基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统的设计-精品

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??学院课程设计说明书

题目基于单片机的数字PID控制直

流电机PWM调压调速器系统

系(部) 电子与通信工程系

专业(班级)电气工程及其自动化

姓名

学号

指导教师

起止日期

计算机控制课程设计任务书

系(部):电子与通信工程系专业:电气工程及其自动化指导教师:

长沙学院课程设计鉴定表

目录

第1章 PID简介 (1)

第2章设计原理 (2)

第3章设计方案 (3)

3.1 PWM的调制 (3)

3.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统 (5)

3.2.1 调速原理 (5)

3.2.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统原理图 (6)

3.2.3波形仿真 (7)

3.2.4 PID调速程序 (8)

第4章心得体会 (13)

参考文献 (14)

第1章 PID简介

PID (比例积分微分,英文全称为Proportion Integration Differentiation)控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法,主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点,其共同点都是通过试验,然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数,都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下:(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;(2)仅加入比例控制环节,直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡,记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。 PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为 u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t 因此它的传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)其中kp为比例系数; TI为积分时间常数; TD为微分时间常数。

本次课程设计就是应用数字PID模型作单片机控制编程,其中P、I、D参数可按键输入并用LED数码显示;单片机PWM调宽输出,开关驱动、电子滤波控制模拟电机(压控振荡器)实现对直流电机的PID 调压调速功能。

.

基本的设计核心是运用PID调节器,从而实现直流电机的在带动负载的情况下也能稳定的运行。

运用A/D转换芯片将滑动变阻器的模拟电压转换为数字量作为控制直流电机速度的给定值;

用压控振荡器模拟直流电机的运行(电压高-转速高-脉冲多),单片机在单位时间内对脉冲计数作为电机速度的检测值;

应用数字PID模型作单片机控制编程,其中P、I、D参数可按键输入并用LED数码显示;

单片机PWM调宽输出作为输出值,开关驱动、电子滤波控制模拟电机(压控振荡器)实现对直流电机的PID调压调速功能。

基于以上的核心思想,我们把这次设计看成五个环节组成,其具体的原理如下见原理图2.0

图2.0 PID调速设计原理图

如图可以知道,这是一个闭环系统,我们借助单片机来控制,我们现运用AD芯片,运用单片机来控制AD芯片来转换模拟电压到数字电压,AD给定的电压越大,则产生的数字量越大,单片机再控制这个数字量来产生一个PWM,PWM占空比越大,就驱动晶体管导通的时间越长,这样加到压频转换器的电压也就越大,电压越大,则压频转换器输出的计数脉冲再单位时间也就越多,这样就相当于电机的电压越大,其转速也就会越快,我们再用单片机对压频转换器的输出脉冲计数,PID调节器就把这个计数脉冲和预先设定的值进行比较,比设定值小,这样就会得到一个偏差,再把这个偏差加到AD的给定电压,这样就相当于加大了PWM的占空比,要是比设定值大,这样也会得到一个偏差,就把这个变差与给定的电压向减,这样就可以减少PWM的占空比,通过改变占空比来改变晶体管的导通时间,就可以改变压频转换器的输入电压,也就改变压频转换器的单位计数脉冲,达到调电动机速度的目的。

3.1 PWM的调制

AD芯片给定一定的电压,应用单片机来控制来产生一个PWM,给定的电压不同,就会的得到不同的PWM波形。在产生PWM波形我们采用ADC0808芯片和AT89C51两个核心器件。

ADC0808芯片是要外加电压和时钟,当输入不同的电压的时候,就可以把不同的电压模拟量转化为数字值,输入的电压越大,其转换的相应的数字也就会越大,ADC0808芯片有8个通道输入和8个通道输出。其具体的管脚图见3.01

图3.01 ADC0808芯片管脚图

A T89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,AT89C2051是它的一种精简版本。A T89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图3.02所示

图3.02 A T89C51芯片管脚图

PWM产生的电路图见图3.03

图3.03 PWM产生的电路图在PROTEUS仿真中,我们改变不同的电压就可以得到不同的PWM波形。

在给定很高(FC)的电压的时候,得到占空比很的PWM波形,见图3.04

图3.04 高占空比PWM波形

在给定一般(7F)的电压的时候,得到占空比很的PWM波形,见图3.05

图3.05 中占空比PWM波形

在给定一般(01)的电压的时候,得到占空比很的PWM波形,见图3.06

图3.06 低占空比PWM波形

PWM源程序

ADC EQU 35H ;定义ADC0808时钟芯片

ST BIT P2.5

EOC BIT P2.6

OE BIT P2.7

PWM BIT P3.7

ORG 00H

SJMP START

ORG 0BH

LJMP INT_TO

START: MOV TMOD,#02H

MOV TH0,#00H

MOV TL0,#00H

MOV IE ,#82H

SETB TR0

WAIT:CLR ST

SETB ST

CLR ST ;启动A/D转换等待结果

JNB EOC,$

SETB OE

MOV ADC,P1 ;启动A/D转换结果

CLR OE

SETB PWM ;PWM输出

MOV A,ADC

LCALL DELAY

CLR PWM

MOV A,#0FEH

SUBB A,ADC

LCALL DELAY

SJMP WAIT

INT_TO:CPL CLOCK

RETI ;提供ADC0808时钟信号

DELAY: CJNE A ,#00H, L

INC A

L: MOV R6,#1

D1:DJNZ R6 ,D1

DJNZ ACC,D1

RET

END

3.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统

3.2.1 调速原理

当基于以上产生一个PWM后,就可以借助PWM脉冲来控制晶体管的导通和关断,来给压频转换器来提

供电,压频转换器就会输出很多的脉冲,借助单片机P3.5来计数,其计数送给P0来显示,通过给定不同的ADC的输入电压,就可以的得到不同的计数显示,电压越大,其计数显示也就越大,通过改变计数脉冲的周期和硬件压频转换器(LM331)的电阻和电容,就可以得到与输入电压接近的数值显示,可能由于干扰的原因,其显示值和实际值有一点偏差,这是在没有什么负载的情况下,或者说是在空载的情况下,这样就可以得到一个很理想的开环系统,也为闭环PWM调节做好准备。

当开环系统稳定后,加上一个扰动,或者说是加上负载,这样就使的压频转换器的电压减少,在给定一定电压的时候,当负载分压的时候,也就相当于直流电机的电压就会减少,这样直流电机的转速就会下降,或者说当有负载的时候,压频转换器的输入电压就会减少,这样输入的脉冲在单位时间就会减少,这样PID调节器,通过改变PID的参数,PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t 因此它的传递函数为:G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)其中kp为比例系数;TI为积分时间常数;TD 为微分时间常数这样就会得到一个偏差,通过这个偏差来改变原来的PWM的占空比,使得晶体管的导通时间加长或减少,这样就改变了直流电机的输入电压,也就是该变了在PROTUES压频转换器的输入电压,使得输出的计数脉冲在单位时间发生改变,也就是模拟了直流电机的转速的改变,我们希望通过PID的调节,使得输出的计数脉冲的显示值和预先设定的值接近,由于偏差的存在,使得PID调节器不断的去修正,使得显示值近可能的接近我们所预期的设定值。

3.2.2 基于单片机的数字PID控制直流电机PWM调压调速器系统原理图

3.2.3波形仿真

在不同的给定电压下开换系统会有不同的PWM波形和计数脉冲个数。在不同的波形中从上之下以此为pwm波形,经过驱动后的波形,LM331的输入电压,LM331的输出脉冲。

当给定电压为较高(E8H)其波形见如下图3.08

图3.08 高电压给定对应的波形

当给定电压为较高(7FH)其波形见如下图3.09

图3.09 中电压给定对应的波形

图3.10 低电压给定对应的波形;

PID LM331的输入电压波形图3.11

图3.11 PID 控制LM331的输入电压波形

3.2.4 PID调速程序

PWM 输出驱动程序

ADC EQU 35H

CLK BIT P2.4

ST BIT P2.5

EOC BIT P2.6

OE BIT P2.7

PWM BIT P3.7

; PID 调节设置

EK0 EQU 40H

EK1 EQU 41H

EK2 EQU 42H

PP EQU 43H

DD EQU 45H

UK0 EQU 70H

UK1 EQU 71H

ORG 00H

SJMP START

ORG 0BH

LJMP INT_TO

START: MOV TMOD, #62H

MOV TH0, #00H

MOV TL0, #00H

MOV IE, #86H

SETB TR0

; SETB TR1

MOV R0, #00

MOV R1, #00

MOV R2, #00

MOV R3, #00

MOV R4, #00

MOV R5, #00

MOV R6, #00

MOV R7, #00

;PID 赋值

MOV PP, #05

MOV II, #03

MOV DD, #02

MOV EK0,#00H

MOV EK1,#00H

MOV EK2,#00H

MOV UK0,#00H

MOV UK1,#00H

WAIT: CLR OE

INC R7

CLR ST

SETB ST

CLR ST

JNB EOC, $ ; 等待转换完成

SETB OE

MOV ADC, P1

MOV R0,ADC

MOV A,70H

ADDC A,ADC

MOV ADC ,A

;CLR OE

SETB PWM

SETB TR1

MOV A, ADC

LCALL DELAY ; 高电平延时

CLR PWM

MOV A, #255

SUBB A, ADC

LCALL DELAY ; 低电平延时

CJNE R7, #20, WA2

WA1: CLR TR1

MOV R7, #00

MOV A, TL1

MOV 50H,A

mov P0,50H

;PID求偏差

MOV A,EK1

MOV EK2,A

MOV A,EK0

MOV EK1,A

MOV A,R0

SUBB A,50H

MOV EK0,A

;PP的计算

MOV A,EK0

SUBB A,EK1

MOV B,PP

MUL AB

MOV R1,A

MOV R2,B

AJMP X

W AIT1:AJMP W AIT

X: MOV A,EK0

MOV B,II

MUL AB

MOV R3,A

MOV R4,B

;DD的计算

MOV A,EK1

RL A

MOV EK1,A

MOV A,EK0

SUBB A,EK1

ADDC A,EK2

MOV B,DD

MUL AB

MOV R5,A

MOV R6,B

;PID总的计算

MOV A,R1

ADDC A,R3

ADDC A,R5

MOV 60H,A

MOV A,R2

ADDC A,R4

ADDC A,R6

MOV 61H,A

MOV A,60H

ADDC A,70H

MOV 70H,A

MOV A,61H

ADDC A,71H

MOV 71H,A

MOV TL0,#00H

MOV TL1,#00H

;SETB TR1

WA2: SJMP W AIT1 INT_TO: CPL CLK

DELAY: MOV R6, #1 D1: DJNZ R6, D1

DJNZ ACC, D1

RET

END

第4章心得体会

本次实习要求我们基于单片机设计一套数字PID直流控制直流电机PWM调压调速器系统。这一整套系统的设计要求我们不仅仅要设计出完整得PID调制的电路,同时也需要编写出相应的程序。要在有限的时间内完成这两项任务对我们是一个非常大的挑战。但是,在老师的细心知道和帮助下我们最终完成了整套系统的设计。

在进行课程设计的过程中,我们把与自动控制系统相关的知识和与单片机相关的知识结合起来,通过分析具体的问题,首先列出解决课题的方案,从中论证出较合适的方案作为最终的实际方案。在具体进行课题攻关的过程中,我采用了将大系统分解为零的方法,将其中的各个独立部分分别设计最后进行整合。这样也大大提高了设计的效率,也便于同学们之间的分工协作。

总的来说,本次课程设计锻炼了我们把理论联系到实际的能力,同时在课程设计的过程中,通过查阅各种资料,我们对整个行业的发展和最新的技术都有了一定的了解。同时,课程设计的成功也离不开老师的指导和帮助。老师的悉心指导和同学们的团结协作使这次课程设计得以顺利的完成。

参考文献

[1]张毅刚.单片机原理及应用.[M]北京:高等教育出版社,2007

[2]徐君毅.单片机微型计算机原理及应用.[M]上海:上海科学技术出版社,1988

[3]郑恩让, 罗组军. 控制系统仿真.[M] 北京::北京大学出版社, 2006

PWM控制电路的基本构成及工作原理

基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成,输出电压和电流波形均为纯正的正弦波,且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计,通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源,实现了SPWM的不规则采样,并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波,具有运算速度快、精度高、灵活性好、 系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同,变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换,然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路,形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器TMS320F28 335,它具有150MHz高速处理能力,具备32位浮点处理单元,单指令周期32位累加运算,可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比,最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%,还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如 图1所示。 图1 系统总体框图 (1)整流滤波模块:对电网输入的交流电进行整流滤波,为变换器提供波纹较小的直流电压。 (2)三相桥式逆变器模块:把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块,具有电路简单、可 靠性高等特点。 (3)LC滤波模块:滤除干扰和无用信号,使输出信号为标准正弦波。 (4)控制电路模块:检测输出电压、电流信号后,按照一定的控制算法和控制策略产生SPWM控制信号,去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定,同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完 成对输出信号的测频。 (5)电压、电流检测模块:根据要求,需要实时检测线电压及相电流的变化,所以需要三路电压检测和三路电流检测电路。所有的检测信号都经过电压跟随器隔离后由TMS320F28335的A/D通道输入。

PWM控制原理要点

PWM控制技术 主要内容:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析,PWM整流电路。 重点:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。 难点:PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析。 基本要求:掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,了解PWM 逆变电路的谐波分析,了解跟踪型PWM逆变电路,了解PWM整流电路。 PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术,通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。第3、4章已涉及这方面内容: 第3章:直流斩波电路采用,第4章有两处:4.1节斩控式交流调压电路,4.4节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM控制技术在逆变电路中应用最广,应用的逆变电路绝大部分是PWM型,PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术,也介绍PWM整流电路 1 PWM控制的基本原理 理论基础: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理: 分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以看出,在i(t)的上升段,i(t)的形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄,各i(t)响应波形的差异

PWM控制电路设计

PWM控制电路设计 CYBERNET 应用系统事业部 LED照明作为新一代照明受到了广泛的关注。仅仅依靠LED封装并不能制作出好的照明灯具。本文主要从电子电路、热分析、光学方面阐述了如何运用LED特性进行设计。 在上一期的“LED驱动电路设计-基础篇”中,介绍了LED的电子特性和基本的驱动电路。遗憾的是,阻抗型驱动电路和恒电流源型驱动电路,大围输入电压和大电流中性能并不强,有时并不能发挥出LED的性能。相反,用脉冲调制方法驱动LED电路,能够发挥LED的多个优点。这次主要针对运用脉冲调制的驱动电路进行说明。 PWM是什么? 脉冲调制英文表示是Pulse Width Modulation,简称PWM。PWM是调节脉冲波占空比的一种方式。如图1所示,脉冲的占空比可以用脉冲周期、On-time、Off-time表示,如下公式:占空比=On-time(脉冲的High时间)/ 脉冲的一个周期(On-time + Off-time) Tsw(一周期)可以是开关周期,也可以是Fsw=1/Tsw的开关频率。

图1 Pulse Width Modulation (PWM) 在运用PWM的驱动电路中,可以通过增减占空比,控制脉冲一个周期的平均值。运用该原理,如果能控制电路上的开关设计(半导体管、MOSFET、IGBT等)的打开时间(关闭时间),就能够调节LED电流的效率。这就是接下来要介绍的PWM控制。PWM信号的应用 PWM控制电路的一个特征是只要改变脉冲幅度就能控制各种输出。图2的降压电路帮助理解PWM的控制原理。在这个电路中,将24V的输入电压转换成12V,需要增加负载。负载就是单纯的阻抗。电压转换电路的方法有很多,运用PWM信号的效果如何呢?

PWM控制电路的基本构成及工作原理

PWM控制电路的基本构成及工作原理 于开关器件的高频通断和输出整流二极管反向恢复。很强的电磁骚扰信号通过空间辐射和电源线的传导而干扰邻近的敏感设备。除了功率开关管和高频整流二极管外,产生辐射干扰的主要元器件还有脉冲变压器及滤波电感等。 虽然,功率开关管的快速通断给开关电源带来了更高的效益,但是,也带来了更强的高频辐射。要降低辐射干扰,可应用电压缓冲电路,如在开关管两端并联RCD缓冲电路,或电流缓冲电路,如在开关管的集电极上串联 20~80μH的电感。电感在功率开关管导通时能避免集电极电流突然增大,同时也可以减少整流电路中冲击电流的影响。 功率开关管的集电极是一个强干扰源,开关管的散热片应接到开关管的发射极上,以确保集电极与散热片之间由于分布电容而产生的电流流入主电路中。为减少散热片和机壳的分布电容,散热片应尽量远离机壳,如有条件的话,可采用有屏蔽措施的开关管散热片。 整流二极管应采用恢复电荷小,且反向恢复时间短的,如肖特基管,最好是选用反向恢复呈软特性的。另外在肖特基管两端套磁珠和并联RC吸收网络均可减少干扰,电阻、电容的取值可为几Ω和数千pF,电容引线应尽可能短,以减少引线电感。实际使用中一般采用具有软恢复特性的整流二极管,并在二极管两端并接小电容来消除电路的寄生振荡。 负载电流越大,续流结束时流经整流二极管的电流也越大,二极管反向恢复的时间也越长,则尖峰电流的影响也越大。采用多个整流二极管并联来分担负载电流,可以降低短路尖峰电流的影响。 开关电源必须屏蔽,采用模块式全密封结构,建议用1mm以上厚度的 镀锌钢板,屏蔽层必须良好接地。在高频脉冲变压器初、次级之间加一屏蔽层

PWM驱动电路

PWM是什么? 脉冲调制英文表示是Pulse Width Modulation,简称PWM。PWM是调节脉冲波占空比的一种方式。如图1所示,脉冲的占空比可以用脉冲周期、On-time、Off-time 表示,如下公式: 占空比=On-time(脉冲的High时间)/ 脉冲的一个周期(On-time + Off-time) Tsw(一周期)可以是开关周期,也可以是Fsw=1/Tsw的开关频率。 图1 Pulse Width Modulation (PWM) 在运用PWM的驱动电路中,可以通过增减占空比,控制脉冲一个周期的平均值。运用该原理,如果能控制电路上的开关设计(半导体管、MOSFET、IGBT等)的打开时间(关闭时间),就能够调节LED电流的效率。这就是接下来要介绍的PWM控制。PWM信号的应用 PWM控制电路的一个特征是只要改变脉冲幅度就能控制各种输出。图2的降压电路帮助理解PWM的控制原理。在这个电路中,将24V的输入电压转换成12V,需要增加负载。负载就是单纯的阻抗。电压转换电路的方法有很多,运用PWM信号的效果如何呢?

图2 降压电路 在图2的降压电路中取PWM控制电路,如图3所示。MOSFEL作为开关设计使用。当PWM信号的转换频率数为20kHz时,转换周期为50μs。PWM信号为High的时候,开关为On,电流从输入端流经负载。当PWM信号处于Low状态时,开关Off,没有输入和输出,电流也断掉。 这里尝试将PWM信号的占空比固定在50%,施加在开关中。 开关开着的时候电流和电压施加到负载上。开关关着的时候因为没有电流,所以负载的供给电压为零。如图4绿色的波形、V(OUT)可在负载中看到输出电压。 图3 运用PWM信号的降压电路

PWM信号发生电路

1.P W M信号概述 脉冲宽度调制(PWM)信号广泛使用在电力变流技术中,以其作为控制信号可完成DC-DC 变换(开关电源)、DC-AC变换(逆变电源)、AC-AC变换(斩控调压)和AC-DC变换(功率因数校正)。 产生PWM信号的方法有多种,现分别论述如下: 1)普通电子元件构成PWM发生器电路 基本原理是由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波,经比较器产生PWM信号。三角波或锯齿波与可调直流电压比较,产生可调占空比PWM信号;与正弦基波比较,产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。 此方法优点是成本低、各环节波形和电压值可观测、易于扩展应用电路等。缺点是电路集成度低,不利于产品化。 2)单片机自动生成PWM信号 基本原理是由单片机内部集成PWM发生器模块在程序控制下产生PWM信号。 优点是电路简单、便于程序控制。缺点是不利于学生观测PWM产生过程,闭环控制复杂和使用时受单片机性能制约。 3)可编程逻辑器件编程产生PWM信号 基本原理是以复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列器件(FPGA)为硬件基础,设计专用程序产生PWM信号。 优点是电路简单、PWM频率和占空比定量准确。缺点是闭环控制复杂,产生SPWM信号难度大。 4)专用芯片产生PWM信号 是生产厂家设计、生产的特定功能芯片。 优点是使用方便、安全,便于应用到产品设计中。缺点是不利于学生观测PWM产生过程和灵活调节各项参数。 2.电子元件构成PWM发生器电路 图1电子元件构成PWM发生器电路 3.集成芯片SG3525构成PWM发生器电路 一、PWM信号发生电路说明 实验电路中,驱动开关管的PWM信号由专用PWM控制集成芯片SG3525产生(美国

pwm控制原理

1.PWM的技术背景 随着CPU技术的发展,更多的晶体管和更高的主频,以及纳米级的工艺,都造成了CPU功率的飙升。尤其是第一个走进90纳米的Intel。更高的功率,就需要更好的散热设备。Intel为了对付prescott核心,开始从多方面加强散热,比如38度机箱比如BTX,比如 9CM风扇的主流应用,其中PWM技术,是最重要的技术之一。 Intel对散热器的评定标准非常严格,其最恶劣的环境条件在普通应用中很难出现。如果采用定转速风扇,在用户普通应用中,风扇的噪音根本让人无法忍受。传统的温控风扇是利用风扇轴承附近的测温探头侦测风扇的进风口温度,从而对风扇的转速进行调节。这种温控虽然解决了一定的问题,但是存在着精度粗糙,而且温控的转速只能做到高速低速两极变速。 PWM是脉宽调制电路的简称,它本身并不是一个新技术,在工业控制,单片机上早已经广泛的应用。而Intel将他和主板的CPU温度侦测相结合,将其应用于散热器风扇的转速精确控制上,取得了良好的效果。 2.PWM智能温控风扇的功能特点 首先,PWM风扇调节风扇转速是直接从CPU获取温度信息,在风扇上无任何测温装置。根据不同的CPU温度,温控风扇会有不同的转速调节与之对应,并且风扇的转速变化可以做到四级五级,甚至更多,基本上是无极变速的感觉。由于是脉宽信号的实时调节,风扇转速的变化非常灵敏,转速和CPU温度的变化几乎是同步的。 第二,PWM风扇在计算机待机的时候,可以保持在一个非常低的转速上。例如原包的Intel风扇,在待机时候,CPU温度在四五十度以下,其转速仅为一千多转,大大降低了运转的噪音。而设计的最高转速,四千多转,只有在CPU温度接近极限温度即65-67度时候,才会出现。相比传统的温控风扇有着更大的转速控制范围,更好的解决了噪音和性能的问题。

PWM控制的基本原理

PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术,通过对 一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。 PWM控制技术在逆变电路中应用最广,应用的逆变电路绝大部分是PWM 型,PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了它在电力电 子技术中的重要地位。 理论基础: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。 图1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理: 分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如 图2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出,在i(t)的上升段,i(t)的形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄,各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲,则响应i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出,各i(t)在低频段的特性将非常接近,仅在高频段有所不同。 图2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形

用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,正弦半波N等分,看成N个相连的脉冲序列,宽度相等,但幅值不等;用矩形脉冲代替,等幅,不等宽,中点重合,面积(冲量)相等,宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形。 图3 用PWM波代替正弦半波 要改变等效输出正弦波幅值,按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波:电流型逆变电路进行PWM控制,得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形: 直流斩波电路:等效直流波形 SPWM波:等效正弦波形,还可以等效成其他所需波形,如等效所需非正弦交流波形等,其基本原理和SPWM控制相同,也基于等效面积原理。 随着电子技术的发展,出现了多种PWM技术,其中包括:相电压控制PWM、脉宽PWM法、随机PWM、SPWM法、线电压控制PWM等,而本文介绍的是在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法。它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整PWM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。

PWM控制原理

PWM控制技术 主要内容:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析,PWM整流电路。 重点:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。 难点:PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析。 基本要求:掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,了解PWM 逆变电路的谐波分析,了解跟踪型PWM逆变电路,了解PWM整流电路。 PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术,通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状与幅值)。第3、4章已涉及这方面内容: 第3章:直流斩波电路采用,第4章有两处: 4、1节斩控式交流调压电路,4、4节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM控制技术在逆变电路中应用最广,应用的逆变电路绝大部分就是PWM型,PWM控制技术正就是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术,也介绍PWM整流电路 1 PWM控制的基本原理 理论基础: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,就是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理: 分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以瞧出,在i(t)的上升段,i(t)的形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄,各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲,则响应i(t)也就是周期性的。用傅里叶级数分解后将可瞧出,各i(t)在低频段的特性将非常接近,仅在高频段有所不同。

直流电机的PWM控制

直流电机的P W M控制 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

设计报告 课程名称在系统编程技术 任课教师 设计题目直流电机的PWM控制班级 姓名 学号 日期 2011年6月13日

一、题目分析 本实验设计的直流电机的PWM控制系统需要满足以下两点要求: ○1直流电机的转速具有4个档位可供调节; ○2通过按键控制直流电机的转向。 二、方案选择 方案一:采用AT89S52单片机控制产生PWM信号。一般的,通过模拟比较器产生PWM波,比较器的一端接给定的参考电压,另一端接周期性线性增加的锯齿波电压。当锯齿波的电压小于比较器的参考电压(阈值电压)时输出低电平,反之输出高电平。通过改变比较器的参考电压来改变PWM波形中高电平的宽度,即占空比。系统具体框图如下图所示: 图1单片机实现PWM控制系统框图 方案二:利用FPGA内部资源实现产生PWM波。用VHDL语言描述设计数字比较器,数字比较器的一端接设定值计数器输出,另一端接线性递增计数器输出端。当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平,反之输出高电平。 方案一需要通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压,通过外接模拟比较器输出PWM波形,因此外围电路比较复杂。方案二省去了外接D/A转

化器和模拟比较器,FPGA外部连线很少,电路更加简单、便于控制。所以本系统选择方案二。 三、系统细化框图 基于FPGA的直流电机PWM控制电路主要由以下三个部分组成: (1)FPGA中PWM脉宽调制信号产生电路。 (2)FPGA中的正/反转方向控制电路。 (3)H桥功率驱动电路。

PWM控制技术(深度剖析)

第6章PWM控制技术 主要内容:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析,PWM整流电路。 重点:PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法。 难点:PWM波形的生成方法,PWM逆变电路的谐波分析。 基本要求:掌握PWM控制的基本原理、控制方式与PWM波形的生成方法,了解PWM 逆变电路的谐波分析,了解跟踪型PWM逆变电路,了解PWM整流电路。 PWM(Pulse Width Modulation)控制——脉冲宽度调制技术,通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。第3、4章已涉及这方面内容: 第3章:直流斩波电路采用,第4章有两处:4.1节斩控式交流调压电路,4.4节矩阵式变频电路。 本章内容 PWM控制技术在逆变电路中应用最广,应用的逆变电路绝大部分是PWM型,PWM 控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用,才确定了它在电力电子技术中的重要地位。 本章主要以逆变电路为控制对象来介绍PWM控制技术,也介绍PWM整流电路 1 PWM控制的基本原理 理论基础: 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近,仅在高频段略有差异。 图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理: 分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如图6-2a所示。其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。从波形可以看出,在i(t)的上升段,i(t)的形状也略有不同,但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄,各i(t)响应波形的差异

PWM控制原理

1.1、PWM 原理与DSC 实现算法 1.1.1、PWM 原理 脉冲宽度调制(PWM ,Pulse Width Modulation )控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即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)。PWM 技术在逆变电路中应用最为广泛,对逆变电路的影响最为深刻,PWM 控制技术有赖于在逆变电路中的应用,才发展成熟,才确定了在电力电子技术中的重要地位。 在采样控制理论中有一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上,其效果基本相同。冲量是指窄脉冲的面积,效果基本相同是说环节的输出响应波形基本相同。如果把各输出波形用傅里叶变换分析,其低频段非常接近,仅在高频段略有差异。这种原理称之为面积等效原理,是PWM 控制技术的重要理论基础。 下面分析如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦波。 图1、SPWM 原理 把图1中的正弦波分成2N 等份,就可以把正弦波看成是由2N 个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等,都等于N ,但幅值不相等,且脉冲顶部不是水平直线,而是曲线,各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅不等宽的矩形脉冲代替,使矩形脉冲和相应的正弦波部分的中心重合,且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积(冲量)相等,就可以得到如图1所示的脉冲序列,这就是PWM 波形。根据面积等效原理,PWM 波形与正弦波是等效的。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM 波形,也称SPWM (Sinusoidal PSM )波形。要改变等效输出正弦波的幅值

时,只要按照同一比例系数改变上述脉冲的宽度即可。 根据PWM控制的基本原理,如果给出逆变电路的正弦波输出频率、幅值和一个周期内的脉冲数,PWM波形中各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制开关器件的通断,就可以得到需要的PWM波形。这种方法称之为计算法。与计算法对应的是调试法,即把希望输出的波形作为调制信号,把接受调试的信号作为载波,通过信号波的调制得到所希望的PWM波形。通常采用等腰三角形或锯齿波作为载波,其中等腰三角形应用最多。因为等腰三角形上任一点的水平宽度和高度成线性关系且左右对称,当它与任何一个平缓变化的调制信号相交时,如果在交点时刻对电力电子器件通断控制,就可以得到宽度正不语信号波幅值的脉冲,这正好符合PWM控制的要求。 1.1.2、数字化PWM实现方法 按照SPWM控制的基本原理,在正弦波与三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断,如图2(a)所示。这种生成SPWM波形的方法称为自然采样法。自然采样法是最基本的方法,所得到的SPWM波形很接近正弦波,但这种方法要求解复杂的超越方程,用微机控制技术是很难实现的,工程上很少采用。 a)自然采样法与规则采样法1 b)规则采样法2 c)TI公司DSC事件管理器PWM 图2、数字化PWM实现方法 规则采样法是一种应用广泛的工程实用方法,其效果接近自然采样法,但计算量要比自然采样法小很多。如图2(a)所示,在载波负峰值点(A点)计算需要的调制波幅值,计算确认与三角载波左右对称的交点(B点和C点),进而控制下一个开关周期的开关通断,定义为规则采样法1。 规则采样法也可以在三角载波的正峰值点计算调制波幅值,如图2(b)所示。在三角波正峰值处计算需要调制的调制波,进而根据载波幅值计算出控制开关导通的时间长度,其它时间为控制开关关断的时间长度,定义为规则采样法2。 TI公司24xx或28xx系列DSC内部集成了事件管理器,可以产生PWM波形。

脉宽调制(PWM)控制电路

脉宽调制(PWM )控制电路 在一些变频控制系统中,要求在调频的同时调节电压,如在变频调速系统中要求逆变器输出电压随频率的改变而改变,以防止电动机出现过励磁或欠励磁现象;在中频感应加热炉的频率控制时也要求相应改变电压。 控制输出电压变化最理想的方法是脉宽调制。脉宽调制控制电路(PWM)是通过调节控 制电压脉冲的宽度和脉冲列的周期来控制输出电压和频率。通过利用PWM 信号触发可关 断晶闸管(GT())或功率晶体管等开关器件的导通和关断,把直流电压变为电压脉冲列。在逆 变器中采用PWM 控制,可以同时完成调频和调压的任务。PWM 广泛应用于开关电源、不间断电源、直流电机调速、交流电机变频调速和中频炉电源控制等领域。 4.5.1 脉宽调制控制电路的基本原理 脉宽调制控制电路的基本构成和工作原理等叙述如下 一、PWM 的基本电路 基本的脉宽调制控制电路由电压—脉宽转换器和开关功率放大器组成.其组成原理如图 4-5-1所示。电压一脉宽转换器的核心是运算放大器(比较器)。运算放大器A 输入信号有 调制信号T u (其频率为主电路所需的开关调制频率)、负偏置电压P u 、控制电压信号C u 。由于运算放大器为开环,因此,该比较器的输出仅取决于输入方向的两个极限位(取决于)(P T c u u u +-的正负),此输出经开关功率放大器输出到触发脉冲列逆变器。 如图4-5-1所示,调制电压T u 为锯齿波,当控制电压C u > P C u u +时,运算放大器的输出为低电平,如图(b)所示;反之,当C u < P C u u +时,运算放大器的输出为高电平,(如图(c)所示)。 图4-5-1 脉宽调制控制电路组成原理图 图4-5-4 脉冲调制波形图

PWM控制电机正反转

下面的程序功能为单片机I/O口P2^0、P2^1输出1000HZ,占空比为%50,并能过P3^7按键控制正电机的正反转。 /*******************************************************************/ /* 程序名:PWM直流电机调速*/ /* 晶振:11.00592 MHz CPU型号:STC89C52 */ /* 功能:直流电机的PWM波控制,可以通过按键控制正反转*/ /*****************************************************************/ #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar time,count=50,flag=1;//低电平的占空比 sbit PWM1=P2^0;//PWM 通道1,反转脉冲 sbit PWM2=P2^1;//PWM 通道2,正转脉冲 sbit key_turn=P3^7; //电机换向 /************函数声明**************/ void delayxms(uint z); void Motor_turn(void); void timer0_init(void); /*********主函数********************/ void main(void) { timer0_init(); while(1) { Motor_turn(); } } /****************延时处理**********************/ void delayxms(uint z)//延时xms程序 { uint x,y; for(y=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } /************电机正反向控制**************/ void Motor_turn(void) {

PWM控制电路的基本构成及工作原理

图 1 系统总体框图 (1)整流滤波模块:对电网输入的交流电进行整流滤波,为变换器提供波纹较小的直流电压。 (2)三相桥式逆变器模块:把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型 IPM 功率模块,具有电路简单、可 靠性高等特点。 (3)LC 滤波模块:滤除干扰和无用信号,使输出信号为标准正弦波。 (4) 控制电路模块:检测输出电压、电流信号后,按照一定的控制算法和控制策略产生 SPWM 控制信号,去控制 IPM 开关管的通断从而保持输出电压稳定,同时通过 SPI 接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完 成对输出信号的测频。 (5) 电压、电流检测模块:根据要求,需要实时检测线电压及相电流的变化,所以需要三路电压检测和三路电流 检测电路。所有的检测信号都经过电压跟随器隔离后由 TMS320F28335 的 A/D 通道输入。 基于 DSP 的三相 SPWM 变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分,其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功 耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流 -直流-交流-滤波等部分构成,输出电压和电 流波形均为纯正的正弦波,且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于 TMS320F28335 的变频电源数字控制系统的设计, 通过有效利用 TMS320F28335 丰富的片上硬件资 源,实现了 SPWM 的不规则采样,并采用 PID 算法使系统产生高品质的正弦波,具有运算速度快、精度高、灵活性好、 系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同,变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即 交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交 -直变换,然后在 DSP 控制下把直流电源转换成三相 供给后级滤波电路,形成标准的正弦波。变频系统控制器采用 SPWM 波形 TI 公司推出的业界首款浮点数字信号控制器 TMS320F28 335,它具有 150MHz 高速处理能力,具备 32 位浮点处理单元,单指令周期 32 位累加运算,可满足应用对于更快代码 开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比,最新的 F2833x 浮点控制器不 仅可将性能平均提升 50%,还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点 图 1 所示。 C28x TM 控制器软件的特点。系统总体框图如

PWM输出控制电路

PWM 脉 冲 输 出 控 制 电 路 学校:西安科技大学 自动化0703班 瞿锦奎(0706050317) 张彦阳(0706050307) 李增奇(0706050313) 张鹏(0706050316)

PWM输出控制电路 一、PWM输出电路中的ADC0808模数转换电路 ADC0808模数转换器如下图 IN0~IN7:8路模拟量输入 ADD A、ADD B、ADD C:3位地址输入 ALE:地址所存启动信号,在ALE上升沿,将ADD A、ADD B、ADD C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。 OUT1~OUT8:8位数据输出线,A/D转换结果由这8根线送给单片机OE:允许输出信号。当OE=1时,即为高电平,允许输出锁存器输出数据。 START:启动信号输入端,START为正脉冲,其上升沿清除ADC0808

内部的各寄存器,其下降沿启动A/D转换。 EOC:转换完成信号,当EOC上升为高电平时,表明内部A/D转换完成。 CLK:时钟输入信号。 VREF(+)、VREF(—):基准电压。 使用ADC0808将外接模拟输入信号转换为数字信号,电路连接图如下: PWM输出控制电路图如下:

输入正弦波仿真如下图:

在Proteus ISIS中编辑的源代码为: ADC EQU 35H CLOCK BIT P2.4 ST BIT P2.5 EOC BIT P2.6 OE BIT P2.7 PWM BIT P3.7 ORG 00H SJMP START ORG 0BH LJMP INT_T0 START: MOV TMOD,#02H MOV TH0,#20 MOV TL0,#00H MOV IE,#82H SETB TR0 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST JNB EOC,$ SETB OE MOV ADC,P1 CLR OE SETB PWM MOV A,ADC LCALL DELAY CLR PWM MOV A,#255 SUBB A,ADC LCALL DELAY SJMP WAIT INT_T0:CPL CLOCK RETI DELAY: MOV R6,#1 D1: DJNZ R6,D1 DJNZ ACC,D1 RET END

PWM控制加热

PWM控制加热

目录 1 引言 (1) 2 理论分析 (1) 2.1 PWM (1) 2.2 PWM控制技术 (2) 3 系统设计 (2) 3.1 设计方案比较和论证 (3) 3.1.1 单片机系统 (3) 3.1.2 温度传感器 (3) 3.1.3 显示电路 (3) 3.1.4 PWM信号 (4) 4 系统硬件设计 (4) 4.1 复位电路 (4) 4.2 时钟电路 (5) 4.3 P0口上拉电阻电路 (5) 4.4 按键电路 (6) 4.5 LCD1602显示电路 (6) 4.6 DS18B20测温电路 (7) 4.7 电源电路 (7) 4.8 温度控制电路 (8) 5 系统软件设计 (8) 5.1 PWM控制加热软件的主程序及流程图 (9) 5.2 LCD1602显示子程序 (12) 5.3 LCD延时子程序 (17) 5.4 数字式温度传感器DS18B20子程序 (18) 5.5 PWM控制加热子程序 (20) 5.6 温度控制流程 (21) 6 系统调试 (23) 6.1 Keil软件 (23) 6.2 Proteus软件 (23) 6.3 仿真结果 (24) 6.4 调试结果 (24) 7 小结 (27) 参考文献 (27) 致谢 (28)

ABSTRACT (29) 附录 (30) 附I 整体电路图 (30)

PWM控制加热 摘要:介绍了以STC89C52单片机为核心,使用PWM技术和闭环系统实现对温度的自动或手动控制的系统。系统通过温 度芯片DS18B20采集温度信号,并将温度信号传送给单片机。并由单片机进行相应处理,根据目标温度与实测温度关系决 定是加热占空比高还是停止加热占空比高,从而实现对温度的闭环控制的目的。系统还加入LCD液晶显示电路,使得整个 设计更加完整,更加灵活。系统可通过键盘设定温度,LCD显示设定温度值及当前温度值。 关键词:STC89C52单片机;温度控制;PWM;DS18B20 ;LCD液晶显示 1 引言 温度是众多行业生产中的基础参数之一,随着社会的进步、工业的发展,温度控制技术也不断革新,但其还处于初级发展阶段,很多领域对温度控制有着更高的要求。因此,温度控制是生产工艺流程中极为重要的一个环节,尤其在电力、航天、交通、造纸、装备制造、食品加工等行业有广泛的应用。 利用单片机来对温度进行控制,不仅能够有效地提升控制能力与生产的自动化,而且还有可能尽早实 现智能化的目标。和传统的温度控制相比,基于单片机实现PWM的温度控制可以降低能源消耗。因为传统 的温度控制都是通过电阻限流的方式到达的温度控制,这样虽然加热器的热量小了,但是整体的功率并没 有根本性的改变,造成了能源的浪费。而PWM是通过占空比实现的并没有限流的损失,这样就会大大节约 能源。 本文主要研究的就是利用单片机的PWM技术而设计的温度控制系统。 2 理论分析 2.1 PWM PWM是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,即脉冲宽度调制,简称脉宽调制。它是一种模拟 控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体 管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,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,广泛应用在从测量、通信到功率控 制与变换的许多领域中。

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