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直流电机调速控制系统设计
作者:an888    发布于:2024-07-11 02:20   

   富联朝登陆,P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

  P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。

  此电路的作用是将从AT89C51单片机P10端口中输出的PWM脉冲波形进行放大,然后传给下一阶段的电机驱动电路。

  由于线性功率放大器的最大缺点就是效率低,引起过热,尤其在低电压、大电流时特别突出,因此采用晶体管放大器,而在采用晶体放大器时必须降低晶体管本身的损耗。

  其中Ui为给定值,从输入端输入,然后经过功率放大器,带动电动机工作,从而获得输出端的输出转速n,再由测速机测量电动机的转速,通过比较器进行比较,与所需要的转速经过比较,看是否满足需要,若不满足,改变给定值的大小。

  RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

  图1.1所示电枢电压为Ua,电枢电流为Ia,电枢回路总电阻为Ra,电机常数K,励磁磁通量是φ。

  直流电机的转速计算公式如下:n=(Ua-IaRa)/Kφ,其中Ua为电枢端电压,Ia为电枢电流,Ra为电枢电路总电阻,φ为每极磁通量,K为电动机结构参数。

  EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

  在图1.2.2的原理中,由计算机进行总控制,滑动变阻器为手动控制系统,由计算机对单片机AT89C51进行控制,改变输入,使单片机的一个I/O端口作为输出指令端口,产生PWM控制波形,经过电机驱动带动直流电动机工作,产生的转速经过速度测量装置,再反馈给单片机最终由显示电路显示,然后根据显示器的显示数值,与所需的输出值进行比较,若不吻合,则通过调节活动变阻器,改变阻值,最后由单片机再反应给下一阶段,再重复一开始的步骤,最终达到改变转速的目的

  之所以采用分压式滑动变阻器,主要是因为本电路要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大,这样电动机的调速范围也可以相对较大,能够满足设计需要。

  AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000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。AT89C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。

  我们知道,公式中的Ia可以通过改变电压进行改变,而我们常提到的PWM控制也就是用来调节电压波形的常用方法,这里我们也就是用PWM控制来进行电机转速调节的。通过单片机输出一定频率的方波,方波的占空比大小绝对平均电压的大小,也决定了电机的转速大小。

  P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。

  P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

  ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。

  最后在单片机的一个I/O端口设置为PWM输出指令。其指令程序如下:(其中使用了P10端口输出PWM,定义变量pwmvalue为占空比数值,信号频率为400Hz)

  滑动变阻器是电路中的一个重要元件,它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。

  根据设计分析,选择DAC0832芯片。DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片直流电机调速控制系统设计。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

  其中,对于极对数p,匝数为N,电枢支路数为a的电机来说:电机常数K=pN/60a,意味着电机确定后,该值是不变的。而在Ua-IaRa中,由于Ra仅为绕组电阻,导致IaRa非常小,所以Ua-IaRa约等于Ua。由此可见我们改变电枢电压时,转速n即可随之改变,同时可以看出,转速和Ua、Ia有关,并且可控量只有这两个,因此我们可以通过调节这两个量来改变转速。