基于单片机控制的直流电机控制系统的设计

摘要：本设计首先介绍了AT89C51单片机，L298驱动电路及直流电机的基本原理与功能；其次,设计直流电机实现转向、速度的控制方案；再次，在这些器件功能与特点的基础上，拟出设计思路，构建系统的总体框架，并利用液晶显示屏LM041对测试结果进行显示；最后利用Proteus软件绘出电路图，同时写出设计系统的运行流程和相关程序。整个系统通过写入单片机中的程序分配好控制字的存储单元以及相应的内存地址赋值；启动系统后，从单片机的I/O口输出控制脉冲，经过L298驱动电路对脉冲进行处理，输出能直接控制直流电机的脉冲信号。 关键字：AT89C51单片机； L298；直流电机 前言 在单片机技术日趋成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，在我们的身边，由单片机作为主控制器的全自动洗衣机、高档电风扇、电子厨具、变频空调、遥控彩电、录像机、VCD/DVD机、组合音响、电子琴……早已悄悄把我们包围了。我们知道，计算机有两大发展空间：一是计算机科学技术本身的发展；一是计算机在各行各业各种领域的应用。单片机已在广阔的计算机应用领域中表现得淋漓尽致，出尽了风头。从家用消费类电器到复印机、打印机、扫描仪、传真机等办公自动化产品；从智能仪表、工业测控装置到CT、MRI、γ刀等林林总总的医疗设备；从数码相机、摄录一体机到航天技术、导航设备、现代军事装备；从形形色色的电子货币如电话卡、水电气卡到身份识别卡、门禁控制卡、档案管理卡及相关读/写卡机……都有单片机在里面扮演重要角色。 单片机最小的系统结构[1]几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，可谓是“麻雀虽小，肝胆俱全”，从设计思想看，单片机的应用意味着“从以硬件电路设计为主的传统设计方法向对单片机内部资源及外部引脚功能加以利用的以软件设计为主的方法的转化”。从而使硬件成本大大降低，设计工作变得异常灵活。往往只需改动一下程序就可以使设备增加功能，提高性能，这也是单片机的大规模应用的重要原因。 目前，随着现代科学技术的进步，尤其是集成电路、电力电子器件、自动化控制理论等方面的进展，电机在其实际应用中的作用也越来越强力。电机广泛的存在于人们生活、工作和娱乐的方方面面，为现在快节奏的生活提供了极大的方便，尤其是直流电机，更是获得了更为广泛的应用，起到至关重要的作用。因此，现阶段对于电机的控制就必须更加的精确，以满如人们日益苛刻的精致生活。根据现阶段对直流电机的一些列需求，我设计了一款以单片机控制的直流电机调速和测速的系统。 本系统采用了低成本的AT89C51单片机芯片[2]作为控制芯片，以4*4矩阵键盘做为输入达到对直流电机的启停、速度和方向的精确控制。直流电机的驱动采用的是达林顿集成管L298，并且采用LCD的PG160128A液晶显示屏进行显示。在设计中，采用了PWM技术对电机进行控制，通过对占空比的计算达到精确调速的目的。总之，本次设计出了操作简单、显示直观的直流电机控制系统。 2 直流电机控制系统的设计 2.1 系统设计总体要求 本设计的主要任务是电路实现小功率直流电机的转速调节，使用+5V直流电压作为电源。整个设计分别要实现对电机的开关、加速、减速、正反向调节，电机的转速用LCD显示出来。 2.2 系统的总体架构 本次设计使用单片机对直流电动机的速度进行控制，同时对速度进行检测采样，并显示出实际速度。使用单片机89C51作为主控芯片，使用驱动L298来驱动电机。通过按键控制，单片机通过事先设定好的程序算法产生PWM控制电机的转速，转速经过测速电路的检测然后在显示设备上显示出来，以达到对速度的控制和显示。