PWM控制电机转速设计
基于单片机STC89C52的直流电机PWM调速控制系统
第一章:前言Pwm 电机调速原理对于电机的转速调整，我们是采用脉宽调制（PWM）办法，控制电机的时候，电源并非连续地向电机供电，而是在一个特定的频率下以方波脉冲的形式提供电能。
不同占空比的方波信号能对电机起到调速作用，这是因为电机实际上是一个大电感，它有阻碍输入电流和电压突变的能力，因此脉冲输入信号被平均分配到作用时间上，这样，改变在始能端EN1 和EN2 上输入方波的占空比就能改变加在电机两端的电压大小，从而改变了转速。
此电路中用微处理机来实现脉宽调制，通常的方法有两种：（1）用软件方式来实现，即通过执行软件延时循环程序交替改变端口某个二进制位输出逻辑状态来产生脉宽调制信号，设置不同的延时时间得到不同的占空比。
（2）硬件实验自动产生PWM 信号，不占用CPU 处理的时间。
这就要用到STC89C52的在PWM模式下的计数器1，具体内容可参考相关书籍。
51 单片机PWM 程序产生两个PWM，要求两个PWM 波形占空都为80/256,两个波形之间要错开，不能同时为高电平！高电平之间相差48/256，PWM 这个功能在PIC 单片机上就有，但是如果你就要用51 单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦.可以用定时器T0来控制频率，定时器T1 来控制占空比：大致的的编程思路是这样的：T0 定时器中断是让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1 是让IO 口输出低电平，这样改变定时器T0 的初值就可以改变频率，改变定时器T1 的初值就可以改变占空比。
前言：直流电机的定义：将直流电能转换成机械能(直流电动机)或将机械能转换成直流电能(直流发电机)的旋转电机。
近年来，随着科技的进步，直流电机得到了越来越广泛的应用，直流具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速起动、制动和反转，需要满足生产过程自动化系统各种不同的特殊要求，从而对直流电机提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速、改变电压调速等技术已远远不能满足现代科技的要求，这是通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法就应运而生。
运动控制课程设计不可逆直流PWM双闭环调速系统
运动控制课程设计-不可逆直流PWM双闭环调速系统运动控制课程设计-不可逆直流PWM双闭环调速系统一、设计背景和目的随着工业自动化的快速发展，运动控制系统的应用越来越广泛。
其中，不可逆直流PWM双闭环调速系统在许多场合具有重要作用。
本设计旨在加深对运动控制理论的理解，通过实际操作，掌握不可逆直流PWM双闭环调速系统的设计方法。
二、系统概述不可逆直流PWM双闭环调速系统主要包括电流反馈环和速度反馈环。
电流反馈环主要用于控制电流，速度反馈环则主要用于控制转速。
通过两个环路的协同作用，实现对电机转速的精确控制。
三、系统设计1.硬件设计本系统主要由功率电路、控制电路、检测电路和驱动电路组成。
功率电路包括PWM逆变器和整流器，用于实现直流电转换为交流电，并根据控制信号调节输出电压。
控制电路主要包括控制器和算法，用于实现对电流和转速的反馈控制。
检测电路包括电流检测和速度检测，用于实时监测电流和转速。
驱动电路包括PWM驱动器和H桥驱动器，用于驱动电机旋转。
2.软件设计本系统的软件部分主要包括电流控制环和速度控制环的实现。
电流控制环通过比较实际电流与设定电流的差值，运用PI（比例积分）控制算法调节PWM逆变器的输出电压，以实现对电流的精确控制。
速度控制环则通过比较实际速度与设定速度的差值，运用PI控制算法调节PWM驱动器的占空比，以实现对转速的精确控制。
两个环路之间采用串联连接，电流控制环作为速度控制环的内环，以实现对电流和转速的高效控制。
四、测试与分析1.测试方法为验证本系统的性能，需要进行电流控制环测试和速度控制环测试。
在电流控制环测试中，设定电流值，观察实际电流是否能够快速、准确地跟踪设定值。
在速度控制环测试中，设定转速值，观察实际转速是否能够快速、准确地跟踪设定值。
2.结果分析通过测试，可以发现本系统在电流控制环和速度控制环方面均具有较好的性能。
在电流控制环测试中，实际电流能够快速、准确地跟踪设定值，跟踪误差较小。
单片机控制的电机交流调速系统设计
单片机控制的电机交流调速系统设计摘要：本文将介绍一种基于单片机控制的电机交流调速系统设计方案。
该系统采用电机三相桥式整流电路作为电源，通过单片机对电机进行PWM调速控制，实现电机速度的调节。
使用单片机控制的电机交流调速系统具有速度调节范围广、动态响应快、控制精度高等优点，适用于各类电机的交流调速控制。
关键词：单片机；电机交流调速系统；PWM调速；桥式整流电路1.引言随着现代工业的发展，对电机调速的要求越来越高。
传统的电机调速系统通常采用电阻和变压器等非智能方式进行调节，而单片机是一种能够进行数字化控制的智能设备，具有调节范围广、响应快、控制精度高等优点。
2.系统组成2.1电机和电源电机是系统的核心部件，负责转换电能为机械能。
电源为电机提供所需的能量，这里使用直流电源。
2.2三相桥式整流电路三相桥式整流电路将直流电源转换为交流电源，供电给电机进行运行。
2.3单片机单片机是整个系统的控制中心，通过接收外部信号（如速度调节信号）和传感器反馈信号，对电机进行PWM控制，实现电机的调速控制。
2.4PWM模块PWM模块是单片机内置的一个功能模块，负责产生PWM信号。
PWM信号的频率和占空比可通过编程调节，从而实现对电机的调速控制。
2.5驱动电路驱动电路负责将PWM信号从单片机输出到电机，通过对PWM信号的放大和滤波处理，驱动电机进行调速。
3.系统工作原理系统工作原理如下：首先，单片机通过PWM模块产生PWM信号，调节PWM信号的频率和占空比。
然后，PWM信号通过驱动电路放大和滤波处理后，送至三相桥式整流电路的控制端，控制桥臂的导通和关断。
最后，交流输出经过滤波处理后，供给电机运行。
4.系统设计步骤4.1硬件设计根据系统组成的步骤，设计相应的硬件电路连接。
4.2软件设计编写控制程序，实现速度控制功能。
程序包括PWM信号的产生和控制逻辑的实现。
5.结果与分析通过实验测得，该系统能够实现对电机速度的调节，调节范围广、动态响应快、控制精度高。
基于PWM控制的直流电机调速系统的设计
＝ ＝ ｛
— ｌ 一． ：： ＝： ：
Ｐ ＷＭ信号的产生采用硬件 Ｐ ＷＭ信号 ，即不 采 用 中断 实 现 Ｐ ＷＭ 信 号 ，而 是 利 用 单 片机
ＭＰ ８Ｇ １ Ｐ Ａ模 式 ， Ｐ Ａ设 置成 Ｐ Ｃ ２ ５６的 Ｃ 将 Ｃ ＷＭ模
图 １ 整 休设 计
式直接产生 Ｐ ＷＭ信号 。频率取决于 Ｐ Ａ定时器的时钟源，占空 比取决于模块捕获寄存器 Ｃ Ａ ｎ Ｃ Ｃ Ｐ Ｌ与扩展 的第 ９ Ｅ Ａ ｎ 位 Ｃ ＰＬ的值 。由于使用 ９ 比较 ， 出占空比可以真正实现 ０ 位 输 ％到 １０ ０％可调 ，占空 比计算公式 为
杨春旭 ，林若波，彭燕标
（ 阳职业技术学院 ，广东 揭阳 ５ ２ ５ ） 揭 ２０ １
摘要 ：提 出一个基于 Ｐ ＷＭ 控 制的直流电机控制 系统 ，从硬件电路 和软件设计两方面进行系统设计 ，介绍了调速 系统的整体设计思路 、硬件电路和控制算法。下位机采用 ＭＰ ８Ｇ １ Ｃ ２ ５ ６实现硬件 Ｐ ＷＭ 的输 出，从而控制 电机的电
１ 电机控制系统 的整体设计
系统整体设计如图 １所示 ，主要原理框图包 括： Ｃ Ｌ Ｄ显示 、 按盘输入 、测速模块 、Ｐ ＷＭ调速 模块 ４ 部分。电路原理图如图 ２ 所示。
１１ Ｐ ． ＷＭ 信 号
１ ． ： ．
ＭＰ ８ Ｇ １ 单 片机 Ｃ ２ ５６
（ 度 的测量 计算 ， 速 输入 及 系统 的控制 ， Ｐ ＷＭ信 号输 出 ） 、 ．
２ 电机调速 系统 的软件设计
２ １ 程序流 程框 图 ．
当系统启动后 ，单片机进行初始化设置 ，单片机检 ｉ 是否有键按下 ，再执行按键子程序 ，读取键值 ，调用 贝 ０
pwm风扇调速原理
pwm风扇调速原理
PWM风扇调速原理
PWM风扇是一种可以通过调整电压或电流来改变转速的风扇。
在许多应用中，需要控制风扇的转速以实现更好的散热或更低的噪音水平。
这时，PWM风扇是一个理想的选择。
本文将介绍PWM风扇调速的原理。
PWM全称脉冲宽度调制，是一种通过改变脉冲信号的宽度来控制电流或电压的技术。
在PWM风扇中，控制器使用PWM信号来控制风扇电机的转速。
PWM信号是由一个周期性的高电平脉冲和低电平脉冲组成的。
高电平脉冲的宽度可以控制风扇电机的电压或电流，从而实现对风扇转速的控制。
在PWM风扇中，控制器的工作原理如下：首先，控制器将输入的电压转换成PWM信号。
然后，PWM信号被传输到风扇电机上。
风扇电机根据PWM信号的高电平脉冲宽度来控制电压或电流。
这时，风扇电机的转速就会随着电压或电流的变化而改变。
在PWM风扇中，控制器可以根据需要改变PWM信号的频率和高电平脉冲的宽度。
当PWM信号的频率增加时，风扇电机的转速会更加稳定。
当PWM信号的高电平脉冲宽度增加时，风扇电机的电压或电流就会增加，从而提高风扇的转速。
PWM风扇的调速范围很大，从数百转到上千转不等。
因此，可以根据实际需要来调整PWM信号的频率和高电平脉冲的宽度，以实现最佳的散热效果或噪音水平。
PWM风扇是一种可以通过调整电压或电流来改变转速的风扇。
它是一种理想的选择，可以实现更好的散热或更低的噪音水平。
在PWM风扇中，控制器使用PWM信号来控制风扇电机的转速。
通过改变PWM信号的频率和高电平脉冲的宽度，可以实现对风扇转速的控制。
无刷直流电机pwm调速原理
无刷直流电机pwm调速原理：从实现到优化无刷直流电机（BLDC）已经成为现代工业中最受欢迎的驱动电机类型之一，其中最常见的控制方式之一是使用脉冲宽度调制（PWM）来实现电机转速控制。
本文将介绍BLDC PWM调速的原理，探讨其应用和优化方法。
1.BLDC PWM调速原理
BLDC电机通过能够确定电机行驶方向和旋转计数器的位置，由调速器交替地开启电机的三个相位，以控制BLDC转动速度。
使用PWM调速的方法是在电机引脚间交替应用高电平和地电平的脉冲，以实现BLDC的转速调整。
具体来说，PWM控制器会在转子旋转时通过电感检测组合三相MOSFET晶体管进行电流控制，来达到恒速的转速调整目的。
2.BLDC PWM调速应用
BLDC PWM调速广泛应用于电动工具、电动车、无人机、机器人等设备中。
在实际应用中，我们需要根据实际需求进行相应的电机转速匹配，以保证电机最大负载工作状态下的能效。
此外，为了避免电机由于承受过大负载而损坏，我们还需要通过PWM调速来限制电机最大负荷。
3.BLDC PWM调速优化
BLDC PWM调速优化方法包括提高PWM更新频率、增加开短路时间、使用低电流逆变器等。
提高PWM更新频率可以增加电机速度和位置反馈的精度，提高控制精度和稳定性；增加开短路时间可以防止电机发生过载时被动烧毁。
但是这也会增加功率损耗，因此需要根据实际需求进行权衡。
使用低电流逆变器会降低电机的当前需求，从而增加开短路时间，提高系统效率。
总之，在BLDC PWM调速中，我们需要根据实际的需求选择适当的电机转速，以增加设备的性能和效率；同时，我们也需要注意调节PWM 控制器的参数，从而达到最大的能效和系统稳定性。
pwm电子风扇调速原理
pwm电子风扇调速原理
PWM（脉冲宽度调制）电子风扇调速原理是通过改变电源输
入的脉冲宽度来控制风扇电机的转速。
具体操作如下：
1. 风扇电机接收电源供电。
风扇通常使用直流电源供电，可以是电池或者交流转直流适配器。
2. 控制器接收调速信号。
PWM调速电路需要一个控制器，通
常是微控制器或特定的PWM调速芯片。
该控制器可以接收来
自用户或传感器的信号，以确定风扇的期望转速。
3. 控制器通过PWM电压。
一旦接收到调速信号，控制器会生
成一系列的PWM脉冲。
脉冲的宽度可以在一定的范围内调整，通常在几十万分之一秒的时间尺度上。
4. PWM信号作用于驱动电路。
PWM信号由控制器发送到驱
动电路，驱动电路会根据脉冲的宽度来控制电源供给给风扇电机。
脉冲的宽度越长，电源供给时间越长，电机转速越快。
5. 风扇电机响应调速信号。
根据PWM信号的宽度，风扇电机
会自动调整转速。
当脉冲宽度较长时，电机会加快转速；脉冲宽度较短时，电机会减慢转速。
通过以上方式，利用PWM调速原理可以实现对电子风扇转速
的精确控制。
不同的PWM脉宽会导致不同的转速，从而满足
用户的需求和环境的要求。
pwm控制正反转的原理
pwm控制正反转的原理一、概述PWM（Pulse Width Modulation）是一种常见的脉冲宽度调制技术，通过控制脉冲的宽度来改变输出信号的占空比，从而实现控制输出信号的频率、幅值和相位等特性。
在电机控制领域，PWM控制技术被广泛应用于电机驱动系统中，通过控制PWM信号的占空比，可以实现电机的正反转、调速等操作。
1. 电机模型电机通常由定子和转子组成，当电流通过电机绕组时，会在定子上产生磁场，从而驱动转子转动。
因此，电机的转速与电流的频率和幅值有关。
2. PWM控制信号通过控制PWM信号的占空比，可以改变电机绕组的电流大小，从而控制电机的转速和转向。
当PWM信号的占空比为0时，电机不转；当占空比增大时，电流增大，电机转速也增大；当占空比减小时，电流减小，电机转速也减小。
因此，通过调节PWM信号的占空比，可以实现电机的正反转。
三、正反转的实现方式1. 硬件电路设计在硬件电路设计中，需要使用继电器或晶体管等开关器件来控制电机的正反转。
当PWM信号的占空比大于一定值时，继电器或晶体管导通，电流通过电机绕组，电机正转；当PWM信号的占空比小于一定值时，继电器或晶体管断开，电流被切断，电机反转。
2. 软件算法实现在软件算法中，需要实现PWM信号的生成和控制算法。
通常使用数字信号处理器（DSP）或微控制器来实现PWM信号的生成和控制算法。
在算法中，需要根据电机的参数和需求来计算PWM信号的占空比，从而实现电机的正反转。
四、总结PWM控制正反转的原理是通过控制PWM信号的占空比来改变电机绕组的电流大小，从而实现电机的正反转。
在硬件电路设计和软件算法实现中，需要根据电机的参数和需求来设计相应的电路和算法，以保证PWM信号的稳定性和可靠性。
在实际应用中，PWM控制技术被广泛应用于电机驱动系统中，具有控制精度高、响应速度快等优点。
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开始
变量值变化 N
是否有按键 Y
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六、总结
电子设计是培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题,锻 炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
随着科学技术发展的日新日异，电子产品已在我们的生活中扮演着越来越重要 的作用，然而，要让这些功能复杂的电子产品给我们带来帮助，直流电机的应用是 日常生活和工业运用不可或缺的。回顾起此次直流电机的课程设计，我仍感慨颇多。 从选题到定稿，从理论到实践，在接近二星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但 是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到 了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相 结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结 合起来，从理论中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
图3-2 H 桥功率驱动原理图
H 型全桥式驱动电路的4 只开关管都工作在斩波状态, S1、S2 为一组, S3、S4 为一组, 这两组状态互补, 当一组导通时, 另一组必须关断。当S1、S2 导通时, S3、 S4 关断, 电机两端加正向电压实现电机的正转或反转制动; 当S3、S4 导通时, S1、 S2 关断,电机两端为反向电压, 电机反转或正转制动。实际控制中, 需要不断地使 电机在四个象限之间切换, 即在正转和反转之间切换, 也就是在S1、S2导通且S3、 S4 关断到S1、S2 关断且S3、S4 导通这两种状态间转换。这种情况理论上要求两组 控制信号完全互补, 但是由于实际的开关器件都存在导通和关断时间, 绝对的互补 控制逻辑会导致上下桥臂直通短路。为了避免直通短路且保证各个开关管动作的协 同性和同步性, 两组控制信号理论上要求互为倒相, 而实际必须相差一个足够长的 死区时间,这个校正过程既可通过硬件实现, 即在上下桥臂的两组控制信号之间增 加延时, 也可通过软件实现。图3-2中、4只开关管为续流二极管, 可为线圈绕组提 供续流回路。当电机正常运行时, 驱动电流通过主开关管流过电机。当电机处于制 动状态时, 电机工作在发电状态, 转子电流必须通过续流二极管流通, 否则电机就 会发热, 严重时甚至烧毁。
四川师范大学成都学院电子工程系嵌入式课程设计
目录 目 录..........................................................................................................- 1 一、 前言....................................................................................................- 2 二、设计任务..............................................................................................- 2 三、 设计原理........................................................................................... - 2 3.1 电机调速原理...................................................................................... - 2 3.2 H 桥功率驱动原理........................................................................... - 3 3.3 IR2111 外围电路及器件选择........................................................... - 4 3.4 IR2111 死区延迟特性....................................................................... - 4 四、 方案与论证....................................................................................... - 4 五、 设计内容........................................................................................... - 5 5.1 系统框图和设计原理图...................................................................... - 5 5.2 软件设计流程图.................................................................................. - 7 8.1 PWM 波形在线仿真效果图................................................................- 8 8.2 PWM 驱动电机调速 PCB 图..............................................................- 9 8.3 PWM 驱动电机调速程序..................................................................- 10 -
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四川师范大学成都学院电子工程系嵌入式课程设计 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到 过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的 知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
总之，这次嵌入式的课程设计可以说是一场“及时雨”，通过发现问题、面对问 题和解决问题的过程让我的实践能力得到了提升。在这次的直流直流电机的设计中， 碰到过许多困难的时候，龚老师给了我非常大的帮助，他交给了我们很多课堂上学 不到的东西，非常感谢龚老师的帮助。
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四川师范大学成都学院电子工程系嵌入式课程设计
一、前言
长期以来,直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数 变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着计算机在控制领域, 高开关频率、全控型第二代电力半导体器件(GTR、GTO、MOSFET、IGBT 等)的发展, 以 及脉宽调制(PWM)直流调速技术的应用, 直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电 机的使用需求, 各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路, 构成基于微处理 器控制的直流电机伺服系统。但是,专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率 有限, 不适合大功率直流电机驱动需求。因此采用N沟道增强型场效应管构建H 桥, 实现大功率直流电机驱动控制。该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求, 并具 有快速、精确、高效、低功耗等特点, 可直接与微处理器接口, 可应用PWM技术实现 直流电机调速控制。
3. 撰写设计报告，要求具备摘要、软硬件设计方案、系统框图、程序流程图、 总结等相关内容。
三、设计原理
3.1 电机调速原理 直流电机PWM调速的基本原理图如图1。可控开关S以固定的周期重复地接通和断 开，当开关S接通时，直流供电电源U通过开关S施加到直流电机两端，电机在电源作 用下转动，同时电机电枢电感储存能量；当开关S断开时，供电电源停止向电动机提 供能量，但此时电枢电感所储存的能量将通过续流二极管VD使电机电枢电流继续维 持，电枢电流仍然产生电磁转矩使得电机继续旋转。开关S重复动作时，在电机电枢 两端就形成了一系列的电压脉冲波形，如图3-1所示。 电枢电压平均值的理论计算式为:
二、设计任务
1. 设计电机驱动电路，使用 PROTEL 绘制出电路原理图和 PCB，并制作出实物， 焊接并调试，确保硬件无误。
2. 使用 LM3S8962 实验板配合自己设计的电机驱动模块，编写程序驱动直流电 机。要求具备直流电机调试、正反转、其中，电机正反转状态和当前的转速（档位） 通过 LM3S8962 实验板上的液晶模块（LCD1602）显示。
5.1.2 设计原理图：
图5-1 H桥驱动电机电路图
图5-2 半桥驱动电路图
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四川师范大学成都学院电子工程系嵌入式课程设计 5.2 软件设计流程图
开始 系统钟初始化
PWM 使 能 PWM 配 置 PWM 发 生 器 使 能 按键端口使能 按键中断初始化 处理器中断使能 按键中断子程序 LCD 显 示 子 程 序
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3.3 IR2111 外围电路及器件选择 IR2111外围电路如下图3-3所示。单片机输出的PWM信号经光耦PC817后，输出至 IR2111输入端，此处的光耦对PWM信号起到隔离、电平转换和功率放大的作用。图5 中，R1、R2为光耦上拉电阻，其值根据所用光耦的输入和输出的电流参数决定；C1 为电源滤波电容，C2为自举电容，D1为自举二极管，R3、R4为栅极驱动电阻。
图3-4 IR2111死区延时特性
四、方案与论证
该程序中一共七个模块： 模块一：主程序； 模块二：按键中断服务子程序； 模块三：显示子程序；用LCD来进行显示； 模块三_1：LCD显示初始化头文件（h文件）；
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模块三_2：显示电机正反转（用D来表示）子程序； 模块三_3：显示电机转速的的当前档位（用S来表示）子程序； 模块四：KEY1（PC4）键设置电机正反转； 模块五：KEY2（PC5）键，控制电机2档（高速）的调节； 模块六：KEY3（PC6）键，控制电机1档（低速）的调节； 模块七：KEY4（PC7）键，控制电机0档（制动）的调节；