翥主Ⅵ盟爵０８。基于单片机的直流电机调速系统设计卢春华姚海燕张莉（安阳工学院河南安阳４５５０００）［摘要】利用单片机作为控制核心设计直流电机的调速系统．并给出程序流程图。该系统解决以往复杂的模拟电路设计问题，增强对直流电机速度的可控性提高调速系统的精度，且成本低廉，具有很好的使用价值。［关键词］单片机直流电机调速中图分类号：ＴＢ３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－７５９７（２００９）１０２００３４－－０１ｉ、曹育在各类机电设备中，直流电机由于其结构的特殊性使它具有良好的起动、制动和调速性能。直流凋速技术已广泛戍用于现代工业、航天等各个领域。传统的晶闸管直流调速系统，其控制叫路是基于模拟器件没计的，这使得控制吲路的硬件设备极其复杂，安装调试困难，相对故障牢高。本文设计了一种基于单片机的直流电机脉宽调速拧制系统，其控制方案依靠软件实现。采样、触发、控制均采用数字处理，避免了模拟控制电路对元件参数的影响，且参数调整简单方便，简化了系统，提岛了Ｊ二作稳定性，延长了系统使用寿命。＝、系统硬件设计（一）系统工作原理本设计选用Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ公司的ＰＩＣ系列单片机ＰＩＣｌ６Ｃ７４，该单片机采用了哈佛总线机构１３位程序存储器，所有指令均为单周期，单字节指令，抗干扰能力强，且内部集成多路Ａ／Ｄ转换电路，适合本设计的控制需要。ＩＮ２为１时，电机反转。选用一路ＰＷＭ（ＰＤ５或ＰＣ５）连接Ｅ引脚。通过调整ＰＷＭ的占空比可以调整电机的转速。选择一路Ｉ／０口（ＰＤ４或ＰＤ６），经反向器７４ＨＣｌ４分别接ＩＮｌ～ＩＮ４引脚，控制电机的正反转。为了增强Ｌ２９３Ｄ的驱动能力，本设计对它的两路驱动进行了并联使用。最大驱动能力可以达到３Ａ，满足常用直流电机的驱动要求。图２Ｌ２９３Ｄ驱动电路图３．＋光电转换（编码）。本设计将光电编码器与直流电机主轴直接联接。从而使编码器转速与电机完全一致。其工作原理是：光电编码器随电机旋转，产生与转速成正比的两相相位角相差９０。的正交编码脉冲。如果Ａ相脉冲比Ｂ相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。Ａ线用来测量脉图ｌ调速系统框图图１所示是调速系统框图。从结构卜看，此系统为一闭环调速系统。其工作原理为：光电编码器将测得的电机转速信号变送成电信号反馈给ＰＩＣｌ６Ｃ７４。单片机系统从占空比输入电路获得电机给定转速（外给定），或是单片机系统自行给定电机转速（内给定），系统根据给定的电机转速信号与反馈的速度信号相比较，得出偏差，经过控制算法（如ＰＩ）得出控制变量，经三态缓冲器以ＰＷＭ的形式输出。最后通过Ｌ２９３驱动直流电机，然后进入下一个采样周期。（二）主要硬件设计１．三态缓冲器。缓冲器足数字元件的其中一种，它对输入值不执行任何运算，其输出值和输入值一样，在计算机控制系统的设计中有着重要作用。本控制系统采用三态缓冲器，它用来扩展单片机的输入口，除了常用缓冲器的功能外，还有一个使能端，用Ｅ表示。当Ｅ＝Ｉ时，缓冲器把输入的速度控制量直接送给驱动电路；若Ｅ：０，缓冲器被阻Ｉ卜．无论输入什么值，输出的总足高阻态，用ｚ表示。高阻态能使电流降到足够低，就好象缓冲器的输出没有与任何信号相连一样。２．Ｌ２９３驱动电路．单片机ＰＩＣｌ６Ｃ７４输出的脉宽调制信号需经过功率放大才能驱动电机，本设计采用的是Ｌ２９３Ｄ驱动芯片，它可以用来驱动继电器、线圈、直流电机和步进电机等感性负载，其接口电路如图２所示。Ｌ２９３Ｄ采用１６引脚ＤＩＰ封装，在其内部集成了２个Ｈ－桥电路，冈而可以冲个数，Ｂ线与Ａ线配合可测量出转动方向。由此可测出电机转速与转向。电机的转速ｕ可表示为：翻＝ｃＸＡＮ＋五式中：ｃ一标度变换系数，可根据转速的量纲来选择；ＡＮ一一个采样周期中的计数值，它的符号反映电机的转动方向；Ｔｓ－－Ｔｓ采样周期．最后将测得的转速信号输入单片机．经计数、译码及三位数码显示器显示出电机的转速以作为调速的依据。三、系统软件设计主程序是一个循环程序，在主程序里要实现的主要控制功能为：电机转速计算并实时显示，ＰＩＤ计算出占...
