单片机控制的无刷直流电动机高性能控制器的设计2
基于单片机的无刷直流电机调速控制系统设计
基于单片机的无刷直流电机调速控制系统设计摘要：无刷直流电机是一款有别于普通电机的新型直流电机，它的组成结构里没有电刷，他采用的是电子换向器。
这款电机作为风力发动机在应用中拥有许多独特的优点，例如：使用周期长、运行效率高、运转低噪声、工作转速高、不产生换向火花、运转可靠及易于保养维护。
目前无刷直流电机广泛应用于洗衣机、新能源电动汽车、航模、船舶、医疗电子及工业自动化关键词：单片机；直流电机；调速系统引言近年来，直流无刷电动机(BLDCM)的无位置传感器控制已成为电机传动领域的一项重要技术。
无传感器控制的关键是取得可靠转子位置信号，就是从硬件和软件两方面间接地取得转子位置信号以取代传统位置传感器。
无刷电动机采用无传感器控制技术，具有体积小、结构简单、可维护性强、可靠性高的优点，在许多领域获得了广泛应用。
当前，无传感器无刷电动机的控制方案多数是基于DSP软件。
然而，因为DSP执行速度慢、计算量大、成本高，该控制算法不适合未来的市场推广。
与此同时，也有某些用于无传感器无刷直流电机控制的专用集成电路，不过这类芯片通用性差、扩展性差、价格高，只适合低功率、低压场合。
一、系统简介直流电动机是将直流电转换为机械能的电动机。
在许多需要电力转移的实际生产领域，电力发动机必须能够调整速度以适应生产过程。
与交流电机相比，直流电机具有良好的起动和制动性能，可以平滑转速控制、高过载能力，不受电机功率的限制，因此广泛应用于许多行业。
随着电子技术的迅速发展，电机调速已被数字调速广泛取代。
数字调速控制精度高，性能稳定，效率高，调速控制主要由单片机执行。
单片机在工业生产中发挥着越来越重要的作用，并已成为一个关键组成部分，其优点包括功能强大、体积小、可靠性高、成本低和开发周期短。
单片机控制的直流电机调速系统通过键盘输入控制直流电机的启动和关闭、转速和同步时间的调整。
电机转速和同步时间的设置由一组数字编码管道显示。
与传统控制系统相比，该系统提供了更大的控制灵活性，提高了生产率，节省了工作人员，从而降低了系统成本。
基于c8051的直流无刷电机控制系统的设计
基于c8051的直流无刷电机控制系统的设计
设计一个基于c8051的直流无刷电机控制系统，可以按照以下步骤进行：
1. 选择合适的c8051单片机芯片，建议选择具备PWM输出和
高速计数器功能的型号。
2. 设计电机驱动电路，包括功率电路和驱动电路。
功率电路通常由MOSFET H桥组成，负责将电机驱动电压转换为驱动电流。
驱动电路负责根据单片机控制信号控制MOSFET开关，
控制电机的起停和运动方向。
3. 编写单片机的控制程序。
需要实现以下功能：
- 设定电机转速或转矩的目标值；
- 读取电机的实际转速或转矩；
- 根据目标值和实际值进行比较，计算出控制电压；
- 生成PWM信号，控制电机驱动电路。
4. 调试和测试控制系统。
连接电机和单片机，进行测试和调试，确保系统正常工作。
5. 优化系统性能。
可以根据需要进行性能优化，例如增加闭环控制、采用磁编码器等。
以上步骤仅供参考，根据实际需求和资源可以进行适当调整和修改。
希望能对你有所帮助！。
基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计
【基于单片机的无刷直流电机的控制系统设计】1. 引言无刷直流电机（BLDC），作为一种高效、低噪音、长寿命的电动机，被广泛应用于各种领域。
而采用单片机进行控制，实现对BLDC的精准控制，则成为现代工业中的热门技术。
本文将围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开探讨，深入剖析其原理和实现过程。
2. 无刷直流电机的工作原理无刷直流电机是一种采用电子换相技术的电机，其工作原理与传统的直流电机有所不同。
它不需要使用碳刷和电刷环来实现换向，而是通过内置的电子控制器来精确控制转子上的永磁体和定子上的电磁线圈的相互作用，实现转子的旋转运动。
3. 单片机在无刷直流电机控制中的作用单片机在无刷直流电机的控制系统中扮演着核心角色，它通过内置的PWM模块生成PWM波形，用于控制电机驱动器中的功率器件，同时监测电机的运行状态，并根据需要进行调整和反馈控制，实现对电机的精准控制。
4. 基于单片机的无刷直流电机控制系统设计（1）硬件设计在设计基于单片机的无刷直流电机控制系统时，需要考虑到电机的功率和控制要求，选择合适的单片机和电机驱动器，设计电机驱动电路以及检测装置，确保系统能够稳定可靠地工作。
（2）软件设计利用单片机的PWM模块生成PWM波形，采用适当的控制算法（如PID控制算法），编写控制程序，实现对无刷直流电机的精准控制。
考虑到系统的实时性和稳定性，需要进行充分的软件优化和调试。
5. 个人观点和理解在基于单片机的无刷直流电机控制系统设计中，充分理解无刷直流电机的工作原理和单片机的控制特点，合理选择硬件和编写软件，是至关重要的。
只有系统全面、深刻地理解，才能设计出高质量、稳定可靠的控制系统。
6. 总结本文围绕基于单片机的无刷直流电机控制系统设计展开了探讨，从无刷直流电机的工作原理、单片机在控制系统中的作用，到具体的硬件设计和软件设计，全面、深入地阐述了相关内容。
希望通过本文的阐述，读者能够对基于单片机的无刷直流电机控制系统设计有更深入的理解和应用。
基于AT89C51单片机控制的无刷直流电机设计毕业论文
摘要随着科学技术的发展，现代工业的需要，无刷直流电动机迅速发展，取代传统电动机。
无刷直流电动机的效率高、精度准确、速度快，广泛应用于各种电噐领域。
本设计中的电动自行车的电机使用的是无刷直流电动机，控制噐选择AT89C51单片机，通过霍尔位置传感噐反映电机转子的位置的信息，单片机编写程序操控无刷直流电机。
分析系统中的无刷直流电动机、单片机、驱动芯片、数码管、键盘的功能以及工作原理。
讨论了无刷直流电动机的几种运行特性，得出相应结论。
根据无刷直流电动机的特性，采用PWM技术对电机进行调速，霍尔传感噐测量的转速通过单片机显示在数码管上。
通过技术分析，软件以及硬件设计，达到了预期的结果。
关键词：无刷直流电动机；单片机；霍尔位置传感噐AbstractWith the development of science and technology, should now industrial needs, brushless DC motor to develop rapidly to replace the traditional motor. Brushless DC motor with high efficiency, accurate accuracy, speed, widely used in a variety of electrical fields.The design of the electric bicycle motor is a brushless DC motor, select the AT89C51 microcontroller as a controller, capture the comparison level and Hall position sensor feedback signal, through the software programming control brushless DC motor. Analysis of the system in the brushless DC motor, microcontroller, driver chip, digital tube, keyboard function and working principle. The working characteristics of brushless DC motor are discussed. According to the characteristics of brushless DC motor, PWM motor is used to speed the motor. Hall sensor measurement speed through the microcontroller shown in the digital tube, by looking for information, hardware and software design, and ultimately to achieve the system requirements. Key words: brushless dc motor;the microcontroller;hall position sensor目录1前言 (2)2无刷直流电动机的介绍 (4)2.1无刷直流电动机的概念 (4)2.2无刷直流电动机的研究意义 (4)2.3无刷直流电动机以及有刷直流电动机的对比 (5)3无刷直流动电机的结构原理以及工作特性 (7)3.1无刷直流电动机的结构 (7)3.1.1电机本体 (7)3.1.2转子位置传感噐 (7)3.1.3电子换向噐 (8)3.2无刷直流电机的原理 (8)3.3无刷直流电动机的运行特性 (10)3.3.1机械特性 (10)3.3.2调节特性 (11)3.3.3工作特性 (12)4无刷直流电动机控制噐的选型与设计 (13)4.1无刷直流电动机控制噐设计 (13)4.1.1设计方案比较与选择 (13)4.1.2无刷直流电动机系统结构框图 (14)4.2控制噐的组成及原理 (15)4.3脉宽调制（PWM）技术 (15)5 AT89C51单片机的结构以及工作原理 (17)5.1 AT89C51单片机的硬件结构 (17)5.2 AT89C51单片机的引脚功能介绍 (18)5.3 AT89C51单片机的工作方式 (19)5.4 AT89C51单片机的最小应用系统 (21)5.5 AT89C51单片机的指令系统 (22)6硬件电路以及软件的设计 (23)6.1硬件电路设计 (23)6.1.1单片机与按键键盘电路设计 (23)6.1.2单片机与数码管的电路设计 (25)6.1.3逆変电路与驱动电路设计 (26)6.1.4限流保护电路 (29)6.2软件设计 (29)6.2.1控制噐软件设计 (29)6.2.2程序流程图 (31)7技术经济分析 (34)8结论 (35)致谢 ............................................................................................ 错误!未定义书签。
基于51单片机的无刷直流电动机控制器设计说明
系 别：机电与自动化学院
专 业 班：电气工程及其自动化0702班
姓 名：
学 号：
指导教师：
2010年5月
基于51单片机的无刷直流电动机
控制器设计
TheDesign ofBrushless DCMotorControllerBased on MCS-51Singlechip
绪 论
传统的直流电机一直在电机驱动系统中占据主导地位，但由于其本身固有的机械换向器和电刷导致电机容量有限、噪音大和可靠性不高，因而迫使人们探索低噪音、高效率并且大容量的驱动电机。随着电力电子技术和微控制技术的迅猛发展而成熟起来的直流无刷电机体积小、重量轻、效率高、噪音低、容量大且可靠性高，从而极有希望代替传统的直流电机成为电机驱动系统的主流。
摘 要
近年来，无刷直流电动机愈来愈多地在很多领域得到应用，它除了保持有刷直流电动优越的起动性能和调速性能以外，其最大的特点，就是没有换向器和电刷组成的机械接触结构，因而具有寿命长、噪声低、运行可靠、维护简便等一系列优点，且由于其转速不受机械换向的限制，可在宽广的范围内平滑地调速。例如在电动自行车上应用无刷直流电动机来取代原来的有刷直流电动机，由于采用了电子无接触式换向，不仅延长了电机的使用寿命，而且调速方便，易于控制，运行平稳。
Recently,brushless DC motor has been applied in many area．Besides the good performance of startup and speed control，its remarkable characteristic is that there is no commutator and brush。So the brushless DC motor has some advantages such as long life，low noise，reliable operation and easy maintenance．Its speed Can be regulated in a large range smoothly because of no limitation of mechanical commutator．For the electric bicycle，the motor with brush has been replaced by the brushless one．Due to the commutation without touch,the life of motor is prolonged and the motor is easy to be controlled．
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电机控制器的设计3.1 无刷直流电机控制器的概述无刷直流电动机兼有直流电动机调整和起动性能好以及异步电动机结构简单无需维护的优点，因而在高可靠性的电机调速领域中获得了广泛应用。
在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。
目前，数字调速系统主要采用两种控制方案:一种采用专用集成电路。
这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。
另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。
这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便。
电机控制器是无刷直流电动机正常运行并实现各种调速伺服功能的指挥中心，它主要完成以下功能：对各种信号进行逻辑综合，以给驱动电路提供各种控制信号；产生PWM调制信号，实现电机的调速；对电机进行速度环和电流环调节，使系统具有较好的动态和静态性能；实现短路、过流、欠压、堵转等故障保护功能。
现代控制技术的发展与微处理器的发展息息相关，可以说，每一次微处理器的进步都推动了控制技术的一次飞跃。
在微处理器出现之前，控制器只能由模拟系统构成。
由模拟器件构成的控制器只能实现简单的控制，功能单一、升级换代困难，而且由分立器件构成的系统控制精度不高，温度漂移，器件老化严重，使得维护成本增高，限制了它的发展和应用范围。
随着微处理器的迅速发展和推广，控制器由模拟式转换成了数模混合式，并进一步发展到全数字式，技术的进步使得许多模拟器件难以实现的功能都可以方便地用软件实现，使系统的可靠性和智能化水平大大提高。
在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。
目前，数字调速系统主要采用两种控制方案：一种采用专用集成电路。
这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。
另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。
这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便[9][10]。
控制器是电动自行车的驱动系统，它是电动自行车的大脑。
其主要作用是在保证电动自行车正常工作的前提下，提高电机和蓄电池的效率、节省能源、保护电机及蓄电池，以及降低电动自行车在受到破坏时的损伤程度。
基于51单片机的无刷直流电动机的控制设计解读
基于51单片机的无刷直流电动机控制器设计系别：机电与自动化学院专业班：电气工程及其自动化0702班姓名：学号：指导教师：2011年6月基于51单片机的无刷直流电动机控制器设计The Design of Brushless DC Motor Controller Based on MCS-51 Singlechip摘要近年来，无刷直流电动机愈来愈多地在很多领域得到应用，它除了保持有刷直流电动优越的起动性能和调速性能以外，其最大的特点，就是没有换向器和电刷组成的机械接触结构，因而具有寿命长、噪声低、运行可靠、维护简便等一系列优点，且由于其转速不受机械换向的限制，可在宽广的范围内平滑地调速。
例如在电动自行车上应用无刷直流电动机来取代原来的有刷直流电动机，由于采用了电子无接触式换向，不仅延长了电机的使用寿命，而且调速方便，易于控制，运行平稳。
本文以无刷直流电机为研究对象，以无刷直流电机控制系统为控制目标，以PWM为控制设计技术，采用MCS-51系列单片机为主控芯片，文章主要研究无刷直流电动机的调速功能，实现电动机的起动、制动、正/反转换向，加/减速，并对无刷直流电动机的运行状态进行监视和报警。
文章研究包含硬件和软件两个方面，硬件方面实现的功能有：电源设计、调速控制设计、驱动电路设计、过热保护电路设计、短路保护电路设计和转速显示设计等部分；软件方面实现的功能有，电路复位模块的设计、按键控制模块的设计、功能模块的设计、电动机判停模块的设计、IPS下载模块的设计和速度显示模块的设计等部分。
文章介绍了无刷直流的功能硬件图和程序结构流程，介绍了利用MCS-51单片机和控制芯片来控制无刷直流电动机速度的方法，并在电动机运行异常时发出警报。
本课题经过理论分析和系统调试，控制系统性能稳定，可靠性佳，实现了既定的功能，达到了设计指标的要求。
关键词：无刷直流电动机 MCS-51单片机调速控制AbstractRecently,brushless DC motor has been applied in many area．Besides the good performance of startup and speed control，its remarkable characteristic is that there is no commutator and brush。
直流无刷电机的控制系统设计方案
直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言1.1 题目综述直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能，而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。
与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征：低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。
基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。
比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊；家用电器中的DVD VCD空调和冰箱的压缩机、洗衣机；办公领域的传真机、复印机、碎纸机等；工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业；水下机器人等等诸多应用[1]。
1.2 国外研究状况目前，国无刷直流电机的控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规。
外国的一些技术和中国的一些技术大体相当，美国和日本的相对比较先进。
当新型功率半导体器件：GTR、MOSFETIGBT 等的出现，以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现，都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。
近些年来，计算机和控制技术快速发展。
单片机、DSR FPGA CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中，一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中，这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。
经过这么多年的发展，我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高，但是与国外的技术相比还是相差很远，需要继续努力。
所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国的重要研究容[2]。
1.3 课题设计的主要容本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象，主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。
选定合适的方案，设计硬件电路并编写程序调试，最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。
本课题涉及的技术概括如下：(1)学习直流无刷电机的基本结构、工作原理、数学模型等是学习电机的前提和首要容。
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电机控制器的设计
无刷直流电动机兼有直流电动机调整和起动性能好以及异步电动机结构简单无需维护的优点，因而在高可靠性的电机调速领域中获得了广泛应用。在电机转速控制方面，绝大多数场合数字调速系统已取代模拟调速系统。目前，数字调速系统主要采用两种控制方案:一种采用专用集成电路。这种方案可以降低设备投资，提高装置的可靠性，但不够灵活。另一种是以微处理器为控制核心构成硬件系统。这种方案可以编程控制，应用范围广，且灵活方便。
★工作电压、功耗：
单片机的工作电压最低可以达到，最高为6V，常见的是3V和5V
单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，用电池供电的系统要选用电流小的产品，同时要考虑是否要用到单片机的掉电模式，如果要用的话必须选择有相应功能的单片机。
★其他方面：
在单片机的性能上还有很多要考虑的因素，比如中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内部有无时钟振荡器、有无上电复位功能等等。
基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计
基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计摘要无刷直流电机（Brushless DC motor）是一种越来越常见的电机类型，其较传统的有刷直流电机具有更高的效率和可靠性。
本文将重点介绍基于STC单片机的无刷直流电机控制系统的设计。
首先，我们将讨论无刷直流电机的工作原理和特点，接着介绍STC单片机的特点以及在电机控制中的应用。
然后，我们将详细描述无刷直流电机控制系统的硬件设计和软件设计，包括驱动电路的设计、电机参数的测量和校准、控制算法的实现等。
最后，我们将对该系统进行实验验证和性能评估，并展望其在实际应用中的可行性和发展前景。
1. 引言无刷直流电机是一种通过电子换相器而不是机械换向器来实现无刷换向的直流电机。
与有刷直流电机相比，无刷直流电机具有更高的效率、更低的噪音和更长的寿命。
在各种应用中，无刷直流电机正逐渐取代有刷直流电机成为首选的电机类型。
而STC单片机是一种性能稳定、功能丰富的单片机，广泛用于电机控制、嵌入式系统等领域。
在本文中，我们将结合这两个技术，设计一个基于STC单片机的无刷直流电机控制系统。
2. 无刷直流电机的工作原理和特点无刷直流电机是一种通过电子换相器来实现换向的直流电机。
电子换相器通常由半导体器件（如晶体管或功率MOSFET）和控制电路组成。
无刷直流电机采用反馈控制算法，通过测量电机转子位置和速度，控制电子换相器的工作状态，从而实现电机的正常运转。
无刷直流电机具有以下特点：1.高效率：无刷直流电机的效率比有刷直流电机高，可以节省能源并减少电机发热。
2.高转矩密度：无刷直流电机具有较高的转矩密度，可以实现更大的功率输出。
3.低噪音：无刷直流电机的换向由电子换相器实现，没有机械刷子的摩擦和碰撞，因此噪音较低。
4.长寿命：无刷直流电机没有机械刷子，寿命较长。
3. STC单片机的特点及在电机控制中的应用STC单片机（单片机英文名称：Single-Chip Microcomputer）是一种广泛应用于电机控制、嵌入式系统等领域的单片机。
基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计
文章编号:1008-1658(2002)04-0044-06基于单片机的无刷直流电动机控制系统设计卢 静1,陈非凡2,张高飞2,施涌潮1(1.北京机械工业学院 电子信息工程系, 北京100085 2.清华大学 精密仪器系, 北京100084)摘 要:基于单片机的无刷直流电动机控制系统,主要由无刷直流电动机、单片机和驱动主回路构成,其控制核心是C515C 单片机。
该单片机主要完成位置传感器信号的采集,电动机换相信号的输出,电动机转速的测量,以及数字PWM 调速信号的输出,电流的采集等功能。
并通过软件编程实现速度的PI 调节,构成电动机转速闭环控制系统。
电动机驱动电路采用的是具有开关速度快、损耗低、驱动功率小的M OSFET 管构成的全桥式控制方式。
该系统的特点就是结构简单,实现了全数字式控制,在运行中获得了良好的动静态性能。
关 键 词:无刷直流电动机;单片机;PWM 控制中图分类号:TM 921.5 文献标识码:A直流电动机的机械电刷和换向器因强迫性接触,造成其结构复杂、可靠性差、变化的接触电阻、火花、噪声等一系列问题,影响了直流电动机的调速精度和性能。
随着电子技术、功率元件技术和高性能的磁性材料制造技术的发展,无刷直流电动机利用电子换向器取代了机械电刷和机械换向器,因此,使这种电动机不仅保留了直流电动机的优点,而且又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。
在宇航、军事设施领域及工业和民用领域都得到了广泛的应用。
无刷直流电动机是伴随着数字控制技术而产生和发展起来的,因此,采用单片机为主的数字控制是无刷直流电动机的主要控制手段之一。
1 无刷直流电动机简介本系统所使用的是三相两极三角型连接的无刷直流电动机。
下面主要以此为例介绍一下无刷直流电动机的基本工作原理[1]。
图1 无刷直流电动机原理图无刷直流电动机由电动机本体、转子位置传感器、电子开关线路和驱动电路4部分组成,是一种典型的机电一体化产品,其原理框图如图1所示。