单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制.doc

摘 要

当今，用单片机实现直流电机自动化控制系统已经在各行各业得到了广泛

的应用和发展，而直流电动机因其转速调节比较灵活，方法简单，易于大范围

平滑调速，控制性能好等特点使直流电机在现代化生产中起着重要作用。它广

泛应用于数控机床、工业机器人等工厂自动化设备中。随着现代化生产规模的

不断扩大，各个行业对直流电机的需求愈益增大，并对其性能提出了更高的要

求。为此，研究并制造高性能、高可靠性的直流电机控制系统有着十分重要的

现实意义。

另外，本系统中使用了 对直流电机的转速进行测量，经过滤波电路后，将

测量值送到  转换器，并且最终作为反馈值输入到单片机进行  运算，从而

实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了  运算程序，

初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。

关键字 电机控制

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1 前 言........................................................................................................1

直流电机与交流电动机相比，直流电机结构复杂、成本高、运行维

护困难，但是直流电机具有良好的调速性能、较大的启动转矩和过

载能力强等许多优点，因此在许多行业仍大量应用。近年来，直流

电动机的机构和控制方式都发生了很大的变化。随着计算机进入控

制领域以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，采用全控型的

开关功率元件进行脉宽调制（Pulse Width Modulation，简称 PWM）

已成为直流电机新的调速方式。这种调速方法具有开关频率高、低

速运行稳定、动态性能良好、效率高等优点，更重要的是这种控速

方式很容易在单片机控制系统中实现，因此具有很好的发展前景。 1

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。..............................1

2.1.2 PWM 优点.........................................................................................2

2.1.3 PWM 软件法控制充电电流.............................................................3

2.2 PID........................................................................................................3

2.2.1 PID 调节............................................................................................3

2.2.2 PID 控制具有以下优点：................................................................4

应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简

3.2 复位及复位电路..................................................................................7

3.2.1 复位操作...........................................................................................7

3.3 STC89C52 具体介绍如下：...............................................................9

3.3.1 主电源引脚（2 根）........................................................................9

3.3.2 外接晶振引脚（2 根）....................................................................9

3.3.3 控制引脚（4 根）............................................................................9

3.3.4 可编程输入/输出引脚（32 根）...................................................10

3.4 STC89C52 主要功能如表二所示。.................................................10

4.1 ULN2003 芯片引脚介绍：...............................................................11

5 ADC0809 AD 芯片................................................................................12

5.1 ADC0809 的内部逻辑结构...............................................................12

..................................................................................................................12

5.2 引脚结构............................................................................................13

5.3 ADC0809 应用说明...........................................................................14

5.4 实验任务............................................................................................14

5.5 程序设计内容....................................................................................14

7.1 总体图...............................................................................................15

7.2 AD 转换图..........................................................................................16

8.1 单片机模块........................................................................................18

8.2 速度输入............................................................................................18

8.3 电机测速模块....................................................................................20

系统中，我们需要对电机实现闭环控制，将电机的实时转速反馈到

控制系统，因此我们需要时刻对电机转速进行测量，采用对射式的

光电开关，配合编码器实现转速测量，电机每转一圈，编码器通过