调速系统的设计

郭锐沈阳工学院



调速系统的设计

郭锐
沈阳工学院

摘要：随着自动化的不断发展，机械化的需求也在急剧增加，对于大多数的控制系统，速度调节与改变的要求不断增大。如何对控制系统中包括电机等的速度调节与保护成为自动化建设中的重中之重。

关键字：单片机 最小系统 传感器

1　设计任务要求

基于单片机的调速系统设计，设计任务要求如下：⑴电机转速控制功能，通过按键控制电机转速的加减；⑵电机正反转控制功能，通过按键控制电机转向；⑶速度显示功能，检测电机转速并显示实时速度；⑷超速报警功能，当前速度超过设定的报警速度发出报警提示。

2　硬件类型的选取

本设计选择性价比较高的STC89C52RC单片机为系统控制芯片，选择常见的电机模型车为机械平台，通过细化设计要求，结合传感器技术和电机控制技术相关知识实现小车行驶速度的测量、显示及调速。本设计使用L298N驱动模块对直流电机进行驱动，通过按键对电机速度和电机正反转的控制，通过测速传感器来采集速度信息，由STC89C52控制中心处理数据并通过数码管显示实时速度。通过对调速系统设计方案的分析，该系统包含：L298N驱动模块、速度采集模块、按键模块、显示模块、报警模块、STC89C52RC单片机中心控制模块。

3　系统的电路设计

使用STC89C52芯片制成最小应用系统的时候，需要在单片机上接上复位电路和时钟电路。STC89C52是内带ROM/EPROM的单片机，所以由这种芯片制作而成的最小系统非常的简单，而且实用。单片机最小系统的原理图如图1所示。

图1　单片机最小系统图

STC89C52芯片的时钟信号通常有外部时钟方式和内部时钟方式两种方式。在STC89C52单片机的里面有一路振荡电路。

数码管显示采用动态扫描方式显示，数码管显示的动态显示原理是将各显示位段选线的同名端并联到一起，并由1个8位的I/O口控制，对多段选线多位复用，而各显示位的共阳极端则分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时通选。

复位电路工作就是确定单片机的完整的微控制器启动时的初始状态。在单片机产生复位信号电源后，确定完成了单芯片微控制器开始工作条件，以确定初始状态。

温度控制系统共有三个按键，分别为“速度加”按键、“速度减”按键、“方向”按键。按键一端接电源GND，另一端接单片机I/O口。

使用NPN型晶体管放大电路，当速度超过设定的速度上限值时，基级变为低电平，蜂鸣器导通鸣叫。

选择的驱动模块是L289N驱动模块，驱动的主要原理为H桥电机驱动电路。H桥电机驱动电路包括一个电动机和4个MOS管。要使电机运行，则必须使MOS对角线上的一对晶体管导通。根据MOS晶体管导通的情况，当前的电流从左到右或从右到左穿过电机，从而控制电机旋转方向。

4　系统的软件设计

对上软件系统总体程序流程图如图2所示。

图2　主程序流程图

参考文献

［1］丁元杰.单片微机原理及应用（第二版）［M］.北京：机械工业出版社，2002：26-50.

［2］林全新，苏丽娟.单片机原理与接口技术［M］.北京：人民邮政出版社，2002：10-22.

［3］秀菊等.单片微机与测控技术［M］.南京：东南大学出版社，1996：52-63.

作者简介

郭锐，1983年3月出生，女，汉族，辽宁沈阳，讲师，工学硕士，研究方向：自动控制及优化算法。