基于pic单片机的直流电机pwm调速系统

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn基于PIC单片机的直流电机PWM调速系统*张进，佟川，豆曙杰（中国矿业大学信电学院，江苏徐州221008）摘要：本文介绍了一种基于PIC16C54单片机构成的直流电机调速系统。该系统采用由功率管和二极管组成的桥式结构作为驱动电路，利用状态监测程序，通过PWM的输出信号实现对直流电机的调速和制动。文中同时还给出了状态监测程序的简单设计。关键词：PIC单片机；直流电机；状态程序；PWM中图分类号：TM33PWMRegulatingSpeedSys

2、temofDCMotorBasedonPICMicrocontrollerZhangJin,TongChuan,DouShujie(SchoolofInformationandElectricalEngineering,CUMT,JiangSuXuZhou221008)Abstract:AkindofspeedregulationsystemforDCmotorcomposedofPIC16C54microcontrollerwasdescribed.ThesystemwithH-bridgedrivi

3、ngcircuitoftransistorsanddiodescanregulateDCmotorbyPWMsignalandthestatemachine。Thestatemachinewasalsodescribed.Keywords:PICmicrocontroller;DCmotor;Statemachine;PWM0引言现实中常要求控制中小型数字电路的直流电动机，如购买产品化的速度控制器，则成本会超过电机本身成本，在经济上不可行。PIC单片机具有高速、低成本和低功耗等特点，很适合作为中小型直流

4、电机的控制器。现今直流电机主要利用脉宽调制技术（PWM）来控制电机转速，其原理是利用功率晶体管或MOSFET等开关元件的高频通断性实现电机供电的快速开通和关断。电机中的电感和电阻等效于一个低通滤波器，电机两端的有效电压等效为开通电压积分在时间上的平均值。通过改变占空比可改变有效电压，脉冲可被调节为窄脉冲或宽脉冲，从而影响线性电压。在此过程中，开关器件只有开通和关断两种状态，无需过大的电能消耗，功率损耗小，增加了调速系统的整体效率。1研究内容本设计要解决的主要问题有以下三个：一、如何使电机在既定转速下运行

5、，对任意设定值是否会有效。不妨借鉴伺服系统中位置确定技术解决该问题。伺服系统会周期性发送可变脉宽，通过不同脉宽与位置的对应确定位位置变量。位置变量可以取“全进位”到“全退位”之间的任何值。在本研究中我们将使用同样的技术，与“全进位”和“全退位”的概念对应，控制器可设置电机“全速正转”与“全速反转”之间的任意速度。二、控制器如何将电机调至既定速度，对电机额定转速内的任意转速是否可调。我们利用可变脉宽，周期性的向伺服系统发出脉冲定位。伺服电机的位置变量可取全回位与全置位之间的任何值，该值由发出的脉冲定位。根

6、据脉宽不同，控制脉冲可定义“中性点”和“电机停止”。在本系统中将1500us脉宽定义为“中性点”信号，将860us脉宽定义为全速反转，以及将2140us脉宽定义为全速正转，则860us与2140us之间的值与电机其余速度对作者简介：张进，（1984-），男，主要研究方向为电气工程.E-mail:tshzhangjin@126.com-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn[1]应。具体关系如图1所示。图1输出时间关系图Fig.1Timerelationshipoftheout

7、put三、发送到电机的控制脉冲频率。本设计中取50Hz，则电机控制器若在20ms内未收到新脉冲或未收到不同脉宽的脉冲时，电机将保持在当前速度下运行。2系统硬件设计如图2电机控制器原理图所示，控制器输入RB0管脚。PORTA连接到一个光隔离器芯片。该芯片可屏蔽因电机通断电切换产生的电磁干扰，此外，它也可使电机在高电压下启动。RP1a到RP1b为四个电位器，用于将光电隔离器中的LED灯电流限制在10mA以下。该光隔离器另一端用于驱动功率晶体管。Q1和Q2为TIP125PNP功率管，Q3和Q4为[2]TIP1

8、20NPN功率管。电阻R1至R4用于将功率管基极电流提升至高于6mA。电阻R1至R4值的计算必须以电机电压为基础。实验中，我们选用9.6V电池为电动机供电。由于功率晶体管和光电隔离器的降压作用，电机电压大约会降低1.2V至1.5V，因此电机电压实际值可取8V，R1到R4选用1KΩ，则电流为8mA，这足以保证晶体管完全开通。-2-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn+5VVccOSC1RA0Y1OSC2RA1RA2+