基于单片机的直流电机调速系统设计
翥主Ⅵ盟爵08。
基于单片机的直流电机调速系统设计
卢春华姚海燕张莉
(安阳工学院河南安阳455000)
[摘要】利用单片机作为控制核心设计直流电机的调速系统．并给出程序流程图。该系统解决以往复杂的模拟电路设计问题，增强对直流电机速度的可控性
提高调速系统的精度，且成本低廉，具有很好的使用价值。
[关键词]单片机 直流电机调速
中图分类号：TB3文献标识码：A文章编号：1671--7597(2009)1020034--01
i、曹育
在各类机电设备中，直流电机由于其结构的特殊性使它具有良好的起
动、制动和调速性能。直流凋速技术已广泛戍用于现代工业、航天等各个
领域。传统的晶闸管直流调速系统，其控制叫路是基于模拟器件没计的，
这使得控制吲路的硬件设备极其复杂，安装调试困难，相对故障牢高。本
文设计了一种基于单片机的直流电机脉宽调速拧制系统，其控制方案依靠
软件实现。采样、触发、控制均采用数字处理，避免了模拟控制电路对元
件参数的影响，且参数调整简单方便，简化了系统，提岛了J二作稳定性，
延长了系统使用寿命。
=、系统硬件设计
(一)系统工作原理
本设计选用Microchip公司的PIC系列单片机PICl6C74，该单片机采用
了哈佛总线机构13位程序存储器，所有指令均为单周期，单字节指令，抗
干扰能力强，且内部集成多路A／D转换电路，适合本设计的控制需要。
图l调速系统框图
图1所示是调速系统框图。从结构卜看，此系统为一闭环调速系统。
其工作原理为：光电编码器将测得的电机转速信号变送成电信号反馈给
PICl6C74。单片机系统从占空比输入电路获得电机给定转速(外给定)，
或是单片机系统自行给定电机转速(内给定)，系统根据给定的电机转速
信号与反馈的速度信号相比较，得出偏差，经过控制算法(如PI)得出控
制变量，经三态缓冲器以PWM的形式输出。最后通过L293驱动直流电机，然
后进入下一个采样周期。
(二)主要硬件设计
1．三态缓冲器。缓冲器足数字元件的其中一种，它对输入值不执行
任何运算，其输出值和输入值一样，在计算机控制系统的设计中有着重要
作用。本控制系统采用三态缓冲器，它用来扩展单片机的输入口，除了常
用缓冲器的功能外，还有一个使能端，用E表示。当E=I时，缓冲器把输入
的速度控制量直接送给驱动电路；若E：0，缓冲器被阻I卜．无论输入什么
值，输出的总足高阻态，用z表示。高阻态能使电流降到足够低，就好象缓
冲器的输出没有与任何信号相连一样。
2．L293驱动电路．单片机PICl6C74输出的脉宽调制信号需经过功率放
大才能驱动电机，本设计采用的是L293D驱动芯片，它可以用来驱动继电
器、线圈、直流电机和步进电机等感性负载，其接口电路如图2所示。
L293D采用16引脚DIP封装，在其内部集成了2个H-桥电路，冈而可以
同时控制2个电机。每个电机有3个控制信号，其中E是使能信号，IN为电机
转动方向控制信号。当INl为l、IN2为0时，电机正转：反之，当INl为0、
因
IN2为1时，电机反转。选用一路PWM(PD5或PC5)连接E引脚。通过调整
PWM的占空比可以调整电机的转速。选择一路I／0口(PD4或PD6)，经反向
器74HCl4分别接INl～IN4引脚，控制电机的正反转。为了增强L293D的驱动
能力，本设计对它的两路驱动进行了并联使用。最大驱动能力可以达到
3A，满足常用直流电机的驱动要求。
图2 L293D驱动电路图
3．+光电转换(编码)。本设计将光电编码器与直流电机主轴直接联
接。从而使编码器转速与电机完全一致。其工作原理是：光电编码器随电
机旋转，产生与转速成正比的两相相位角相差90。的正交编码脉冲。如果
A相脉冲比B相脉冲超前则光电编码器为正转，否则为反转。A线用来测量脉
冲个数，B线与A线配合可测量出转动方向。由此可测出电机转速与转向。
电机的转速u可表示为：
翻=cXAN+五
式中：c一标度变换系数，可根据转速的量纲来选择；AN一一个采样
周期中的计数值，它的符号反映电机的转动方向；Ts--Ts采样周期．
最后将测得的转速信号输入单片机．
经计数、译码及三位数码显示器显示出电机
的转速以作为调速的依据。
三、系统软件设计
主程序是一个循环程序，在主程序里
要实现的主要控制功能为：电机转速计算并
实时显示，PID计算出占窄比控制参数，刷
新脉宽值输出等。其流程框图如图3所示。
四、结论
采用单片机PICl6C74来实现对直流电
机的PWM调速控制，将以往复杂的模拟电路
设计问题转化为程序设计问题。不仅简化了
系统的结构，提高了控制器的性价比，而且
具有精度高、可调范围宽、电流连续性好、
响应速度快、稳定性好等优点。有很大的实
用价值。 图3主程序流程框图
(下转第32页)
万方数据
嘉茎Ⅵ渊裂一觏
基于$3 C2 440处理器的网卡接口电路没计
刘萍黄
(武汉船舶通信研究所
馨赵大胜
湖北武汉430079)
[摘要】论述三星ARM9处理嚣$3C2440和10兆位以太网接口芯片CS8900A接口电路{殳计中需注意的『日J题。
[关键词】端几映射内存映射
中图分类号：TP311．11文献标识码：A文章编号：1671--7597(2009)1020032--01
一、引育
本文论述了三星公司的ARM920T处理器$3C2440和Cirrus Logic公司的
lO兆位以太嗍芯片CS8900A的接口电路设计中涉及的一JH}难题，如8位／16位
模式切换，端u与地址映射切换、中断配置、读写时序等，相信对后来者
有一定参考意义。 。
二、CS8900A与$3C2440接口电路设计
(一)S302440处理器和C88900A网卡芯片简介
$3C2440处理器将内存映射为8个BANK，每个BANl(最大为128兆字节，
对O～5号BANK采用SRAM读写时序[1]。CS8900A内部集成了物理层和链路
层，支持8位／16位操作，上电默认为8位模式，支持端口读’；和内存映射读
写，默认为端口读写[2]。
(二)接口电路设计
Sj(2440 CSgq00A
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图1接[1电路图
CS8900A内部有4K字节内存，采用16位读写，因此S3C2440地址线的低
12位有效，数据线低16位有效，片选线采用$3C2440的nGCS3，将4K字节内
存映射到$3C2440的BANK3。
为切换8位／16位模式，将CS8900A的SBHE与$3C2440的LnWBEl相连，通
过对$3C2440的BWSCON寄存器的ST3置位，并对DW置1设置为16位模式读写。
CS8900A的中断线iNTRQO连接$3C2440的外部中断EINT9，由于
CS8900A的中断线采用高电平触发，因此$3C2440的EINT9中断线可配置为上
升沿触发模式，需要配置EXTINTI寄存器的对应位。图1为CS8900A与
$3C2440接U电路一部分。
为解决端口读写信号和内存读写信号译码问题，引入了A24地址线。
当A24地址线电平为低肘对应内存读写模式，为高时对应端口读写模式。由
于CS8900A映射到S3C2440的BANK3，因此端u模式的起始地址应为
Oxl9000000。内存模式的起始地址是0x18000000，端口的默认偏移是
Ox300，内存的默认偏移是0。
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AODR24
LnWE
f站(S3
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施MW
图2接口电路图
图2为端口译码和地址译码部分电路，限于篇幅，CS8900A与RJ45接插
件差分连接部分电路未画出．
$3C2440对CS8900h的读写采用SRAM时序，需在BANKC2)N3寄存器中配置
时延参数。参考CS8900A手册，当$3C2440的HCLK设定为IOOMHz时，SRAM对
延参数分别为：Tacp=3、Tcah=O、Tcoh=l、Tacc=7、Tcos=3和Tcas=O．
参考文献：
[I]Somsung公·83C2440 User Manual，2004．
．，
[2]Cirrus Logic公司，CS8900A Product Data Sheet，2001
作者简介：
刘萍，女，工程师，从事通信系统设计、检验1=作：黄馨，女．工程师，
从事通信系统设计、检验工作；赵大胜。男，高级工程师，从事通信系统研发
工作。
(上接第34页)
参考文献：
[1]李秉操等编，单片机接u技术及其在工业中的应用，西安；陕西电子
编辑部．1991年．
[2]丁燕斌、吕强中，带P删功能单片机在直流电机调速中的应用，机电工
程技术，2004第9期．
[3]杨靖，用单片机控制的直流电机调速系统，机床电器，2008年1月．
【4]胡祝兵，基于单片机控制的直流电机调速系统的设计，承德石油高等
专科学校学报，2008年3月．
[5]陈锟、危立辉，基于单片机的直流电机调速器控制电路，中南民族大
学学报，2003年9月
[6]王向周等，
表，2003年6月．
[7]张立勋等，
2004年第4期．
基于UB90F549单片机的直流伺服电机调速系统，电测与仪
AVR单片机实现的直流电机PWM调速控制器，机械与电子，
作者简介：
卢春华(1982-)，男，汉族。重庆铜粱人。工学硕士，安阳工学院电子
信息与电气工程系助教，从事过程控制方面的教学与研究．
万方数据
基于单片机的直流电机调速系统设计
作者： 卢春华， 姚海燕， 张莉
作者单位： 安阳工学院,河南,安阳,455000
刊名： 硅谷
英文刊名： SILICON VALLEY
年，卷(期)： 2009，(20)
引用次数： 0次
参考文献(7条)
1.李秉操等编,单片机接口技术及其在工业中的应用,西安:陕西电子编辑部,1991年.
2.丁燕斌、吕强中,带PWM功能单片机在直流电机调速中的应用,机电工程技术,2004第9期.
3.杨靖,用单片机控制的直流电机调速系统,机床电器,2008年1月.
4.胡祝兵,基于单片机控制的直流电机调速系统的设计,承德石油高等专科学校学报,2008年3月.
5.陈锟、危立辉,基于单片机的直流电机调速器控制电路,中南民族大学学报,2003年9月.
6.王向周等,基于MB90F549单片机的直流伺服电机调速系统,电测与仪表,2003年6月.
7.张立勋等,AVR单片机实现的直流电机PWM调速控制器,机械与电子,2004年第4期.
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_guig200920024.aspx
下载时间：2010年1月6日
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