"直流电机PWM调速与控制设计报告"
本设计报告主要介绍了直流电机PWM调速与控制系统的设计与实现。该系统基于51内核的单片机设计,采用LM298直流电机驱动器,利用PWM脉宽调制控制电机,并通过光耦管测速,经单片机I/O口定时采样,最后通过闭环反馈控制系统实现电机转速的精确控制。
系统设计原理
本电机控制系统采用基于51内核的单片机设计,主要用于电机的测速与转速控制。硬件方面设计有可调电源模块、串口电路模块、电机测速模块、速度脉冲信号调理电路模块、直流电机驱动模块等电路;软件方面采用基于C语言的编程语言,能实现系统与上位机的通信,并实时显示电机的转速和控制电机的运行状态,如开启、停止、正反转等。
系统组成
系统主要由单片机、电机驱动模块、速度测速模块、串口电路模块、电源模块等组成。单片机选用了51升级系列的STC12C5A60S2作为主控制器,该芯片完全兼容之前较低版本的所有51指令,同时它还自带2路PWM控制器、2个定时器、2个串行口支持独立的波特率发生器、3路可编程时钟输出、8路10位AD转换器、一个SPI接口等,能非常方便的满足本次电机控制的需求。
电机驱动模块
系统的电机驱动单元选择了LM298N大功率驱动芯片,再利用TLP521光耦合器和整流二极管设计的驱动电路能实现电器隔离与控制,能提高控制效率和精度极大减少了挠动干扰,而且可以实现电机的正反装和刹车功能。
速度测速模块
系统测速模块基于槽型光耦GK105设计,将电机的转速转换成不同频率的脉冲信号,在经过基于LM324的电压比较器和74HC573锁存器进行信号波形的整形,最后通过检测单片机的I/O口的脉冲实现速度的测量。
系统设计要求
系统设计要求如下:
1. 学习直流电机调速与控制的基本原理;
2. 了解直流电机速度脉冲检测原理;
3. 利用51单片机和合适的电机驱动芯片设计控制器及速度检测电路;
4. 使用C语言编写控制程序,通过实时串口能够完成和上位机的通信;
5. 选择合适控制平台,绘制系统的组建结构图,给出完整的设计流程图。
6. 要求电机能实现正反转控制;
7. 系统具有实时显示电机速度功能;
8. 电机的设定速度由电位器输入;
9. 电机的速度调节误差应在允许的误差X范围内。
设计结果
经过设计和调试,本控制系统能实现电机转速较小误差的控制,系统具有上位机显示转速和控制电机开启、停止和正反转等功能。具有一定的实际应用意义。
本设计报告详细介绍了直流电机PWM调速与控制系统的设计与实现,包括系统设计原理、系统组成、电机驱动模块、速度测速模块、系统设计要求和设计结果等方面的内容。