【導讀】直流電機應用廣泛，具有平滑的無極調速及寬廣的調速范圍。本文將要解析的是采用單片機控制系統，利用軟件技術實現控制功能及算法，這樣可以使直流電機更加靈活，系統性能發揮到巔峰狀態。
利用PWM 脈沖信號的占空比決定輸出到直流電機的平均電壓的大小。通過調節占空比，可以實現調節輸出電壓的目的，而且輸出電壓可以實現無級連續調節。本文以AT89S51單片機為核心，提出了基于直流電機調速與測速系統的設計方案，然后給出了系統的主電路結構，以及驅動電路設計和系統軟件設計。本方案充分利用了單片機的優點，具有頻率高、響應快的特點。直流電機是工業生產中常用的驅動設備，具有良好的起動、制動性能。早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成。控制系統的硬件部分復雜、功能單一，調試困難。
調速和測速系統的主體電路設計
整個系統由輸入電路、PWM 調制、測速電路、驅動電路、控制部分及顯示等部分組成，PWM 調制選用AT89S51單片機通過軟件實現頻率和占空比的調節。驅動電路用光耦隔離保護電路，控制部分由單片機和外圍電路組成，實現各種控制要求，外圍電路主要完成對輸入信號的采集、操作、對速度進行控制，顯示部分采用四位共陽數碼管。
圖1
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直流電機驅動電路設計
圖2
測速電路設計
測速模塊由U 型光電開關、轉盤及外圍電路組成，電機轉動時帶動轉盤轉動，轉盤上附有八個小孔，當轉盤轉動一周產生八個脈沖信號，由此可以把電機轉動的物理量轉換成變化的脈沖信號，經Q5開關驅動輸送到單片機外部中斷P3.3進行計數，實現對電機速度的監測。測速電路如圖3所示。
圖3
基于單片機控制直流電機的測速與調速系統設計方案是將輸入的信號通過單片機轉換后輸出控制信號通過驅動電路調節直流電動機的轉速，并且能實時監控直流電動機的速度。由于采用的是PWM 控制技術可以達到高精度的速度控制。測速采用光電開關，輕松實現速度的檢測，為此，方案中所設計的直流電機的測速與調速系統具有速度輸入、檢測、顯示、脈寬調制、電機驅動等主要電路，便于對電機速度進行控制與顯示。
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