项目四直流电机调速课件(工信版)(共41张PPT)
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知识准备
任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
一、 PWM调速基本原理 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)的缩
写，简称脉宽调制。它通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等 效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。脉宽调制是一种对模 拟信号电平进行数字编码的方法，是利用微处理器的数字输出来 对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、 通信、功率控制与变换等领域中。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
本次任务的目标就是 设计一个基于单片机的直 流电机正反转控制电路， 通过3个按钮实现小型直 流电机(额定电压为1２V) 的正反转及停止控制。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
本次任务的目标就是设计一个基于单片机的直流电机正反 转控制电路，通过3个按钮实现小型直流电机(额定电压为1２V) 的正反转及停止控制。
知识准备
二、 直流电机工作原理 直流电动机的工作原理是基于载流导体在磁场中受力产生
电磁力形成电磁转矩的基本原理。但要获得恒定方向的转矩， 需将其外电路的直流电流变为绕组中的交流电流，即同样需要 机械整流装置。
其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有 电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组(其中2个 小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设 置的)。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识拓展
① 不改变电路，编程实现如下的要求： 系统上电后，电机正转 2s，然后反转3s，不断重复，当停止按钮按下时，电机停止运行。
② 搜集直流电机驱动电路，在PROTUES软件中搭建电路，进行 仿真，并分析各驱动电路的特点。
目标检测
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
本次任务以AT89C51单片机为核心，通过3个按键（快速、 慢速、停止）控制直流电机的速度。当快速按钮按下时，电动机 快速运转；当慢速按钮按下时，电动机慢速运转；当停止按钮按 下时，电动机停止运行。此任务运用PWM技术（在下面进行具 体的阐述）对直流电机进行控制。
DIRECTORY
目 录
项目四 直流电机调速
• 任务一 直流电机驱动及正反转控制 • 任务二 采用PWM技术实现直流电机调速 • 任务三 直流电机调速控制实训
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学习重点
项目四 直流电机调速
通过本项目的学习，让学生学习直流电机驱动及正反转控 制、采用PWM技术实现直流电机调速、直流电机调速控制实 训等概念。通过本项目的学习与实践，我们要掌握单片机直流 电机的基本概念、工作原理和工作方式，并掌握直流电机技术 的调控和实际应用；了解直流电机驱动的工作方式及应用。让 学生由理论联系实践，在教学过程中培养学生自主性、研究性 学习方法和思想。
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
二、 冲量等效理论 在采样控制理论中，有一个重要的结论： 冲量（指窄脉冲
的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的负载上时， 其效果基本相同。
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
三、 PWM控制技术控制直流电机 PWM信号只有两种状态，高电平和低电平。对于一个给
任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 当给电刷加一直流电压，绕组线圈中就有电流流过，由电磁力
定律可知导体会受到电磁力作用。导体处于N极下与电刷A接触电 流向里流，产生电磁力矩为逆时针；导体处于S极下与电刷B接触电 流向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。转子在该电磁力矩作用下开 始旋转。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
一、 直流电机简介 电动机简称电机，是把电能转换成机械能的机械，直流电
机把直流电能转变为机械能。 直流电机有以下4方面的优点： ① 调速范围广，且易于平滑调节。 ② 过载、启动、制动转矩大。 ③ 易于控制，可靠性高。 ④ 调速时的能量损耗较小。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
定的周期来说，高电平所占的时间和周期之比叫做占空比，电 机的速度与施加平均电压成正比，输出转矩则与电流成正比。 直流电机高效运行最常见方法是施加一个 PWM（脉宽调制） 方波，其通断比率对应于所需速度。即直流电机的转速正比于 在一个周期内PWM的电压有效值。电机起到一个低通滤波器 作用，将 PWM 信号转换为有效直流电平，PWM 控制信号很 容易由单片机产生。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 如图所示，当a、b电刷接在直流电源上，电机的轴上带着
被拖动的负载。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 总之，在上述直流电动机的工作过程中，单从电枢线圈的角度
看，每个导体中的电流方向是交变的；但从磁极看，每个磁极下导 体中电流的方向是固定的，即不管是哪个导体运行到该极下，其中 的电流方向总是相同的。因此，直流电动机可获得恒定方向的电磁 转矩，使电机持续旋转。改变加到直流电机电枢两端的直流电压的 极性，即可改变电机的旋转方向。
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任务一 直பைடு நூலகம்电机驱动及正反转控制
任务实施
一、 绘制原理图 在PROTUES软件中绘制原理图，如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
二、 编写源程序 三、 编译与仿真
将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES 中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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知识准备
任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
一、 PWM调速基本原理 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)的缩
写，简称脉宽调制。它通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等 效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。脉宽调制是一种对模 拟信号电平进行数字编码的方法，是利用微处理器的数字输出来 对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、 通信、功率控制与变换等领域中。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
本次任务的目标就是 设计一个基于单片机的直 流电机正反转控制电路， 通过3个按钮实现小型直 流电机(额定电压为1２V) 的正反转及停止控制。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
本次任务的目标就是设计一个基于单片机的直流电机正反 转控制电路，通过3个按钮实现小型直流电机(额定电压为1２V) 的正反转及停止控制。
知识准备
二、 直流电机工作原理 直流电动机的工作原理是基于载流导体在磁场中受力产生
电磁力形成电磁转矩的基本原理。但要获得恒定方向的转矩， 需将其外电路的直流电流变为绕组中的交流电流，即同样需要 机械整流装置。
其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有 电刷。转动部分有环形铁芯和绕在环形铁芯上的绕组(其中2个 小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设 置的)。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识拓展
① 不改变电路，编程实现如下的要求： 系统上电后，电机正转 2s，然后反转3s，不断重复，当停止按钮按下时，电机停止运行。
② 搜集直流电机驱动电路，在PROTUES软件中搭建电路，进行 仿真，并分析各驱动电路的特点。
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
本次任务以AT89C51单片机为核心，通过3个按键（快速、 慢速、停止）控制直流电机的速度。当快速按钮按下时，电动机 快速运转；当慢速按钮按下时，电动机慢速运转；当停止按钮按 下时，电动机停止运行。此任务运用PWM技术（在下面进行具 体的阐述）对直流电机进行控制。
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项目四 直流电机调速
• 任务一 直流电机驱动及正反转控制 • 任务二 采用PWM技术实现直流电机调速 • 任务三 直流电机调速控制实训
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学习重点
项目四 直流电机调速
通过本项目的学习，让学生学习直流电机驱动及正反转控 制、采用PWM技术实现直流电机调速、直流电机调速控制实 训等概念。通过本项目的学习与实践，我们要掌握单片机直流 电机的基本概念、工作原理和工作方式，并掌握直流电机技术 的调控和实际应用；了解直流电机驱动的工作方式及应用。让 学生由理论联系实践，在教学过程中培养学生自主性、研究性 学习方法和思想。
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
二、 冲量等效理论 在采样控制理论中，有一个重要的结论： 冲量（指窄脉冲
的面积）相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的负载上时， 其效果基本相同。
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任务二 采用PWM技术实现直流电机调速
知识准备
三、 PWM控制技术控制直流电机 PWM信号只有两种状态，高电平和低电平。对于一个给
任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
三、 编译与仿真 将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES
中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 当给电刷加一直流电压，绕组线圈中就有电流流过，由电磁力
定律可知导体会受到电磁力作用。导体处于N极下与电刷A接触电 流向里流，产生电磁力矩为逆时针；导体处于S极下与电刷B接触电 流向外流，产生电磁力矩仍为逆时针。转子在该电磁力矩作用下开 始旋转。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
一、 直流电机简介 电动机简称电机，是把电能转换成机械能的机械，直流电
机把直流电能转变为机械能。 直流电机有以下4方面的优点： ① 调速范围广，且易于平滑调节。 ② 过载、启动、制动转矩大。 ③ 易于控制，可靠性高。 ④ 调速时的能量损耗较小。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
定的周期来说，高电平所占的时间和周期之比叫做占空比，电 机的速度与施加平均电压成正比，输出转矩则与电流成正比。 直流电机高效运行最常见方法是施加一个 PWM（脉宽调制） 方波，其通断比率对应于所需速度。即直流电机的转速正比于 在一个周期内PWM的电压有效值。电机起到一个低通滤波器 作用，将 PWM 信号转换为有效直流电平，PWM 控制信号很 容易由单片机产生。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 如图所示，当a、b电刷接在直流电源上，电机的轴上带着
被拖动的负载。
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任务一 直流电机驱动及正反转控制
知识准备
二、 直流电机工作原理 总之，在上述直流电动机的工作过程中，单从电枢线圈的角度
看，每个导体中的电流方向是交变的；但从磁极看，每个磁极下导 体中电流的方向是固定的，即不管是哪个导体运行到该极下，其中 的电流方向总是相同的。因此，直流电动机可获得恒定方向的电磁 转矩，使电机持续旋转。改变加到直流电机电枢两端的直流电压的 极性，即可改变电机的旋转方向。
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任务一 直பைடு நூலகம்电机驱动及正反转控制
任务实施
一、 绘制原理图 在PROTUES软件中绘制原理图，如图所示。
12
任务一 直流电机驱动及正反转控制
任务实施
二、 编写源程序 三、 编译与仿真
将上述源程序在KEIL C中编译并生成HEX文件，在PROTUES 中作原理图仿真。正确的编译结果如图所示。
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