介绍一种基于MC51单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统

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TCrCcRCeU内式中:U—电压内R—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,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=VmaxD,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。PWMEQU7FH;PWM赋初始值ORG0000H;初始化AJMPMAINORG000BHAJMPINTTORG001BHAJMPINTT1ORG0020H;//////////////////////////主程序段MAIN:MOVSP,#30HMOVTMOD,#21H;定时器0工作在模式1，定时器1工作在模式2MOVTH1,PWM;脉宽调节MOVTL1,#00HMOVTH0,#0FEH;0.5ms延时常数MOVTL0,#0BH;频率调节SETBEA;允许CPU开中断SETBET0;允许定时器0开中断SETBET1;允许定时器1开中断SETBTR0;启动定时器0MOVR1,#00H;寄存器R1清零MOVP1,R1;p1清零WAIT:MOVP0,#0FFH;设置p0状态CLRP0.6;对第二列清0MOVA,P0;扫描p0端口ANLA,#0FH;屏蔽高位XRLA,#0FH;判断是否有按键按下JZWAIT1;无键按下跳转下一个键盘扫描程序LCALLDELAY10MS;调用延时MOVA,P0;再次扫描p0判断是否真有按键按下ANLA,#0FHXRLA,#0FH;判断是否真的有键按下JZWAIT1;按键抖动跳转至下一个键盘扫描程序MOVA,P0ANLA,#0FHCJNEA,#0EH,QIANJINMOVP1,#050HQIANJIN:CJNEA,#0DH,YOUZHUANMOVP1,#0A0HYOUZHUAN:CJNEA,#0BH,ZUOZHUANMOVP1,#090HZUOZHUAN:CJNEA,#07H,DENGDAIMOVP1,#060H;//////////////////////////////////////////////加速、减速WAIT1:MOVP0,#0FFHCLRP0.4MOVA,P0ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZWAITACALLDELAY10MSMOVA,P0ANLA,#0FHXRLA,#0FHJZWAITMOVA,P0ANLA,#0FHCJNEA,#07H,JIANSUMOVA,PWMCJNEA,#0FFH,PWMINC;是否到最大值？SJMPWAITPWMINC:INCPWM;调节脉宽（脉宽减短）SJMPWAITJIANSU:CJNEA,#0BH,DENGDAIMOVA,PWMCJNEA,#00H,PWMDECPWMDEC:DECPWMSJMPWAITDENGDAI:MOVA,P0ANLA,#0FHXRLA,#0FHJNZDENGDAISJMPWAIT;/////////////////////////////////////////定时器0的中断INTT0:CLRTR1MOVTH0,#0FeH;0.5ms延时常数MOVTL0,#0bH;频率调节MOVTH1,PWMSETBTR1MOVP2,#00H;启动输出RETIINTT1:CLRTR1;脉宽调节结束MOVP2,#0FFH;结束输出RETIDELAY10MS:MOVR6,#10D1:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D1RETEND电机随着占空比的增加或减少电机转速也越来越快。通过改变占空比实现了对直流电机的调速。