基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
基于51单片机的直流电机调速的方法
基于51单片机的直流电机调速的方法田云 史洁 黑龙江农业经济职业学院机电工程系 1570410 引言许多单片机爱好者，在设计一些单片机控制系统的时候，都会采用小型直流电动机来制作各种各样的电子设备，因为直流电机调速范围广，易于平滑调速，启动、制动和过载转矩大，易于控制，可靠性较高。
对于直流电机的控制，无非是控制其转向，以及速度。
转向的控制方法比较简单，只要改变电机的通电极性就可改变其旋转方向。
在这里，我们重点讨论如何对其速度上的控制，对其调速可以采用多种办法。
对于直流电机转速的调节，最常用的办法是通过改变电枢端的电压来实现，传统的思路是通过调节电枢电路电阻R 的阻值来改变端电压，以达到调速的目的。
但由于接入的电阻消耗了部分电压，因此这种传统的调速方法效率很低。
随着电力电子技术的发展，出现了许多新的电枢电压控制方法，其中PWM(Pulse Width Modulation)控制是常用的一种调速方法。
PWM 控制是指在保持周期丁不变的情况下，通过调节开关导通的时间对脉冲宽度进行调制，从而达到调节电机转速的目的。
在脉宽调速系统中，电机电枢两端的电压是脉宽可调的脉冲电压，在输出脉冲频率足够快的情况下，由于惯性的存在，只要按照一定的规律改变通、断电的时间，即可使电机的速度达到并保持一个稳定值。
对于直流电机，采用PWM 控制技术构成的无级调速系统，启停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。
本文在给出直流电机调速和PWM 实现方法的基础上，提供一种用51单片机软件实现PWM 调速的方法。
1 PWM 基本原理PWM 是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。
PWM 可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。
通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速。
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
利用 MC51单片机为处理器 , TLP250光耦作为 隔离电路及采用 IR2110和 FGA25N120为驱动电路 等 ,实现了对直流电机的调速 ,具有控制精度高 ,可 靠性强和易调整等特点 。整个系统中 MC51单片机 具有成本低廉 、编程灵活 、光耦隔离电路可以减少外 界对系统干扰的优点 ,所以 ,整个系统具有一定的实 际应用价值 。
图 3 驱动电路图
光耦隔离电路用 TLP250 光耦 ,既保证了功率 驱动电路与 PWM 脉宽调制电路的可靠隔离 ,又具 备了直接驱动 MOSFET的能力 。它所构成的驱动 电路十分简单 (如图 4所示 )此外 , 还有逻辑延时电 路 、隔离电路 、数据采集与过压反馈保护电路及稳压 电压可调电源电路等 。
1 直流电机调速原理
直流电动机根据励磁方式不同 ,分为自励和他 励 2种类型 。不同励磁方式的直流电动机 ,其机械 特性曲线有所不同 。但是对于直流电动机的转速 , 总满足下式 :
收稿日期 : 2009 - 09 - 03 基金项目 :福建省教育厅基金 (JA06031) 作者简介 :林金阳 (1981 - ) ,男 (汉 ) ,福建莆田 ,硕士 ,讲师
通过调节电阻改变电枢电压 ,达到调速的目的 ,这种
方法效率低 、平滑度差 ,由于串联电阻上要消耗电功
率 ,因而经济效益低 , 而且转速越慢 , 能耗越大 [6 ] 。
随着电力电子的发展 , 出现了许多新的电枢电压控
制方法 。如 :由交流电源供电 ,使用晶闸管整流器进
行相控调压 ;脉宽调制 ( PWM )调压等 。调压调速法
林金阳 ,王明福
(福建工程学院 电子电气系 ,福州 350108)
摘 要 :介绍一种基于 MC51单片机控制的 PWM 直
基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计
基于51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计
随着社会的发展，直流电机作为机械设备中重要的驱动件，已经被越来越多的应用起来，而PWM（脉冲宽度调制）技术是控制直流电机转速的有效方法。
本文介绍了一种基于
51系列单片机的直流电机PWM调速系统设计，该调速系统可以实现对直流电机的转速调节。
首先，本文详细描述了该调速系统的硬件结构，包括51系列单片机控制器，PWM模块，旋转编码器，按键，LED指示灯，直流电机等构成组件。
其中，51系列单片机控制器负责
信号的采集和处理，PWM模块负责调节直流电机的转速，旋转编码器负责实时测量直流电
机的转速，按键和LED指示灯则用于进行键盘操作和系统状态指示。
接着，本文提出了该系统的主要程序流程设计。
首先，通过旋转编码器获取当前直流
电机的转速，并经过51系列单片机的实时校准，作为调节直流电机的转速的PWM信号的
参考值。
然后，通过按键输入参考值，调节PWM模块的输出比例，从而调节直流电机的转速。
最后，将调节结果通过LED指示灯反馈出来，用于系统状态的指示。
整个调速系统的设计都在51系列单片机上完成，功能完善。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统的开题报告
基于51单片机的PWM直流电机调速系统的开题报告一、选题背景无人机、智能小车、智能家居等智能设备的出现给我们的生活带来了很多便利，这些设备中大多数都是由直流电机驱动，而直流电机的速度控制非常关键。
基于此，本次毕业设计选题基于51单片机实现PWM控制直流电机转速。
通过选题研究，可以学习到单片机控制电机的基本原理、PWM技术的应用、电机控制电路的搭建、硬件电路的设计等方面的知识。
二、选题意义本次设计选题的实现可以为直流电机的调速提供有效的解决方案。
同时，通过研究不同类型的电机控制方法，可以有效提高电机控制的精度和灵活性，丰富我们的电子知识储备。
三、研究内容通过研究，本次设计的具体内容包括以下几个方面：1. 了解直流电机的基本工作原理及其特性。
2. 介绍51单片机的基本原理，编写程序控制单片机输出PWM信号。
3. 建立电机控制电路，使用PWM信号控制直流电机转速。
4. 通过实验对电机的控制效果进行验证，分析控制效果与不同参数的关系，优化控制方法。
四、研究方法本次设计选题的研究方法主要包括理论分析和实验验证两个部分。
1. 理论分析：通过学习相关理论知识，了解控制电路的原理、调速器的设计方法等。
2. 实验验证：建立实验平台进行实验验证，通过实验数据分析调试电路、程序。
五、预期目标通过本次毕业设计的研究，预期达到以下目标：1. 掌握51单片机的编程基本知识。
2. 了解 PWM 技术的原理，掌握 PWM 频率、占空比的调节方法。
3. 了解直流电机的基本工作原理及其特性，建立电机控制电路进行控制。
4. 能够根据实验数据分析控制效果与不同参数的关系，优化控制方法并提高控制效果。
六、论文结构本次毕业设计选题所涉及的论文结构如下：第一章：绪论1.1 研究背景及选题意义1.2 研究目的和意义1.3 研究现状和发展趋势1.4 研究内容和方法第二章：理论分析2.1 直流电机的基本原理2.2 51单片机的基本原理2.3 PWM技术的基本原理2.4 电机控制电路设计第三章：系统设计3.1 硬件设计3.2 调速器设计3.3 程序设计第四章：系统实现与测试4.1 数据采集与实验测试4.2 实验结果分析4.3 结果优化与改进第五章：总结与展望5.1 工作总结5.2 未来研究方向参考文献。
基于51单片机的直流电机PWM调速系统
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.13.108基于51单片机的直流电机PWM调速系统吴一平（浙江农林大学工程学院 浙江杭州 311300）摘 要：本文介绍了以单片机STC89C51和L298控制的直流电机PWM (脉宽调制)调速系统，主要介绍了用单片机软件实现PWM调整电机转速的基本原理及选择。
硬件电路实现了对电机的正转、反转、快速停止、加速，停止的控制。
软件电路给出了主程序、子程序流程图以及Proteus的仿真结果。
关键词：单片机STC89C51 脉宽调制 直流电机中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)05(a)-0108-02直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机,相比其他类型电动机具有更好的调速性能，因此，直流电动机在工农业中被广泛应用。
本文对基于单片机STC89C51的直流电机PWM调速系统进行介绍，以期实现直流电机最优化方案。
1 直流电机PWM调速选择及原理直流电动机的调速方法有改变改变磁通量、改变电枢回路串联电阻以及改变电枢电压三种。
在电枢回路串联电阻，调速范围不大并且铜耗大，不经济。
弱磁调速中当磁通量Φ在低速时受磁极饱和限制，在高速时受换向器结构强度和换向火花的限制，而且由于励磁圈电感较大，动态响应较差，因此采用改变电枢电压的调速方法。
PWM（Pulse Width Modulation），全称为脉冲宽度调制，可以改变电枢电压值。
PWM的优点是精度高，易于控制，运行稳定。
PWM调速方法有三种，分别为定频调宽法、调宽调频法和定频调宽法。
前两种方法在调速时会改变控制脉冲的频率，而控制脉冲的频率与系统固有频率接近时会引起震荡，因此本文选用定频调宽法。
调速原理计算如下：占空比，D=t1t1+t2=t1T式中，T为电压变化周期；t1为一个周期内高电平持续时间；t2为一个周期内低电平持续时间；电机电压平均值U=DU0，式中，U0为总电压。
基于51单片机的PWM直流电机调速
基于51单片机的PWM直流电机调速在现代社会，PWM直流电机已经成为各类机械设备不可或缺的动力源。
为了更好地控制电机的转速和输出功率，我们需要进行PWM调速操作。
本文将简要介绍如何基于51单片机实现PWM直流电机的调速。
一、PWM调速原理PWM调速是一种通过改变电机供电电压的占空比来调整电机转速和功率的方法。
当一个周期内高电平所占的时间比较短时，电机得到的平均电流和平均转矩也相应减小，电机的速度和功率也随之降低。
反之，当高电平所占的时间比较长时，电机得到的平均电流和平均转矩也相应增大，电机的速度和功率也随之提高。
因此，通过改变PWM信号的高电平占空比，可以实现直流电机的调速、调功等功能，极大地提高了电机的效率和可控性。
二、硬件电路搭建根据上述PWM调速原理，我们需要搭建一个控制板，将51单片机的PWM输出与直流电机相连。
具体电路如下：1、选择合适的电源供电，一般为12V/24V直流电源。
2、使用L298N模块作为直流电机驱动模块，将模块的电源接到电源供电上，将模块的IN1和IN2引脚分别接到51单片机的P1^0和P1^1引脚上，将直流电机的正负极分别接到模块的OUT1和OUT2引脚上。
3、将51单片机的P1^2引脚连接到一个脉冲宽度计波形滤波器（LCF）的输入端，并将输出端接到L298N模块的ENA引脚上。
4、调整脉冲宽度计波形滤波器的参数，以达到合理的PWM输出波形。
5、建立一个按键，将按键的一端接到51单片机的P3^2引脚上，将另一端接到单片机的地端。
6、根据需要进行其他接线。
三、软件程序设计根据上述硬件电路，我们需要进行相应的软件程序设计，以实现基于51单片机的PWM 直流电机调速。
以下是程序设计的主要步骤：1、在程序中定义需要使用的IO口。
2、调用定时器初始化程序，设置定时器的时钟频率、计数器值和工作方式等参数。
3、编写一个PWM输出函数，实现对PWM信号的输出。
4、编写一个ADC采样函数，读取ADC转换器的值，并根据采样值输出一定的PWM信号。
基于51单片机的PWM直流电机调速系统设计PPT课件
ADC0808
调速端
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总体设计
❖ 电路仿真图如下：
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系统仿真
由图可以看出滑动变阻器的值为66%即6600欧，占空比为63.6%，此时电 动机的转速为243r/min，电压值为2.92V。
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系统仿真
❖ 当滑动变阻器的值为80%即8000欧，占空比为81.8%，此时电动机的转 速为304r/min，电压值为3.65V。
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直流电机的介绍
❖ 直流电机总体结构可以 分成两大部分：静止部 分（称为定子）和旋转 部分（称为转子）。定 子和转子之间存在间隙 （称为空气隙）。定子 由定子铁心、励磁绕组、 机壳、端盖和电刷装置 等组成。
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51单片机及PWM的简介
❖ 一个完整的计算机包括运算器、控制器、数 据（程序）存储器和输入/输出接口四大部分。 在一个晶体芯片上集成了计算机的四大基本 单位使之变成为一个完整的计算机，称之为 单片机。
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单片机的主要特性
❖ AT89C51单片机有128*8位内部RAM、32可 编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中 断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉 电模式、片内振荡器和时钟电路
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51单片机及PWM的简介
❖ PWM的基本原理
❖ PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开 关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电 压调整方法。PWM可以应用在许多方面，比如：电机调速、 温度控制、压力控制等等。
❖ 在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通 和断开电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断 开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”
基于51单片机的PWM直流调速系统
基于51单片机的PWM直流调速系统摘要：在当今社会，自动控制系统遍及我们生活的各个领域，在工业自动化中的应用也及其普遍，如：数控设备，工业机器人，电动机农业等。
而驱动这些设备的动力系统大多为直流电机，直流电机也因其有良好的启动性能，调速性能被广泛应用。
单片机简单来说就是集CPU（运算、控制）、RAM（数据存储-内存）、ROM（程序存储）、输入输出设备（串口、并口等）和中断系统处于同一芯片的器件，是一种功能强，体积小，可靠性高的大规模集成电路器件，乘法和除法指令，也给编程也带来了便利。
PWM（脉冲宽度调制）调速技术是直流电机中最常见的一种调速技术。
该调速技术有需要的元器件少，电路构造简单，精度高，范围广和无极调速等优点，成为直流电机的主流调速技术之一，同时也促进了工业化的发展。
本文主要介绍直流电机的调速系统，该系统为用51单片机发出PWM信号，通过改变PWM信号占空比来实现直流电机的调速。
并通过L298驱动模块来驱动电机。
在直流电机调速过程中，需要采用一些按键对系统调速进行控制。
在本系统中主要采用的是按键的方式进行控制，将四个按键分别连接到单片机的四个引脚上。
同时通过转速和电流双闭环直流调速系统，采用模糊控制的PID控制器对该系统进行控制，到达一个理想的速度。
关键词：直流电机；单片机；PWM调速；L2981研究背景及意义1.1国内外研究现状电机的历史非常悠久，自从第二次工业革命-电气化时代以来，电机就开始广泛参与人类生活的各个方面。
按工作电源种类来进行划分，电机可以分为交流电机与直流电机两大种类。
电机的转速控制是电机控制的最终目标，对应于电机的控制，交流调速系统与直流调速系统是电机自动控制系统中的两个重要组成部分。
直流调速系统与交流调速系统相比，具有调速精度高、调速范围广的特点，并且其变流装置控制简单，并具有更好的启动与制动性能。
在调速性能要求比较高、大功率、大扭矩的场合，如轧钢厂，海上钻井平台，直流调速系统仍占据主导地位。
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计
基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计I摘要本文主要研究了利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。
本文中采用了三极管组成了PWM信号的驱动系统，并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节，从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。
另外，本系统中使用了霍尔元件对直流电机的转速进行测量，经过处理后，将测量值送到液晶显示出来。
关键词：PWM信号，霍尔元件，液晶显示，直流电动机II目录目录 (III)1 引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.2 开发背景 (1)1.1.3 选题意义 (2)1.2 研究方法及调速原理 (2)1.2.1 直流调速系统实现方式 (4)1.2.2 控制程序的设计 (5)2 系统硬件电路的设计 (6)2.1 系统总体设计框图及单片机系统的设计 (6)2.2 STC89C51单片机简介 (6)2.2.1 STC89C51单片机的组成 (6)2.2.2 CPU及部分部件的作用和功能 (6)2.2.3 STC89C51单片机引脚图 (7)2.2.4 STC89C51引脚功能 (7)3 PWM信号发生电路设计 (10)3.1 PWM的基本原理 (10)3.2 系统的硬件电路设计与分析 (10)3.3 H桥的驱动电路设计方案 (11)5 主电路设计 (13)5.1 单片机最小系统 (13)5.2 液晶电路 (13)5.2.1 LCD 1602功能介绍 (14)5.2.2 LCD 1602性能参数 (15)5.2.3 LCD 1602与单片机连接 (17)5.2.4 LCD 1602的显示与控制命令 (18)5.3 按键电路 (19)5.4 霍尔元件电路 (20)III5.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (21)5.4.2 霍尔传感器测量原理 (22)6 系统功能调试 (23)总结 (24)致谢 (25)参考文献 (26)IV1 引言1.1 课题背景1.1.2 开发背景在现代电子产品中，自动控制系统，电子仪器设备、家用电器、电子玩具等等方面，直流电机都得到了广泛的应用。
详解用单片机构建直流电机PWM调速系统
课程设计设计题目：基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统仿真设计院系：电子信息与电气工程学院专业：电气工程及其自动化年级：姓名：指导教师：上海交通大学年月日题目基于51单片机的直流电机PWM调速控制系统设计一、设计的目的1.将理论知识运用于实践当中,掌握模拟电路设计的基本方法、基本步骤以及基本要求。
在实践中了解电子器件的功能与作用。
2.学会信号发生器的设计方法，完成要求的性能和指标。
3.锻炼、提高在电子设计中发现问题、分析问题、解决问题的能力。
二、设计的内容及要求三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日1 引言早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。
随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。
由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。
所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。
所以，直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。
微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。
此外，由于电力电子技术的发展，制作工艺的提升，使得大功率电子器件的性能迅速提高。
为微处理器普遍用于控制电机提供了可能，利用微处理器控制电机完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合工业生产使用要求，还促进了电机生产商研发出各种如步进电机、无刷直流电机、开关磁阻电动机等便于控制且实用的新型电机，使电机的发展出现了新的变化。
对于简单的微处理器控制电机，只需利用用微处理器控制继电器、电子开关元器件，使电路开通或关断就可实现对电机的控制。
现在带微处理器的可编程控制器，已经在各种的机床设备和各种的生产流水线中普遍得到应用，通过对可编程控制器进行编程就可以实现对电机的规律化控制。
基于51单片机的PWM直流电机调速报告
课程名称：微机原理课程设计题目：基于51单片机的PWM直流电机调速直流电机脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation-简称PWM)调速产生于20世纪70 年代中期，最早用于自动跟踪天文望远镜、自动记录仪表等的驱动，后来由于晶体管器件水平的提高及电路技术的发展, PWM 技术得到了高速发展,各式各样的脉宽调速控制器，脉宽调速模块也应运而生，许多单片机也都有了PWM输出功能。
而51单片机却没有PWM 输出功能，采用定时器配合软件的方法可以实现51单片机PWM的输出功能。
本设计就是由单片机STC89C52RC芯片，直流电机（搭建H桥电路驱动）和四位一体LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个基于51单片机PWM可调速的直流电机。
该可调直流电机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。
该可调直流电机布置合理，全部器件分布在7*9cm洞洞板上，看起来小巧精简。
采用的是单片机内部定时器产生方波并且两个P口交换输出，可以方便灵活地调速度和方向。
该可调直流电机从0到最大速度1200转每分钟一共设置了60个档次的转速，采用红光四位数码管，可以直观地显示出来（显示的是每分钟的转速）。
有红光和绿光的两个二极管作为转速指示灯。
四个控制按键就可以控制电机的转速，方向与暂停。
每按一个键，该可调电机就会实现相对应的功能，操作非常简单。
关键词：直流电机，51单片机，C语言，数码管一、设计任务与要求 (4)1.1 设计任务 (4)1.2 设计要求 (4)二、方案总体设计 (5)2.1 方案一 (5)2.2 方案二 (5)2.3 系统采用方案 (5)三、硬件设计 (7)3.1 单片机最小系统 (7)3.2 数码管显示模块 (7)3.3 系统电源 (8)3.4驱动电路 (8)3.5 整体电路 (9)四、软件设计 (10)4.1 keil软件介绍 (10)4.2 系统程序流程 (10)五、仿真与实现 (13)5.1 proteus软件介绍 (13)5.2 仿真过程 (13)5.3 实物制作与调试 (15)5.4 使用说明 (17)六、总结 (18)6.1 设计总结 (18)6.2 经验总结 (18)七、参考文献 (21)一、设计任务与要求1.1 设计任务1).对更多小器件的了解2).巩固51单片机和C语言的知识，熟悉单片机和C语言的实际操作运用3).掌握仿真软件的运用和原理图的绘制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉调试方法和技巧，提高解决实际问题的能力6).熟悉设计报告的编写过程1.2 设计要求1).四个按键分别实现改变转向，加速，减速与暂停的功能2).H桥电路驱动直流电机3).一个红光和一个绿光二级管指示电机转向4).四位数码管显示转速二、方案总体设计设计一个基于51单片机的可调直流电机。
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统一、本文概述随着现代电子技术的快速发展，直流电机调速系统在各种工业控制、自动化设备及智能家居等领域中得到了广泛应用。
MC51单片机作为一种功能强大、性价比高的微控制器，具有集成度高、稳定性好、控制灵活等优点，在电机控制领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨基于MC51单片机的直流电机PWM（脉冲宽度调制）调速系统的设计与实现。
本文将首先介绍直流电机PWM调速的基本原理，包括PWM技术的特点及其在电机调速中的应用。
随后，将详细阐述基于MC51单片机的PWM调速系统的硬件设计，包括单片机选型、功率驱动电路、电机接口电路等关键部分的设计与搭建。
在软件设计方面，本文将介绍如何利用MC51单片机的定时器、I/O端口等资源，实现PWM信号的生成与控制，以及如何通过编程实现电机的精确调速。
本文还将对系统的调试与优化进行阐述，包括电路调试、软件调试、性能优化等方面的内容，以确保系统的稳定性和可靠性。
本文将总结基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统的优点与应用前景，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
通过本文的研究与探讨，读者可以深入了解基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统的设计与实现过程，掌握相关硬件与软件设计技术，为实际应用中的电机调速控制提供有效的解决方案。
二、系统总体设计在本设计中，我们将基于MC51单片机构建一个直流电机PWM（脉冲宽度调制）调速系统。
该系统的设计目标是实现直流电机的精确速度控制，以满足不同应用场景的需求。
总体设计包括硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计主要包括MC51单片机、直流电机、电机驱动电路、PWM 信号生成电路、电源电路以及必要的接口电路。
MC51单片机作为系统的核心控制器，负责生成PWM信号、接收用户输入以及处理相关控制逻辑。
直流电机是执行机构，通过电机驱动电路与MC51单片机相连，接收PWM信号以驱动电机转动。
PWM信号生成电路用于将MC51单片机输出的数字信号转换为模拟的PWM信号，以控制电机的转速。
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统一、概述随着现代工业技术的不断发展，直流电机因其良好的调速性能和控制精度，在工业自动化、机器人、航空航天等领域得到了广泛的应用。
PWM（脉宽调制）技术作为一种高效的电机调速方法，能够有效地控制直流电机的速度和方向。
本文旨在介绍一种基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统，通过单片机实现对直流电机的精确控制。
该系统以MC51单片机为核心控制器，利用其强大的运算能力和丰富的外设接口，实现对直流电机的PWM调速控制。
系统通过采集电机的实时转速信息，结合用户设定的目标转速，利用PWM信号调整电机的输入电压，从而实现对电机转速的精确控制。
系统还具备过流、过压等保护功能，确保电机在安全可靠的环境下运行。
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点，适用于各种需要精确控制直流电机转速的场合。
通过本系统的研究与应用，可以进一步提高工业自动化水平，推动相关产业的发展。
1. 直流电机PWM调速系统的研究背景与意义直流电动机作为最早出现的电动机类型，长期以来在调速控制领域占据着统治地位。
其良好的线性调速特性、简单的控制性能、高效的能量转换效率以及优异的动态特性，使得直流电动机在各种应用场景中得到了广泛的应用。
特别是在对调速性能要求较高的场合，如电力牵引、轧钢机、起重设备等，直流电动机更是发挥了不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步和工业应用需求的日益复杂，传统的直流电机调速方式已经难以满足现代工业生产的需求。
传统的调速方法往往存在调速精度不高、调速范围有限、能耗较大等问题，严重制约了直流电动机在更多领域的应用。
为了解决这些问题，PWM（脉冲宽度调制）调速技术应运而生。
PWM技术利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，具有控制简单、灵活和动态响应好的优点。
通过将PWM技术应用于直流电机调速系统，可以实现对电机转速的精确控制，提高调速精度和调速范围，同时降低能耗，提高系统的稳定性和可靠性。
基于51单片机的直流电机PWM调速系统
２ 软件 设计
２ ． １ 主 程 序 部 分
本 序 的 功 能 是 通 过 埘 测 量 的 转 速 ，并 用 １ ， ２ ９ ３ Ｄ 器 件 求控 制 电机 的转速 ，与电机 转动 的方 向。 然后 用 ４
电压 。用 软件 模 拟 Ｐ 州 可 以何 延时 和 定时 两 种方 法 ， 延 时 方法 ＾用大 量 的 Ｃ Ｐ Ｕ ， 所 以这 里采 月 ｊ 定 时方 法 。 个 典型 的 直流 电机 控 制 电路 ，电路得 名 于 “ Ｉ １ 桥 驱 动 电路 ” 。４个 ｊ极 管 组 成 Ｉ ｛ 的 ４条 垂 直 Ｊ 腿 ，而 电机 就 是 Ｈ中 的横 杠 。Ｈ桥 式 电机 驱动 电路 包括 ４个 三极 管 和 一个 电机 ，要使 电机 运 转 ，必须 导 通对 角 线 卜的 …对 三 极 管 。根据 不 同 ｊ极 管 对的 导通 情 ， 电流 可 能 会从 左 至 右或 从 右至 左 流过 电机 ，从而 控 制 电机 的转 向 。本 系统 直接 用 Ｌ ２ ９ ３ Ｄ芯 片来 实现 。
一
位 数码 管显 乐 出来 当前 的转速 与转 动方 向 。 ２ ． ２ 数 码 管 显 示 设 计
数 码 管 要 显 示 当 前各 种 状 态 ， 前转 速 当 前转 动 方 向 。当 电机转 速 发生 改变 的时 候 ，数码 管 显示 内容
示 前转速 。 程序 设 计注 意 事项 ： １ ） 消 除 各个 数 码 管 之 间 的显 示 阴影 部 分 ； ２ ） 由
』 硬件 没 有锁 存器 ，需要 延 长数码 管 的点亮 时 间 ， 从 而
使 数 码 管 显示 的更 加 清 晰 ；３ ）合 理 运用 程 序 空 间 ，避 免 数 码 管显 示 清 晰 ；４ ）动 态 扫 描可 以实 现 各 个数 码
基于51单片机的PWM直流电机调速系统
基于51单片机的PWM直流电机调速系统一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，直流电机调速系统在众多领域如工业自动化、智能家居、航空航天等得到了广泛应用。
在众多调速方案中，基于脉冲宽度调制（PWM）的调速方式以其高效、稳定、易于实现等优点脱颖而出。
本文旨在探讨基于51单片机的PWM直流电机调速系统的设计与实现，以期为相关领域的技术人员提供一种可靠且实用的电机调速方案。
本文将简要介绍PWM调速的基本原理及其在直流电机控制中的应用。
随后，将详细介绍基于51单片机的PWM直流电机调速系统的硬件设计，包括电机选型、驱动电路设计、单片机选型及外围电路设计等。
在软件设计部分，本文将阐述PWM信号的生成方法、电机转速的检测与控制算法的实现。
还将对系统的性能进行测试与分析，以验证其调速效果及稳定性。
本文将总结基于51单片机的PWM直流电机调速系统的优点与不足，并提出改进建议。
希望通过本文的阐述，能为相关领域的研究与应用提供有益参考。
二、51单片机基础知识51单片机，也被称为8051微控制器，是Intel公司在1980年代初推出的一种8位CISC（复杂指令集计算机）单片机。
尽管Intel公司已经停止生产这种芯片，但由于其架构的通用性和广泛的应用，许多其他公司如Atmel、STC等仍然在生产与8051兼容的单片机。
51单片机的核心部分包括一个8位的CPU，以及4KB的ROM、低128B 的RAM和高位的SFR（特殊功能寄存器）等。
它还包括两个16位的定时/计数器，四个8位的I/O端口，一个全双工的串行通信口，以及一个中断系统。
这些功能使得51单片机在多种嵌入式系统中得到了广泛的应用。
在PWM（脉冲宽度调制）直流电机调速系统中，51单片机的主要作用是生成PWM信号以控制电机的速度。
这通常是通过定时/计数器来实现的。
定时/计数器可以设置一定的时间间隔，然后在这个时间间隔内，CPU可以控制I/O端口产生高电平或低电平，从而形成PWM信号。
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统
林金阳;王明福
【期刊名称】《长春工程学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(010)003
【摘要】介绍一种基于MC51单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统.系统利用MC51单片机的定时器来产生PWM脉冲,利用TLP250光耦实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离,采用驱动芯片IR2110、FCA25N120构成的H桥电路,对直流电机调速,利用光耦PC817和AD0832构成的电压采集单元实现系统的闭环控制.该系统实现了电机调速、保护、转速检测和显示等多种功能.测试结果表明,该系统具有良好的工作性能.
【总页数】4页(P32-35)
【作者】林金阳;王明福
【作者单位】福建工程学院电子电气系,福州350108;福建工程学院电子电气系,福州350108
【正文语种】中文
【中图分类】TM33
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5.基于MC9S12XS单片机PWM模块的直流电机调速系统设计 [J], 王维斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于51单片机的直流无刷电机调速控制设计
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基于51单片机的直流电机调速系统
目录1设计要求 (1)2方案设计 (1)2.1设计思路 (1)2.2总体方案方框图 (1)2.3基本原理 (2)3硬件模块设计 (3)3.1 复位电路及时钟电路模块 (4)3.2 驱动主电路模块 (4)3.3 LCD12864显示与矩阵键盘电路 (5)4系统软件设计 (5)4.1程序设计 (6)4.2 PID控制算法 (7)5总电路图 (8)6总结 (8)参考文献 (9)附录 (10)课程设计成绩评价表 (16)1设计要求分析直流电机的调速原理，设计单片机控制的直流电机的速度控制系统的电路，用C 语言编程实现速度的显示和控制。
并完成以下功能1、了解直流电机调速原理；2、电机速度检测、控制3、实现电机速度的控制和显示4、分析该速度控制系统的特点和性能，撰写设计报告2方案设计2.1设计思路本此课程设计选择STC89C52单片机作为主控芯片，选取带有光电编码器的直流电机作为被控对象，利用单片机的T0定时器产生PWM信号并送到直流电机。
在Proteus仿真环境下搭建了L298N直流电机驱动电路、矩阵键盘扫描电路以及LCD12864显示电路。
实现了直流电机的启动、加速、正转、反转、制动等功能。
同时，采用PID控制算法可实现电机速度在特定的场合实现自动切换。
2.2总体方案方框图本次课程设计可分为主控制器（STC89C52）、按键控制模块、速度采集模块、数据显示模块、速度控制模块这五个部分，总体的设计方案图如图1所示：图1总体方案框图2.3基本原理2.3.1直流电机PWM 调速原理直流电动机的调速方法有改变改变磁通量、改变电枢回路串联电阻以及改变电枢电压三种。
在电枢回路串联电阻，调速范围不大并且铜耗大，不经济。
弱磁调速中当磁通量Φ在低速时受磁极饱和限制，在高速时受换向器结构强度和换向火花的限制，而且由于励磁圈电感较大，动态响应较差，因此采用改变电枢电压的调速方法。
PWM （Pulse Width Modulation ），全称为脉冲宽度调制，可以改变电枢电压值。
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目录基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统 (1)摘要 (1)Abstract (2)1前言 (3)1.1数字直流调速的意义 (3)1.2研究现状综述 (3)1.2.1电气传动的发展现状 (3)1.2.2微处理器控制直流电机发展现状 (4)1.3直流电动机调速概述 (5)1.3.1直流电机调速原理 (5)1.3.2直流调速系统实现方式 (6)2系统总体方案论证 (7)2.1系统方案比较与选择 (7)2.2系统方案描述 (8)3硬件电路的模块设计 (8)3.1逻辑延时电路方案论证设计 (8)3.2驱动电路方案论证设计 (9)3.2.1驱动电路方案、参数描述 (9)3.2.2 IR2110驱动电路中IGBT抗干扰设计 (11)3.2.2 IR2110功率驱动介绍 (12)3.2.2.1 IR2100内部结构原理图及管脚说明 (12)3.2.2.2 IR2110的自举电路 (13)3.2.2.3 IGBT H桥驱动电路原理 (14)3.3隔离电路方案论证设计 (16)3.3.1 TLP250光耦隔离 (16)3.3.2 PC817数据采集隔离 (17)3.4数据采集、过压反馈保护 (18)3.4.1数据采集、过压反馈方案设计 (18)3.4.2 TL431介绍 (19)3.5稳压可调电源设计 (19)4软件设计 (20)4.1 PWM实现方式方案论证 (20)4.2程序流程图 (21)4.3主要程序设计分析 (23)4.3.1定时器0中断服务函数 (23)4.3.2占空比调节函数 (23)5调试结果描述 (24)6结论 (25)致谢 (27)参考文献 (27)附录1 整个系统电路原理图附录2 整个系统PCB电路图附录3 稳压电源原理图附录4 稳压电源PCB图附录5 元器件清单附录6 系统印制板图基于MC51单片机的直流电机PWM调速系统摘要本文介绍一种基于MC51单片机控制的PWM直流电机脉宽调速系统。
系统以廉价的MC51单片机为控制核心，以直流电机为控制对象。
从系统的角度出发，对电路进行总体方案论证设计，确定电路各个的功能模块之间的功能衔接和接口设置，详细分析了各个模块的方案论证和参数设置。
整个系统利用51单片机的定时器产生10K左右的PWM脉冲，通过带有功率驱动作用的TLP250光耦实现控制单元与驱动单元的强弱电隔离，采用2片IGBT和MOSFET等一类电压型功率开关管专用驱动芯片IR2110，驱动IGBT—FGA25N120构成的H桥电路实现对直流电机的调速，利用TL431、线性光耦PC817和AD0832构成的电压采集单元实现系统的闭环控制，提高整个系统的智能化、自动化水平，为工业生产应用提供可能。
关键字MC51，PWM，光耦隔离，IR2110，IGBTThe PWM speed regulating system of DC motor based on MC51AbstractThe thesis introduces a PWM speed regulating system of D.C motor based on MC51 microcontroller. The system is designed on the affordable MC51 mircocontroller for the D.C. motor. From the systematic prespective, the thesis describes the circuit design and its comprehensive evaluation,which determines how to do with the functional linkage and interface between functional modules in the electric circuit. Besides, the evaluation of each module and the involved parameters are fully explained in the thesis. The system uses MC51’s timer to generate 10k pluse and uses TLP250 optical coupler to realize the strong and weak optoelectronic isolation between the control units and driving units. The implement of the speed regulation by the H-bridge circuits which are constructed by voltage-based power switching transistors and specific IR2110, IGBT- FGA25N120 Driving Chips, including two IGBT and MOSFET chips. And the V oltage Acquisition Collection of TL431, PC817 Linear Opticcoupler and AD0832 is desgined to do the closed-loop control in the system. The above considerations finally help to improve intelligentization and automation of the overall system and give the possibility to the industrial application.Keyword MC51, PWM, optical coupler’s isolation, IR2110, IGBT1前言1.1数字直流调速的意义现在电气传动的主要方向之一是电机调速系统采用微处理器实现数字化控制。
从上世纪80年代中后期起，世界各大电气公司如ABB、通用、西屋、西门子等都在竞相开发数字式调速传动装置，经过二十几年的发展，当前直流调速已发展到一个很高的技术水平：功率元件采用可控硅；控制板采用表面安装技术；控制方式采用电源换相、相位控制[1]。
特别是采用了微处理器及其他先进电力电子技术，使数字式直流调速装置在精度的准确性、控制性能的优良性和抗干扰的性能有很大的提高和发展，在国内外得到广泛的应用。
数字化直流调速装置作为目前最新控制水平的传动方式显示了强大优势。
全数字化直流调速系统不断升级换代，为工程应用和工业生产提供了优越的条件。
采用微处理器控制，使整个调速系统的数字化程度，智能化程度有很大改观；采用微处理器控制，使调速系统在结构上简单化，可靠性提高，操作维护变得简捷，电机稳态运行时转速精度等方面达到较高水平。
由于微处理器具有较佳的性价比，所以微处理器在工业过程及设备控制中得到日益广泛的应用。
近年来，尽管交流调速系统发展很快，但是直流电机凭借其良好的启动、制动性能，在金属切削机床、轧钢机、海洋钻机、挖掘机、造纸机、矿井卷扬机、电镀、高层电梯等需要广泛范围内平滑调速的高性能可控电力拖动领域中仍得到了广泛的应用。
现阶段，我国还没有自主的全数字化直流调速控制装置生产商，而国外先进的控制器价格昂贵，且技术转让受限，为此研究及更好的使用国外先进的控制器，吸收国外先进的数字化直流电机调速装置的优点，具有重要的实际意义和重大的经济价值。
1.2研究现状综述1.2.1电气传动的发展现状20世纪70年代以来，直流电机传动经历了重大的技术、装备变革。
整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了习用已久的直流发电机电动机组及水银整流装置使直流电气传动完成了一次大的跃进[1]。
同时，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成为控制的电路的发展方向。
使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。
直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代[1]。
早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低[2]。
随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。
由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。
所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。
所以，直流传动控制采用微处理器实现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。
1.2.2微处理器控制直流电机发展现状微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。
此外，由于电力电子技术的发展，制作工艺的提升，使得大功率电子器件的性能迅速提高。
为微处理器普遍用于控制电机提供了可能，利用微处理器控制电机完成各种新颖的、高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更符合工业生产使用要求[2]，还促进了电机生产商研发出各种如步进电机、无刷直流电机、开关磁阻电动机等便于控制且实用的新型电机，使电机的发展出现了新的变化。
对于简单的微处理器控制电机，只需利用用微处理器控制继电器、电子开关元器件，使电路开通或关断就可实现对电机的控制。
现在带微处理器的可编程控制器，已经在各种的机床设备和各种的生产流水线中普遍得到应用，通过对可编程控制器进行编程就可以实现对电机的规律化控制。
对于复杂的微处理器控制电机,则要利用微处理器控制电机的电压、电流、转矩、转速、转角等，使电机按给定的指令准确工作。
通过微处理器控制，可使电机的性能有很大的提高。
目前相比直流电机和交流电机他们各有所长，如直流电机调速性能好，但带有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题；交流电机，不论是异步电机还是同步电机，结构都比直流电机简单，工作也比直流电机可靠，但在频率恒定的电网上运行时，它们的速度不能方便而经济地调节[2]。
高性能的微处理器如DSP(DIGITAL SIGNAL PROCESSOR即数字信号处理器)的出现，为采用新的控制理论和控制策略提供了良好的物质基础，使电机传动的自动化程度大为提高。
在先进的数控机床等数控位置伺服系统，已经采用了如DSP等的高速微处理器，其执行速度可达数百万兆以上每秒，且具有适合的矩阵运算[2]。
c r c n R U TC C C φφ=-内1.3直流电动机调速概述1.3.1直流电机调速原理直流电动机根据励磁方式不同，直流电动机分为自励和他励两种类型。