【无刷直流电机系统控制电路设计4400字】

无刷直流电机系统控制电路设计无刷直流电机系统控制电路设计 11.1系统控制硬件电路设计 1 1 2 31.2系统电路图 1.3主控板的PCB设计 11.1.1系统基本原理最关键的就是要能够实现PWM(脉冲宽度调制)调速。而要实现用PWM调速电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥或推挽高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或工而在满足以上的设计的前置条件后，整个无刷直流电机控制系统还要满足能够实现对无刷直流电机转速的控制，在无刷直流电机的转速控制界面，通过滑动滑块和加减按钮，改变驱动电压脉冲的占空比来调整速度，同时可以通过按钮控制正反转和起停；还要能够进行定时监控，在控制界面上通过设置定时周期时间和次数，单片机内的定时器通过定时计数，可使电机按照屏幕是上指定的周期时间次数进行相应的正传反转操作；与此同时，还要能够实现PID闭环控制，当电机加上负载时，将会导致电机转速降低，所以为了保证电机以稳定转速运行，我们在速度控制的基础上加入PID闭环控制。主要包括两个部分：速度回馈和转速控制。本控制器通过个读取无刷直流电机中霍尔元件的返回值(即电平)计速来获得电机的实时转速，再计算实际转速与预期值的偏差，通过增量式PID算法，使得电机能够快速达到设定速度值以实现对转速的精确控制。统3(1)STC12C5A60S2单片机芯片在本次关于无刷直流电机控制系统的硬件电STC12C5A60S2作为核心的芯片来进行设计的，整个的无刷直流电机控制系统也都是围绕着STC12C5A60S2来进行硬件部分的电路设计。而单片机STC12C5A60S2最主要的功能就是将输入的电信号进行转换处理，最后成为可以对无刷直流电机进行控制的PWM信号。这也是整个无刷直流电机控制系统中最为重要的一个部分。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是一些正在研究新技术的公司所开发的一种单片机类型的，STC12C5A60S2单片机是高速，低功耗，超强抗干扰的，STC12C5A60S2单片机的程序代码，是与51的单片机完全的可以相容的，而且速度非常的快的。内部集成的电路，与一些的复位电路的使用性，PWM信号路，高速转换的A/D转换路脚，特别是一些的只对电机的控制而设计的。各引脚功能图如图所示：4调的PWM信号的。而其中，在STC12C5A60S2单片机中，输出PWM波的模块为PCA模块.PCA指的是单片机的一个功能模块，然后术。而在使用单片机的PCA模块可以实现PWM功能，比如要输出一个固定的PCA指的试可编程计数器阵列，就是说的PWM模块了，有这个的，就一定有PWM功能，不只是PWM,还有好多其他功能，比如捕捉(测脉宽)、高速输PCA计数器寄存器(CL,CH),PCA模块模式捕获值/比较值寄存器(CCAPnL,CCAPnH)以及PCA模块PWM模式控制寄存器(PCA_PWMn)这几个部分组成，而具体PWM工作模式是怎么工作的如下所买描述。要想使能PCA模块的PWM功能，模块寄存器(CCAPMn)的PWMn和ECOMn必须置1。也就是CCAPMn=0x42。然后需要设置PWM的占空比，通当{0,CL[7:0]}<{EPCnL,CCAPnL[7:0]},输出低电平。当{0,CL[7:0]}>={EPCnL,CCAPnL[7:0]},输出高电平。5大概过程就是CL在不停的计数，并与EPCnL寄存器作比较，当CL大于或的值会重载进EPCnL中去，继续进行比较产生新的PWM波形。其中，PWM频在前文中我们介绍过，无刷直流电机的供电电源需要时电压为12V的直流电源，但是一般正常的情况下有的只有是220V的交流电源，因此我们需要对220V的电压进行一个稳压的操作，使得电压被稳压成一个12V的直流电源来供后续对于无刷直流电机的控制的操作。而这次我们选用LM7805CT芯片来作为由LM7805CT组成的三端稳压集成电路是一种十分常见的三端稳压集成电路，所谓的三端集成电路就是指其核心的LM7805CT芯片有着输入，输出和接6VV负载调整率948℃纹波抑制比2V峰值电流A其中用1m78/lm79系列三端稳压IC来组压电路的输出电压，如1m7806表示输出电压为正6V,lm7909表示输出电压为在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器(当然小功率压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A,但应用时需注意：并联使用(3)LCD1602液晶显示电路设计是用LCD1602液晶显示器来进行设计使用的。LCD1602液晶显示器是广泛的一种字符型液晶显示模块。它能够同时显示两行的字符，每行字符可达16个字符。它是由字符型液晶显示屏(LCD)、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱不同厂家生产的LCD1602芯片可能有所不同，但使用方法都是一样的。为了降低成本，绝大多数制造商都直接将裸片做到板子上。一般来说，大多数的LCD1602液晶显示器，有16个引脚，各个的定义及说明如下表所示。引脚号符号引脚说明引脚号符号引脚说明1电源地9数据端□2电源正极数据端口3偏压信号数据端口4命令/数据数据端口5读/写数据端口6E使能数据端□7数据端口A背光正极8数据端□K背光负极表中VSS接电源地；VDD接+5V的电压；VO是液晶显示的偏压信号，可接10K的3296精密电位器，或同样阻值的RM065/RM063蓝白可调电阻；RS是8低电平时，向LCD1602写入命令或数据；当RW为高电平时，从LCD1602读取状态或数据。如果不需要进行读取操作，可以直接将其接VSS;E,执行命令的使能引脚，接单片机的一个I/O;D0—D7,并行数据输入/输出引脚，可接单片机的PO一P3任意的8个I/O□。如果接PO□,PO□应该接4.7K—10K的上拉电阻。如果是4线并行驱动，只须接4个I/O□;A背光正极，可接一个10—47欧的限流电阻到VDD;K背光负极，接VSS。对应的LCD1602液晶显示屏电路设计如下图所示。(4)插盘端□电路驱动块设计插盘端□电路各引脚功能分别是：1脚接电源正极、2脚接负极、3脚接急停刹车，短接电源负极刹车、4脚接PWM调速外接信号。一般将频率调节到9(5)键盘输入接口电路设计无刷直流电机控制系统的硬件电路中，关于键盘的设计，一共要设计四个按键，分别为，启停开关，正反转幻想开关，电机加速开关，以及电机减速开关。具体的电路设计如下图所示。(6)MAX232接口串行通信电路图MAX232芯片具有发送、接收的引脚TIIN、R1OUT。1.2系统电路图上面我们主要介绍了本次控制系统的所用到的主要的几个元器件和模块，下面就是按照一定的电气规程要求，对系统的电路图进行设计，具体如下图所示：图1.11无刷直流电机控制系统电路图将设计好的电路放入仿真软件中进行仿真运行，电路正常运行，且能够实现一定目标。仿真情况如下图所示。11(1)PCB设计不是随心所欲就可以的事情，在PCB的设计中要满足一定的规范和要求。首先在布局的基本原则上要满足一下几个的条件：2、根据结构要素图，放置接插件、安装孔、指示灯等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性，并进行尺寸标注。3、根据结构要素图和某些器件的特殊要求，设置禁止布线区、禁止布局区域。4、综合考虑PCB性能和加工的效率选择工艺加工流程(优先为单面SMT;单面SMT+插件；双面SMT;双面SMT+插件),并根据不同的加工工艺特点布局。5、布局时参考预布局的结果，根据“先大后小，先难后易”的布局原则。6、布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短；高电压、大电流信号与低电压、小电流信号的弱信号完全分开；模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间距要充分。在满足仿真和时序分析要求的前提下，局部调整。7、相同电路部分尽可能采用对称式模块化布局。8、布局设置建议栅格为50mil,IC器件布局，栅格建议为25252525mil。布局密度较高时，小型表面贴装器件，栅格设置建议不少于5mil。9、布局时，考虑fanout和测试点的位置(2)PCB的设计流程如下图所示，PCB设计的一般流程包括绘制