直流电机实验预习报告.docx

直流电机预习实验报告

通过利用PWM控制直流电机的转动速度,了解直流电机的工作原理,明白其顺转、逆转的机理。

脉宽调制(PWM)基本原理
脉冲宽度调制,简称脉宽调制,是将模拟信号转换为脉冲波形的一种技术,一般转换后波形的周期固定,但脉冲的占空比会依模拟信号的大小而改变。PWM波根据其占空比的不同来控制电路的通断,进而控制模拟设备。
直流电机
图1 直流电机原理图
图2 H型双极可逆PWM电流波形
直流电机的电原理图如图1所示,可以通过H型双极可逆PWM驱动系统来控制直流电机的转动。H型双极可逆PWM电流波形如图2所示,当同相电压的时间超过一半周期时,
积累的电流为同相,此时直流电机正转。当同相电压的时间小于一半周期时,积累的电流为反相,此时直流电机反转。当占空比为50%时,直流电机处于轻载状态。通过控制脉冲的占空比,即可控制直流电机的正转反转以及转动快慢。
3. 定时器
定时器的相关原理已在前面实验中进行陈述,具体可参看教材。

PC机,DP-51PROC单片机综合仿真试验仪。

1. 实验要求
短接B10区的JP18跳线,B10区ZDJ_B连C1区GND。 B10区的ZDJ_A连A2区的P10,利用定时器在P10口产生PWM波形来驱动电机。
A2区P11连D1区的KEY1, P12连D1区的KEY2。利用两个按键来动态调整PWM的占空比,控制电机转速。
2. 实验设计
由于已经将ZDJ_B接了GND,所以ZDJ_A的电压就不可能低于ZDJ_B,因此直流电机只能正转或者停转不能反转。实验要求1只要能输出PWM波就可以驱动直流电机的转动,由于电流也是有惯性的,所以只要输出一定占空比的波形就可以驱动直流电机转动,至于转动的快慢则由整个周期内总电流的大小来控制。由于PWM波的周期是确定的,所以不同的占空比会在整个周期内积累不同大小的电流。占空比大,三极管导通时间长,流入的电流就多,整个周期的平均电流就大,那么直流电机就转得快,反之,直流电机就转得慢。因为要产生PWM波,其对周期的精确性要求比较高,所以要通过定时器来进行定时且需要用中断方式。为了动态改变PWM波的占空比,利用两个外部中断可以很好的实现,但是这样又会引入中断嵌套的问题,且题目要求将两个按键连接到P11和P12口,所以这就需要专门的程序代码来不断检测这两个I/O口的状态,一旦发现状态改变即进入处理程序,在处理程序中通过改变计数器的值来达到控制占空比的目的。所以可以设置一个高电平脉冲数计数器来确定占空比,设置另一个计数器来计数产生的中断次数,当中断次数达到了脉冲数计数器的值时,就可以反转I/O口的电平,当中断的次数与周期数相等,那么就可以重置中断次数计数器。
此时,就产生了一个周期的PWM波。通过按钮的处理程序改变脉冲数计数器的值,就可以达到改变占空比的目的,进而可以控制直流电机转动的快慢。
电路连接图
图3 PWM控制直流电机电原理图
4. 程序流程图
图4 PWM控制直流电机程序流程图
程序清单
PWMH DATA 30H ;高电平脉冲的个数
PWM DATA 31H ;PWM周期
COUNTER DATA 32H ;定时中断次数计数器
TEMP DATA 33