直流电机PWM调速系统的设计与仿真.doc

直流电机PWM调速系统的设计与仿真 直流电机PWM调速系统是基于AT89c51单片机的核心，通过产生适合要求的PWM信号，控制电机驱动电路，实现电机调速的目的。本系统包括拨码开关输入模块、LCD1602显示模块、电机驱动模块和直流电机测速模块等几个部分。 一、直流电机PWM调速系统的设计目的和要求 本设计的目的包括： 1. 熟悉直流电机PWM调速系统的整体运行过程和总体布局 2. 掌握该硬件电路的设计方法 3. 掌握电机PWM调速系统程序的设计和调试 本设计的要求包括： 1. 可输入0~1范围的占空比，占空比可用电位器输入、拨码开关输入或键盘输入 2. 设计电机驱动电路，根据输入的占空比控制电机转速 3. 检测电机转速，并用LED或LCD显示 二、系统总体框图与原理说明 本设计基于AT89c51单片机的核心，通过产生适合要求的PWM信号，控制电机驱动电路，实现电机调速的目的。拨码开关输入模块用来输入占空比，LCD1602显示模块用来显示输入的占空比控制电机转速，电机驱动模块用来驱动直流电机，直流电机测速模块用来检测电机转速。 三、硬件电路图 本设计的硬件电路图包括拨码开关输入模块、LCD1602显示模块、电机驱动模块和直流电机测速模块等几个部分。拨码开关输入模块用来输入占空比，LCD1602显示模块用来显示输入的占空比控制电机转速，电机驱动模块用来驱动直流电机，直流电机测速模块用来检测电机转速。 四、PWM产生方式 PWM（脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源开关频率，改变负载两端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在很多方面，比如：电机调速、温度控制、压力控制等等。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开的电源，并且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动机的转速。 五、单片机软件生成PWM信号 单片机软件生成PWM信号通过定时器0初始化设置，使用单片机定时中断的方式软件模拟产生PWM信号，节约硬件成本。 六、拨码开关模块的设计 本设计输入用8位的拨码开关，能产生256数值，每一种数值对应于一个占空比的值，当输入为256时，最大的占空比为99%，能调节到最大的电机转速。 七、显示模块的设计 本设计用LCD1602作为显示模块，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，可以显示两行，提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。 八、电机驱动模块的设计 本设计采用光电隔离器，光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，然后把信号通过晶体管IRF640进行放大，驱动直流电机的驱动和调速。 九、直流电机测速模块的设计 本设计用555定时器，构成简单的振荡电路，利用电阻和电容充放电原理，是输出端产生方波信号。