当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

单片机在小功率直流电动机转速控制系统中的应用_图文

第27卷第7期

煤矿机械

V01.271%.7


1竺!!!

!!!!翌i些坚!尘i!!竖
文章编号:1003.0794(2006)07-0094-02

竺:!!!!

8051单片机在小功率直流电动机转速控制系统中的应用
宋凤娟.曹胜敏。朱满平 (唐山学院东校区,河北唐山063020)

摘要:介绍了8051单片机在小功率直流电动机转速控制系统中的应用、实现方法、硬件设 计厦软件设计等。本系统采用霍尔元器件测量电动机的转速,用8051单片机实现小功率直流电动 机的脉宽调速。 关键词:单片机;转速控制;硬件设计;软件设计 中图号:TM33;TP31 文献标识码:A

Application of

Model
SONG

805 1 SCM in Rotation Control

system

of

LOW—power DC

M0tors

Feng—jⅢ,CAO Sheng—mill,ZHUMan—plng
the application,working approach and designing of software and hardware in

(East Campus of Tangshan College,Tangshan 063020,China} Abstract:Gives
art

introduction

to

the rotation control system of low—power DC motors.The system adopts Hnoer elements in the motor rotation measurement and
USeS 805I SCM in pulse—band speed adjustment. Key words:single—chip mlcyoeo;rotation control;designing of hardware;designing of software

0前盲 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础, 采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字 电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单 一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电 动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片 机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以 采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了 更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用

B。在沿z方向的2个端面加以外电场,则有一定的 电流经过。由于电子在磁场中运动,所以将受到一 个洛仑磁力,其大小 ^=删B 式中

目——载流子电荷; ”——载流子运动速度; 曰——磁感应强度。
这样使电子的运动轨迹发生偏移,在霍尔元器

件薄片的2个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩, 形成霍尔电场,霍尔元器件2个侧面间的电位差U。 称为霍尔电压。霍尔电压
UH=RH x,×B/d

单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系
统成本,从而有效地提高工作效率。 1转速的测量原理 转速是工程上一个常用的参数,旋转体的转速 常以每分钟的转数来表示。其单位为r/min。转速 的测量方法很多,采用霍尔元器件测量转速是较为 常用的一种测量方法。霍尔元器件是用半导体材料 制成的一种薄片,器件的长、宽、高分别为f、b、d。 若在垂直于薄片平面(沿厚度d)方向施加外加磁场 分配内存、释放内存、设置按钮动作、激活对话框、清

式中%——霍尔常数;

卜一控制电流。
设KH=RH/d,则U。=K¨x,×B。墨I为霍 尔器件的灵敏系数,它表示该霍尔元件在单位磁感 应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。 应注意,当电磁感应强度丑反向时,霍尔电动势 数库,并利用微软提供的VC编辑环境,实现了冲压 模具标准件的弹出式对话框式的参数化驱动,从而 进一步扩展了Pro/E二次开发的功能。
作者简介:李安生(1963一),河南郑州人,工程师,现从事机械 设计教学与科研工作.

除对话框资源、设置列表名等。
4结语


弹出式对话框是目前最先进、最流行的一种人
机交互界面,能向用户提供图形与文字共存的可视 化环境,使操作更为直观快捷,但Pro/toolkit仅提供 下拉式菜单的编程接口,而没有提供开发对话框的 编程接口。利用微软提供的基于c的一些标准函

收稿日期:2006.04-04

万方数据  

第27卷第7期8051单片机在小功率直流电动机转速控制系统中的应用——宋凤娟,等
也反向。若控制电流保持不变,则霍尔感应电压将 随外界磁场强度而变化,根据这一原理,可以将一块 永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿,转盘随 被测轴旋转,磁钢也将跟着同步旋转,在转盘附近安 装一个霍尔元件,转盘随转轴旋转时,霍尔元件受到 磁钢所产生的磁场影响,故输出脉冲信号,其频率和 转速成正比,测出脉冲的周期或频率即可计算出转 速。 2直流电动机转速控制系统硬件设计 (1)脉宽调制(PWM)原理(见图1) 小功率直流电动机的转速控制方法是将电动机 电源接通一段时间,然后切断电源,再次接通电源; 改变电动机通断时间的比例,即可达到调速的目的。

V01.27 No.7

3直流电动机转速控制系统软件设计 (1)编程思路 由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动 机转速转换成脉冲信号,送至单片机的计数器Tl, 由Tl测出电动机的实际转速,并与给定值进行比 较。根据比较结果。调节占空比D使电机驱动电路 的输出控制电压增大或减小,来调整电机的转速。 30H单元存放实际转速与设定值是否相等的标志。 预设定值。 (2)系统流程图(见图3)
中断服务程序

…1’表示相等,…0表示不相等。40H单元存放转速

R广
L—L.一
0 5 1 D

(对

图1 F蟾.1

PWM控制曲线
PWM control
CUIWe

图1是直流电动机PWM控制曲线。这种调速 方法称为脉宽调速。设脉冲宽度为t,脉冲周期为 r.电机的平均转速‰=口。。×D;式中,D=f,T称 为占空比,占空比越大,转速越高,反之就越低。平

均转速“。与占空比D之间关系如图曲线1,由图1
可知,平均转速与占空比的关系并非完全线性关系, 但可以近似看成线性,如图1中虚线2。对于特定 的电机,其最大”。。是确定的,因此控制平均转速就 要控制占空比。 (2)直流电动机转速控制原理(见图2)


图3系统流程图
rag-3

System floW chart

霍尔元件将输出脉冲信号与/INT0连接,送至计 数器T1,每1 s读一次计数Tl的值,将此值与预设

的转速值比较,若大于预设的转速值,则减小占空比
D的数值;若小于预设的转速值,则增加占空比D 的值,调整电机的转速直到转速值等于设定的值。 4结语 本系统用单片机8051构成小功率直流电动机

转速控制系统。系统精度高,电路简单,稳定性好,
硬件简单且工作可靠,具有很好的使用价值。
参考文献: 图2直流电动机转速控制原理图
Fig.2 Control

diagram DC motor

[1]然苗,李光飞.5I单片机设计实蜘[M]北京:北京航空航天大学 出版社 [2]陈伯时电力拖动自动控制系统[M]北京:机械工业出版社 [3]余永权.汪明慧,黄英单片机在控制系统中的的应用[M].北京: 电子工业出版社 作者简介:宋风娟(1961一),女.河北邢台人,副教授.1984年毕 业于山东建学院自动化专业,多年从事自动控制专业和计算机应用 专业的理论和实践的教学与科学研究.发表论文多篇。Tel:0315—

PWM是单片机上常用的模拟量输出方法,通过 单片机控制外接转换电路的DAC输出,可将PWM 波的占空比不同的脉宽转换成不同的电压,驱动电 动机从而得到不同的转速。程序通过调节输出脉冲 的占空比来调节输出模拟电压。本系统用8051的 P1.0接直流电动机驱动模块的PWM输人口,电压 输出作为电动机的电源。

3867079.E—mall:TSSFJ2000@t…COIll

收稿日期:2006-04-27
?95

万方数据  

8051单片机在小功率直流电动机转速控制系统中的应用
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 宋凤娟, 曹胜敏, 朱满平, SONG Feng-juan, CAO Sheng-min, ZHU Man-ping 唐山学院,东校区,河北,唐山,063020 煤矿机械 COAL MINE MACHINERY 2006,27(7) 0次

参考文献(3条) 1.然苗.李光飞 51单片机设计实例 2.陈伯时 电力拖动自动控制系统 3.余永权.汪明慧.黄英 单片机在控制系统中的的应用

相似文献(10条) 1.期刊论文 赵磊.王哈力.何绪锋.周永勤.ZHAO Lei.WANG Hali.HE Xufeng.ZHOU Yongqin 基于单片机的交流伺服 电机转速控制系统研究 -现代电子技术2009,32(16)
介绍基于STC89C52RC单片机实现非标准交流伺服电机控制的一种方案,提出一种基于控制继电器的闭合、断开而达到控制脉宽的大小.通过硬件平台 的搭建和软件程序,实现闭环控制非标准交流伺服电机滑动磁块的位移,以此控制磁场变化,达到控制电机转速的目的.该方案在伺服电机转速精准的控制 中得到了成功的应用,并且控制过程非常平稳,定位精确度很高,满足了工业现场的需要.

2.学位论文 巢鑫 wMPS测量系统发射器扫描平台转速控制 2008
在现代工业测量中,大尺寸测量成为了一个越来越重要的趋势。本文阐述了一种新型的应用于工作空间内的多任务实时扫描激光角度交汇测量系统 wMPS(workspace Measurement Position System)的工作原理。 本文主要研究了两种控制WMPS测量系统中发射器匀速扫描的策略:PID算法控制电机转速和锁相环PLL控制电机转速。 PID算法控制策略通过在PIC单片机中嵌入PID算法,并利用Matlab通过RS-422实现串口通讯,不仅方便了PID参数整定的图形化调节,而且可以将实 时采集到的转速值用于后续测量环节,实现了对电机转速的精确控制。 锁相环PLL控制策略通过STK6217专用电机转速控制芯片,利用PLL鉴频和鉴相的原理,实现了电机转速的锁定,从而达成了WMPS测量系统扫描平台匀 速扫描的目的。 全文给出了两套方案的设计过程和实现过程,并分别进行了电机转速控制实验。最后,对实验现象和实验结果进行分析,比较了两套方案的优势和 缺陷,并提出了改进的办法。 总之,两套设计方案方便实用,可靠性强,并且能保证一定的精度,满足WMPS系统的测量要求。

3.期刊论文 杨旭辉.翁惠辉.肖红毅.YANG Xu-hui.WENG Hui-hui.XIAO Hong-yi 基于P87LPC768单片机的直流伺服 电机转速控制 -自动化技术与应用2005,24(11)
本文介绍的基于单片机的直流伺服电机调速系统,以低价位的P87LPC768单片机为核心,利用自带的PWM信号发生器以及丰富的中断资源,实现了对直流 伺服电机转速的实时检测和闭环控制.

4.学位论文 邵志刚 清扫车电控系统设计及盘刷转速控制研究 2005
清扫车是重要的环卫设备之一,主要用于高等级路面和城市路面以及广场的垃圾清扫。  本文分析了专用底盘全液压清扫车的清扫作业任务,确定了联动和单动相结合的控制方案,设计了以AT89C52单片机为核心的软硬件控制系统,实现对 清扫车清扫作业任务的控制。  在此基础上,本文从实验和理论两个方面,对清扫车盘刷机构性能进行了分析研究,定性的确定了清扫车速、盘刷转速与清扫率、作业效率之间的关 系。在此基础上,讨论了采用模糊控制算法的盘刷转速数字节流阀控制方案,设计了相应的单片机硬件电路。采用MATLAB软件制作模糊控制表,车速和 盘刷转速信号由霍尔传感器获得,在单片机系统中实现模糊控制表的查找与控制信号的输出,从而使盘刷转速能够根据车速在清扫率和作业效率不降低 的情况下实现自动调节。单片机软件采用时间触发模式设计,用C51语言编写。

5.期刊论文 姚旺生.黄志军.彭建明 基于测周算法的单片机转速控制器 -微计算机信息(测控仪表自动化)2002(8)
本文介绍利用单片机完成转速控制的电路和程序设计.由于采用了测周算法,具有较高的控制精度和响应速度.

6.学位论文 潘远亮 摩擦焊机转速控制系统研究 2000
该文针对CT-25摩擦焊机转速波动大的问题,在分析了电动机变频控制的原理、机械性能以及积分分离PI控制算法的基础上,设计了一个智能转速控制 系统,该智能控制系统与上级计算机构成了CT-25摩擦焊机的计算机监督控制系统.在智能转速控制系统中,采用了单片机8031,同时扩展了一片程序存储器 2764和一片数据存储器6264.在转速反馈通道,扩展了一片定时/计数器8253用于检测反馈转速,在数/模转换通道串接了光电耦合器及8255并行I/O芯片用 于防止过程通道的干扰,提高了系统的抗干扰能力.在计算机辅助设计方面,该文采用了Portel软件来绘制原理图和对硬件电路进行模拟,同时还采用了 SIM8051模拟/调试软件对控制程序进行编辑、汇编、调试等工作.

7.期刊论文 刘小兵.刘任庆.LIU Xiao-bing.LIU Ren-qing 单片机在直流电机转速控制系统中的应用 -电气开关 2008,46(4)
介绍单片机在直流电机转速控制系统中的应用优势及硬件、软件的实现方法.系统采用霍尔元器件测量电动机的转速,用89C51单片机对直流电机的转 速进行控制,用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速.

8.学位论文 蒋玉荣 发动机综合控制系统的转速控制环节设计研究 2006
本文从发动机综合控制系统(ECS)出发,对其中的核心部分,即转速控制系统,进行功能和特性分析,并从控制系统的发展历程和发动机的控制要求 方面论证和设计了基于CAN总线的热备用式双重冗余转速控制系统。 发动机转速冗余控制环节的设计研究主要由转速控制系统中冗余环节的嵌入、各冗余部分的设计、冗余切换实验等三部分组成。它同其他几种控制 方案相比,具有很大的优越性:将原本可靠性不高的控制系统提高到可靠性比较高的境界,减少了发动机停车检查的几率,从而提高了其运行效率。又

因为控制系统嵌入了CAN总线通讯,极大地提高了切换速度和数据通讯速率。 本论文工作所要完成的任务:第一,论证冗余控制系统替代其他控制系统的必要性和优越性;第二,转速冗余控制系统的输入/输出冗余、数据备份 冗余的硬件电路设计;第三,转速冗余控制系统的CAN通讯冗余以及基于该通讯方式的系统切换的硬件电路设计;第四,冗余控制系统切换过程的仿真。 将冗余控制方案应用于发动机转速控制环节中,并借助于CAN总线作为其通讯方式,使ECS的安全性提到很高的水平,增加我国舰船动力系统的可靠 性。

9.学位论文 吴庆娟 基于单片机的喷油泵试验台监控系统的研究 2009
喷油泵作为柴油机燃油喷射系统中燃油的控制和供给单元,其性能的好坏直接决定着柴油机的加速性能、油耗大小及尾气的排放质量等。准确测量 喷油泵的各项技术参数对提高柴油机的各项技术性能具有十分重要的意义。 本文结合当前智能化试验台的最新技术,采用单片机及PC机相结合的方法,设计了对喷油泵试验台全面自动控制的测控系统。详细介绍了试验台各 项参数的测控方法,包括燃油流量监测、转速测控、喷油压力监测及喷油次数的计数等。 论文首先总结分析了以前的喷油泵试验台监控技术,然后从喷油泵试验台监控系统总体结构入手,在详细分析系统所要监测和控制参数的基础上 ,设计出了喷油泵试验台监控系统的总体架构。系统由两大部分组成:以AT89C51单片机为中心的喷油泵控制及数据采集系统,以PC机为中心的上位机监 控及管理系统。下位机通过RS-232串口接收上位机的命令并执行喷油泵试验台的电机转速控制、喷油次数的计数、喷油压力及燃油流量显示。上位机是 整个试验台监控系统的管理者,主要完成给下位机发送特定操作命令及监测数据的显示、收集和存储,它有着友好的中文显示界面,并充分考虑容错设 计。针对系统所要实现的功能及技术指标的要求,以AT89C51单片机为核心,设计了喷油泵试验台的硬件电路,包括系统电源电路、信号处理电路(模拟 信号采集与处理模块以及数字脉冲信号处理转换模块)、单片机外围扩展电路(并行I/O口扩展与定时/计数器扩展、数据存储模块和串行通信模块)、 继电输出控制电路等。在硬件设计的基础上,采用Keil C51及Visual C++6.0的编程工具,在Windows XP系统平台上实现了上位PC机程序、AT89C51单片 机程序及串行通信程序。 经联机调试及各功能的模拟测试,系统具有良好的人机界面、易于操作、运行稳定,便于维护等,基本达到了设计要求。

10.期刊论文 侯斌 一种单片机在直流电动机调速系统中的利用 -硅谷2009(1)
介绍一种单片机(如89C51型)在直流电动机转速控制系统中的应用、实现方法以及硬件结构等.直流电动机转速控制系统采用了霍尔元器件铡量电动 机的转速.用此种单片机对直流电动机的转速进行了控制,用DAC0832芯片实现输出模拟电压值来控制直流电动机的转速.

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_mkjx200607038.aspx 授权使用:艾老师(wfsxkjdx),授权号:8d634d1b-3b7a-48be-98b9-9ea000b13b91 下载时间:2011年3月8日


相关文章:
基于单片机的直流电动机转速控制系统设计
河南机电高等专科学校 毕业设计(论文) 基于单片机的直流电动机转速控制系统设 计 系专班姓学 部: 自动控制系 业: 电气自动化技术 级: 名: 号: 田效伍 自 ...
单片机直流电机调速系统设计开题报告_图文
单片机直流电机调速系统的设计(硬件) 电气与控制工程...是近几年电子计算技术广泛应用在直流电机设计制造中...进一步促使了直流电动机的单机功率转速不断提高, ...
基于单片机的直流电机PWM调速控制系统设计开题报告...
应用研究? 其它□ 其它□ 一、课题研究的目的和意义 在电气时代的今天,电动机...需求和发展趋势,本设计将介绍一种基于 AT89S51 单片机的直流电机转速控制系统。...
基于单片机的温度控制直流电动机转速系统设计_图文...
25 第 I 页 61 页 基于单片机的温度控制直流电动机转速系统设计 3.3.2 电机调速控制方案论证 ... 26 3.3.3 PWM 方式选择 ... 27 3.3.4 PWM 控制信...
基于单片机的直流电机转速控制系统设计_图文
一、 设计目标和性能指标 设计任务完成一个基于单片机的直流电机转速控制系统设计, 要求设计的转速控制系统完成 以下功能: 1)按键设定并显示转速,实时显示实际转速; ...
基于51单片机的直流电机转速测量与控制_图文
基于 51 单片机的直流电机转速测量与控制 摘要: 本设计主要完成以 AT89C51 单片机为核心的直流电机的测速系统,通过矩 阵键盘给定转速,并在数码管上显示设定值。...
基于单片机的直流伺服电机PWM控制系统_图文
单片机是应控制领域应用的要求而出现的,随着单片机的迅速发展,起应用 领域越来越...当增加脉冲的占 空比,伺服直流电动机转速增加;反之,其速度降低。所以通过控制...
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统...
单片机原理及应用课程设计报告 设计题目: 学专班学 ...1.1 设计要求(1)在系统中扩展直流电动机控制驱动...定负载时电机转速降落与理想空载转速之比) 要小得...
基于单片机的PWM控制直流电机转速论文
基于单片机的PWM控制直流电机转速论文_电子/电路_工程...芯片进行成本直流电动机控制 系统的设计, 采用 ...89C51 单片机在直流电动机调速系统中的应用[M]。 ...
基于AT89C51单片机控制的双闭环直流调速系统_图文...
本设计是基于单片机控制的 PWM 直流电机调速系统,系统以 STC89C51 单 片机为核心,以 130 小直流电机控制对象,以 L298N 为 H 桥驱动芯片实现电动 机的转速...
更多相关标签: