用單片機控制直流電機設計
本設計以AT89C51單片機為核心,以4*4矩陣鍵盤做為輸入達到控制直流電機的啟停、速度和方向,完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。在設計中,采用了PWM技術對電機進行控制,通過對占空比的計算達到精確調速的目的。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/173656.htm一、 設計方案比較與分析:
方案一:采用電阻網(wǎng)絡或數(shù)字電位器調整電動機的分壓,從而達到調速的目的。但是電阻網(wǎng)絡只能實現(xiàn)有級調速,而數(shù)字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在于一般電動機的電阻很小,但電流很大;分壓不僅會降低效率,而且實現(xiàn)很困難。
方案二:采用繼電器對電動機的開或關進行控制,通過開關的切換對小車的速度進行調整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單,缺點是繼電器的響應時間慢、機械結構易損壞、壽命較短、可靠性不高。
方案三:采用由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態(tài),精確調整電動機轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下,效率非常高;H型電路保證了可以簡單地實現(xiàn)轉速和方向的控制;電子開關的速度很快,穩(wěn)定性也極佳,是一種廣泛采用的PWM調速技術。
兼于方案三調速特性優(yōu)良、調整平滑、調速范圍廣、過載能力大,因此本設計采用方案三。
2、PWM調速工作方式:
方案一:雙極性工作制。雙極性工作制是在一個脈沖周期內(nèi),單片機兩控制口各輸出一個控制信號,兩信號高低電平相反,兩信號的高電平時差決定電動機的轉向和轉速。
方案二:單極性工作制。單極性工作制是單片機控制口一端置低電平,另一端輸出PWM信號,兩口的輸出切換和對PWM的占空比調節(jié)決定電動機的轉向和轉速。
由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小,其電流的最大波動也比雙極性工作制的小,所以我們采用了單極性工作制。
3、PWM調脈寬方式:
調脈寬的方式有三種:定頻調寬、定寬調頻和調寬調頻。我們采用了定頻調寬方式,因為采用這種方式,電動機在運轉時比較穩(wěn)定;并且在采用單片機產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實現(xiàn)上比較方便。
4、PWM軟件實現(xiàn)方式:
方案一:采用定時器做為脈寬控制的定時方式,這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確,誤差只在幾個us。
方案二:采用軟件延時方式,這一方式在精度上不及方案一,特別是在引入中斷后,將有一定的誤差。但是基于不占用定時器資源,且對于直流電機,采用軟件延時所產(chǎn)生的定時誤差在允許范圍,故采用方案二。
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