课程设计
设计题目基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计
学院机电工程学院
专业机械工程及自动化
班级机自07级01班
学号
指导老师
完成时间2011年1月11日
f目录
1直流电动机调速概述3
11直流电机调速原理3
12直流调速系统实现方式4
1389C51单片机5
2硬件电路设计5
21PWM波形的程序实现5
22直流电动机驱动6
23续流电路设计6
3软件设计7
31主程序设计7
32数码显数设计8
33功能程序设计9
34仿真图12
35仿真结果分析13
心得体会14
参考文献15
f1直流电动机调速概述
11直流电机调速原理
直流电动机根据励磁方式不同直流电动机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电动机机械特性曲线有所不同。但是对于直流电动机的转速有以
下公式
UC
cφTR
内
C
r
C
c
φ其中U电压R
内
励磁绕组本身的电阻φ
每极磁通WbC
c电势常数C
r
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。
图11直流电机的工作原理图
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以控制电机的转速。在工业生产中广泛使用其中脉宽调制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因此PWM又被称为“开关驱动装置”。
f
图12电枢电压占空比和平均电压的关系图
根据上图如果电机始终接通电源时电机转速最大为
max
V占空比为
D1tT则电机的平均速度为DmaxVVD
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。
12直流调速系统实现方式
PWM为主控电路的调速系统基于单片机类由软件来实现PWM在PWM调速系统中占空比D是一个重要参数在电源电压dU不变的情况下电枢端电压的平均值取决于占空比D的大小改变D的值可以改变电枢端电压的平均值从而达到调速的目的。改变占空比D的值有三种方法A、定宽调频法保持1t不变只改变t这样使周期或频率也随之改变。图12B、调宽调频法保持t不变只改变1t这样使周期或频率也随之改变。图12C、定频调宽法保持周期T或频率不变同时改变1t和t。图12
前两种方r