基于单片机的直流电机控制

基于单片机的直流电机控制

陈勇

中国船舶集团第七一〇研究所 湖北 宜昌 443000

摘要：随着我国的迅速扩张，控制发动机运转速度的问题已成为电力领域的一个重要问题。由于我们国家发动机的日益普及，我们能源部门的能源问题在某种程度上减少了。当今的电机主要包括直流电机和直流电机。实际上直流电机比交流电机更合适。在电机转速和电机起动功能方面，电机都遥遥领先。随着我国能源需求的增加，直流电动机的使用也越来越多。发动机的各种做法在实际应用中必须有所不同。这对电机的应用构成了一个全新的挑战。对于传统直流电动机，由于性能降低，直流电动机的应用将变得b .电源消耗非常有限。通过在直流电机应用中引入独立技术，可以减少直流电机在应用过程中的负面影响，更换控制器两端连接的电压，并通过将直流电机与直流电机相结合有效控制直流电机的过渡。这在实践中有许多好处。基于此，本篇文章对基于单片机的直流电机控制进行研究，以供参考。

关键词：基于单片机；直流电机；控制分析

引言

电机控制系统的高效运转需要单片机的作用，从硬件和软件两个方面相统一才能够保证其运转效率。从硬件应用方面来看，单片机的使用有利于完善电机结构，从软件应用方面来看，单片机是软件处理信息数据的重要组成部分。将单片机应用到电机控制系统能够有效降低能源消耗，在原有的基础上优化电机控制系统的相关性能。

1单片机直流电机控制系统原理分析

直流电动机比其他电动机提供更好的转速性能。但是，由于机械变频器受到噪声、电磁场和火花的干扰，因此通常选择模糊控制和PID控制相结合所引起的PID控制模糊处理，并且具有很强的恢复能力，这种恢复能力不再依赖于数学模型，而更重要的是。

2单片机对直流电机控制的基本要求

单片机控制直流电机的运行状态，使直流电机可以根据运行环境选择任意正旋转、反转、停机和制动运行状态。因此，单片机的运行有一些要求直流电机控制的单片机要求分为控制要求和基本要求。关于控制要求，为了实现不同按键的压力，电机具有不同的工作状态。例如，如果按下加速键，电机必须加速运行，但超过上下转速的调速指令电机不会运行。对于基本要求，为了实现单片机对直流电机的控制，转速变化可以达到预期转速，显示实际转速，实现脉宽调制与柔性起动之间的正常协调，保证柔性起动正常运行，所有数据误差值不得超过。

3基于单片机的直流电机控制分析

3.1 LCD12864电路设计

液晶显示器是系统选中的数据显示器件，LCD12864显示器可以显示128行64列像素显示区域，采用ST7920作为驱动器件内部自带汉字库，能够方便的实现汉字数据和基本字符数据，并且带有GRAM字模显示功能。

3.2电机驱动电路设计

PID电机控制系统的电机驱动芯片采用L298N电机驱动芯片，该芯片能够实现最高达到46V的电压并且输出电流可以达到2A，内置四路的达林顿管，带四路驱动信号输出能够实现两路电机的正反向驱动，在信号输入端加入光耦实现单片机和L298的电气信号隔离，提高了系统的稳定性。

3.3电机结构

低功耗直流电动机由两个主要部分组成:一个内核和一个转子。活塞上通常有磁性包裹的磁极，由硅胶堵塞压力形成的转子在转子外部有一个带铰链的槽，由转换器和刷子引导。直流电机的转速控制是通过改变直流电机转速阈值处的电压或分离时间比来改变平均电压的大小来实现的。

3.4系统软件设计

电机控制系统在实际运行过程中，会遇到多任务管理、多任务切换等情况，如何在短时间内完成多任务管理工作以及协调好多任务之间的关系十分重要。在电机控制系统中使用单片机能够快速实现多任务管理操作，发挥出实时操作的优势。同时，单片机也是电机控制系统内软件应用中不可缺少的部分。根据自身的实际需求，相关用户可以选择μCLinux等一系列调度函数，对已经存在的任务进行处理，在处理过程中用户还能够根据实际情况完成对一些任务的切换，保证每个任务的优先顺序。主要有以下几个步骤:首先，需要对任务的等级进行测定，并按照优先顺序或者重要顺序排列；然后，对任务相关数据进行有效的处理；最后，通过驱动输出等相关的措施，实现对任务的完结。在最初的操作μCLinux应用过程，能够将一些数据初始化，在此基础上再提出新的任务，保证相关用户能够选择合适的函数，进一步协调任务调度等工作。除此之外，在电机控制系统中应用单片机，能够在一定程度上改良故障报警功能，面对一些突发状况能够进行及时的提示与警报，提醒相关工作人员做好维护措施。

3.5调速工作方案分析

方案一：双极性工作制

在直流制动中，电机的速度和速度由电机的直流制动决定。

方案二：单极性工作制

在1针制造中，直流制动安装在单片控制的一端，PWM信号输出到另一端。两个输出的off(关)开关和PWM比率的设置决定了电机的旋转方向和转速。这两种情况都比较便宜，因为单线电压波动中模型2中的交流分量比模型2中的交流分量小得多，并且最大波动幅度小于极轴制造，因此通常倾向于采用第二种单极方式。

3.6系统仿真

本设计设计利用Proteus电路仿真软件搭建系统的硬件电路，然后在单片机当中导入编译完成的hex文件即可开启电路仿真功能模拟。仿真启动以后的仿真状态如图7所示，其中LCD12864液晶显示器的显示内容的第一行显示的是参数说明信息，由图可见初始化的PID控制参数分别是100、20、15，这三个PID数据都是放大了一百倍以后的数据值便于系统调节，初始化以后的速度值是50转每分钟，而反馈的当前转速是51转每分钟，因为仿真中的电机选用的是带有编码反馈的motor-encoder电机所以可以通过其反馈的脉冲信号可以检测到此时的电机转动速度，而仿真当中的四个LED灯则是指示设定状态的指示灯。通过按键调节重新设定了电机转速为120转每分钟。经过Proteus仿真电路仿真以后电机控制系统的各个功能已经顺利完成了，在仿真中利用单片机内部的定时器产生PWM信号控制电机进行正反转结合调速控制，在电机度控制上采用了PID算法对电机进行控制，经过不断的调试调整仿真电路运行稳定符合设计要求。

结束语

直流电机应用广泛，随着我们技术的发展，将单机板技术引入直流电机调速中，实现了一定的性能。直流电动机通常需要高性能。采用单PC技术在直流应用中可以避免直流制动的误差。通过在独立系统中结合硬件和软件设备，可以通过控制电机的主电路，同时控制其他驱动、检查、供电电路，提高直流电机运行期间的安全性和稳定性。直流母线电容器也可以通过编程程序用于设置直流母线运行的性能。

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