速越慢,能耗越大。 随着电力电子的发展,出现了许多新的电枢电压控制方法。如:由交流电源供电,使用晶闸管整流器进行相控调压;脉宽调制(PWM)调压等。调压调速法具有平滑度高、能耗少、精度高等优点,在工业生产中广泛使用,其中PWM应用更为广泛。脉宽调速利用一个固定的频率来控制电源的接通或断开,并通过改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短,即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

3、,因此,PWM又被称为“开关驱动装置”。根据图1,如果电机始终接通电源时,电机转速最大为Vmax,占空比为D=t1/T,则电机的平均速度为:VD=VmaxD,可见只要改变占空比D,就可以得到不同的电机速度,从而达到调速的目的,严格地讲,平均速度与占空比D并不是严格的线性关系,在一般的应用中,可将其近似看成线性关系。图1电枢电压占空比和平均电压的关系图2PWM调速程序设计 程序由主程序(包括若干功能模块)、中断子程序以及若干个子程序组成。PWM EQU 7FH ;PWM赋初始值ORG 0000H ;初始化AJMP MAINORG 000BHAJMP INTTORG 001BHAJMP INTT1

4、ORG 0020H;/主程序段MAIN: MOV SP,#30H MOV TMOD,#21H ;定时器0工作在模式1，定时器1工作在模式2 MOV TH1,PWM ;脉宽调节 MOV TL1,#00H MOV TH0,#0FEH MOV TL0,#0BH ;频率调节 SETB EA ;允许CPU开中断 SETB ET0 ;允许定时器0开中断 SETB ET1 ;允许定时器1开中断 SETB TR0 ;启动定时器0 MOV R1,#00H ;寄存器R1清零 MOV P1,R1 ;p1清零WAIT: MOV P0,#0FFH ;设置p0状态 CLR P0.6 ;对第二列清0 MOV A,P0 ;扫

5、描p0端口 ANL A,#0FH ;屏蔽高位 XRL A,#0FH ;判断是否有按键按下 JZ WAIT1 ;无键按下跳转下一个键盘扫描程序 LCALL DELAY10MS ;调用延时 MOV A,P0 ;再次扫描p0判断是否真有按键按下 ANL A,#0FH XRL A,#0FH ;判断是否真的有键按下 JZ WAIT1 ;按键抖动跳转至下一个键盘扫描程序 MOV A,P0 ANL A,#0FH CJNE A,#0EH,QIANJIN MOV P1,#050HQIANJIN: CJNE A,#0DH,YOUZHUAN MOV P1,#0A0HYOUZHUAN: CJNE A,#0BH,ZUO

6、ZHUAN MOV P1,#090HZUOZHUAN: CJNE A,#07H,DENGDAI MOV P1,#060H ;/加速、减速WAIT1: MOV P0,#0FFH CLR MOV A,P0 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ WAIT ACALL DELAY10MS MOV A,P0 ANL A,#0FH XRL A,#0FH JZ WAIT MOV A,P0 ANL A,#0FH CJNE A,#07H,JIANSU MOV A,PWM CJNE A,#0FFH,PWMINC ;是否到最大值？ SJMP WAITPWMINC: INC PWM ;调节脉宽（脉宽减短） SJMP WAITJIANSU: CJNE A,#0BH,DENGDAI MOV A,PWM CJNE A,#00H,PWMDECPWMDEC: DEC PWM SJMP WAITDENGDAI: MOV A,P0 ANL A,#0FH XRL A,#0FHJNZ DENGDAI SJMP WAIT;/定时器0的中断INTT0: CLR TR1 MOV MOV TL0,#0bH ;频率调节 MOV TH1,PWM SETB TR1 MOV P2,#00H ;启动输出 RETIINTT1: CLR TR1 ;脉宽调节结束 MOV P2,#0FFH ;结束输出 R