51单片机控制直流电机设计

单片机控制小功率直流电机 一. 设计要求：用单片机控制直流电机加速、减速、正反转和停止。 二. 设计方案分析 1、方案设计：直流电机只要能提供一定的直流就可以转动，改变电压极性可以改变转动方向，可以通过给直流电机提供脉冲信号来驱动它，脉冲信号的占空比可以影响到直流电机的平均速度，因此可以通过调整占空比从而能实现调速的目的。直流电机的驱动电路要有过流保护作用，可用二极管来实现，另外电机的驱动电流是比较大的所以需要用三极管来放大电流。程序的关键就是如何实现占空比的调整，这个可以通过对 51 单片机定时器重装初值进行改变，从而改变时间。设计中用到的元件：STC89C52、晶振（12MHz）、小按键、三极管、二极管、电容、电阻等。 2、背景知识介绍： 直流电机调速原理 本设计的主要思想为利用PWM 控制占空比从而达到改变电机速度。下面为PWM 控制原理； 图1 为PWM 降压斩波器的原理电路及输出电压波形。在图1a 中，假定晶体 管 V1先导通 T1，秒(忽略V1的管压降，这期间电源电压 Ud 全部 加到电枢 上 )，然后 关断T2秒(这期间电枢 端 电压为零)。如此反复 ，则 电枢 端 电压波形如图1b 中所示 。电动机电枢 端 电压 Ua 为其 平均值。 图1 PWM 降压斩波器原理电路及输出电压波形 a) 原理图 b)输出电压波形 1112adddTTUUUUTTT (3) 式(3)中 1112TTTTT  （4）  为一个周期T 中，晶体管V1 导通时间的比率，称为负载率或占空比。使用下面三种方法中的任何一种，都可以改变 的值，从而达到调压的目的： (1)定宽调频法：T1 保持一定，使T2 在0～∞范围内变化； (2)调宽调频法：T2 保持一定，使T1 在0～∞范围内变化 (3)定频调宽法：T1+T2=T 保持一定，使T，在0～T 范围内变化。 不管哪种方法， 的变化范围均为0≤ ≤l，因而电枢电压平均值Ua的调节范围为0～Ud，均为正值，即电动机只能在某一方向调速，称为不可逆调速。当需要电动机在正、反向两个方向调速运转，即可逆调速时，就要使用图1—2a 所示的桥式(或称H 型)降压斩波电路。 在图2a 中，晶体管V1、V4是同时导通同时关断的，V2、V3也是同时导通同时关断的，但 V1与 V2、V3与 V4都不允许同时导通，否则电源 Ud 直通短路。设V1、V4先同时导通T1 秒后同时关断，间隔一定时间(为避免电源直通短路。该间隔时间称为死区时问)之后，再使V2、V3同时导通T2 秒后同时关断，如此反...