STC89C51单片机PWM电动机转速测控系统设计(2)

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直流电机也是在不断更新发展，从法拉第设计第一电机模型到现在经历190多年，中间经历了无数的变革，出现了各种各样的电机产品，但直流电机经过不断提升改良，现如今已经应用到各个方面，不仅应用于生活的方面，在地铁，铁路的运营过程中也是非常重要的，例如铁路机车直流牵引电机、船用直流电机、城市轨道地铁直流电机，因此直流电机在未来的发展中必定会越来越重要[1]。文献综述

本次设计对脉冲电路的各个方面做了深刻的研究和分析，采用了三级管组成的驱动电路，电动机专转速的采集用的是最便捷方便的霍尔元件，他有许多类型，本毕业设计用的是A3144非线性的霍尔元件，它与这次用的STC89C51单片机的结合度非常高，使得整个电路设计起来很方便，而且系统运作起来很稳定，很精准，本次设计在众多设计方案中选择了PWM脉冲调制进行设计。

1.2选题意义

直流电机因为其众多优点被应用于生活和生产的各个角落。虽然直流电机给我们带了很多便利，但是目前大部分生产使用的电机仍然比较落后，导致生产成本增高，老系统的复杂，导致软件不能灵活的控制电路，电机功能单一，阻碍生产技术发展，后期维护很是乏力，浪费金钱和时间。随着新一代科技的发展，单片机技术的应运而生，解决了过去以模拟电路系统遇到的种种困难，不仅为电机的使用扩大了的时长，而且原来的老设备得到提升，在生产中优点日益增多。单片机的控制系统，从多方面为生产生活节约了成本，更是为企业省下大量的资金，工作效率显著提高。

虽说传统的控制系统可以满足生产的需求，但是发生的故障频率显著很高，并且器件容易老化，线路多而繁杂，严重的还会出现生产事故，带来人身危险

单片机技术的成熟，让电机控制系统更加安全便捷，在科技发展的不断进步中，单片机让直流电机的使用更上一层楼，高技术，高智能，安全可靠的单片机直流电机控制系统对生产和和生活有重要的影响。

2研究方法及调速原理

2.1电动机调速原理

根据励磁方式，可以将直流电动机分为自励和他励两种类型。不同类型具有不同的机械特性曲线。对于直流电动机的转速有以下公式：

（式2-1）

其中：

U—电压

R内—励磁绕组电阻

—磁通(Wb)

Cc—电势常数

Cr—转矩常量。

根据公式可以看出，速度控制有两种方法，改变磁场磁通量以及改变电压。两种方式的优劣很容易区分出，对于改变磁场的办法，操作起来相对很复杂而且操控起来效率和功率较小，低速传动时容易受到磁极饱和度的干扰限制，并且高速传动时又受到换向火花和换向器结构干扰限制。因此改变磁场的办法并不合适此设计电路，改变电压的电枢控制方法是电机调速中使用最普遍的方法，因此本电路采用改变电压的方法[2]。来!自~751论-文|网www.751com.cn

直流电机多种多样，内部结构也是形式各异，但是所有的直流电机都有一个共同的地方，都包含定子和转子，定子基本由磁铁电刷组成，转子主要有换向器，转轴等组成如图2-1所示：

图2-1 直流电机的工作原理图

电枢控制故名思议就在不改变电机磁场磁通量的情况下，把需要控制的电压信号传输到电动机的电枢上，从而可以得到需要转速。这种改变电枢电压的方法在电动机调速系统中大量使用，其中基于单片机的脉宽调制被广泛使用。脉宽调制就是采取一个固定的频率来控制电路的接通和断开，并通过在一个周期内改变脉冲信号通电和脉冲信号断电的长短，来改变平均电压，从而改变电机的电流，继而改变电机的转速。我们把脉冲信号通电时间与整个通电周期的比值叫做占空比，占空比是本设计一个重要参数。