基于凌阳单片机的直流电机堵转保护电路

摘要本文主要介绍了以凌阳SPCE061A单片机为核心来控制电动机转向与转速，并通过数码管显示出转速的具体实时数值。

基于SPCE061A的16位特性，数字信号处理DSP (Digital Signal Process)功能以及快速的处理能力，使得数据采集和运算处理十分的方便简单，另外由于集成开发环境IDE(Integrated Development Environment)支持标准的C语言数据库，使得复杂的数学运算变得轻而易举，大大减少了编程的难度。

本设计充分利用了SPCE061A的资源，发挥了芯片的性能，并利用PID算法实现直流电机PWM调速的方法，比较精确的实现了普通直流电机的转速测量和转速调节功能。

实践证明，该系统具有结构简单、操作方便、测量精度高、稳定性好等特点。

关键词：凌阳单片机，无刷直流电机，PID算法，测速，调速ABSTRACTIn this paper, taking to Sunplus SPCE061A MCU as the core to control the motor steering and speed, and speed through the digital display the value. Based on 16-bit features SPCE061A, DSP (Digital Signal Process) function, and fast processing power, making data collection and processing operations are very easy to use, another as IDE (Integrated Development Environment) supports the standard C-language database, which makes complex mathematical operation becomes easy, thus greatly reducing the difficulty of programming. The design makes full use of the resources SPCE061A played a chip's performance and use of PID algorithm PWM DC Motor Speed way, more accurate realization of a common DC motor speed measurement, and speed adjustment function. Practice has proved that the system has a simple structure, easy operation, high accuracy, good stability.Key words:sunplus SCM, brushless DC motor, PID algorithm, speed measurement, speed adjustment目录1 绪论 (1)1.1 选题背景及其意义 (1)1.2 无刷直流电机的发展史 (1)1.3 设计的目的和要求 (2)2 直流电机控制系统 (3)2.1 转速信号的采集 (3)2.2 直流电机的转向与转速控制设计 (4)3 硬件电路设计 (6)3.1 SPCE061A单片机简介 (6)3.2 电机驱动芯片SPGT62C19B简介 (9)3.3 控制板与驱动板的接口联接方法 (10)3.4 硬件框图 (11)3.5 组件选择与设计 (12)3.6 电机驱动电路的设计 (12)3.7 硬件电路实物图 (13)4 软件设计 (14)4.1 C语言的简介 (14)4.2 汇编语言的简介 (16)4.3 模块化设计 (16)4.4 本次课题的软件设计 (17)5 系统的安装、调试及运行实验结果 (21)5.1 软硬件安装与调试 (21)5.2 实验结果 (23)6 总结 (24)参考文献 (25)致谢 (27)1 绪论1.1 选题背景及其意义在现代医疗器械、保健设备、家用电器控制器、工业控制、通讯产品、语音识别类产品与智能家居控制器等等仪器中，例如日常所见的跑步机、治疗仪等、冰箱、空调、洗衣机、语音信箱、数字录音系统产品、语音识别遥控器、智能语音交互式玩具等，往往带有一个小控制系统。

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从电机绕组传感的反电势电压，经锁相环可确定恰当的换向相位时序。

关键词：三相直流无刷电机；无传感器；反电势取样器ML4435是2001年3月最新推出的电机控制器专用IC ，属于无传感器型、直流无刷（BLDC ）电动机控制系统，它比ML4425/ML4426有新的改进和简化，外部引脚从28个减少到了20个，同样集成了所有必要的自动检测和控制功能。

图1是ML4435的外形引脚图，图2是它的内部功能方框。

1 ML4435的主要特性及性能ML4435的主要特性如下：——专有的反电势传感换向技术，以实现无霍尔效应传感器的电机通信；——PWM 逐个脉冲式电流限制，可保护电机和MOSFET 驱动器；——可单台工作；——软起动功能可限制起动电流；——脉宽调制PWM 速度控制可提高效率，并尽量减小MOSFET 尺寸；——机载欠压闭锁和断电检测；——电机的转速输出传感换向。

ML4435为三相直流无刷电机无传感器型速度控制提供了所有的电路。

目录1 方案设计 (1)1.1 设计任务要求 (1)1.2 硬件方案设计 (1)1.3 软件的方案设计 (2)1.4 主要设计的实现原理 (2)2 硬件的设计 (3)2.1 单片机的简介 (3)2.2 STC12C5A60S2单片机的介绍 (3)2.2.1 主要特性 (3)2.2.2 引脚功能 (3)2.2.3 中断系统介绍 (4)2.2.4 定时/计数功能介绍 (5)2.3 显示电路的介绍 (5)2.4 按键部分设计的介绍 (7)2.5 电流检测额度介绍 (8)2.6 零序负序电流检测电路图 (9)2.7 温度检测电路图 (9)3 软件部分设计 (11)3.1 主程序设计流程图流程 (11)3.2 按键程序设计 (13)3.3 电流检测函数流程图 (15)3.4 电压检测函数流程图 (15)3.5 温度提取子程序 (16)3.6 判断执行流程图 (18)参考文献 (19)附录A 系统原理图 (20)附录B 程序代码 (21)附录C 实物照片 (31)1 方案设计1.1 设计任务要求本设计的硬件系统以STCl2C5A60S2单片机为核心，并配以外围电路构成。

考虑到电动机智能保护器的应用环境及可靠性要求，在具体的电路设计和芯片选型方面充分考虑了该保护器的实际需要及抗干扰性能[1]。

1.2 硬件方案设计硬件设计是根本，以整个系统的硬件而言，设计不仅直接影响到系统本身的硬件特性的质量，同时也为软件系统的设计和实现有很大的影响，所以设计时要考虑不仅在硬件电路装置系统的功能要求，同时也考虑到使系统更加简单的软件实现方便的设计。

对于电机对保护本设计要做出如下几点：⑴短路保护，该功能需要单片机检测三路相线上是否有某一路或者三路电流都过大，则证明有一路信号被短路。

⑵堵转保护，当电机堵转时，回路中三个相线的电流为，总电压除以电动机线圈的内阻，此时三相线上的电流都很大。

⑶过热保护，电动机在转动时，如果出现某个地方由于摩擦或者内部导磁率下降，就会导致电动机过热，所以需要对电动机的机身进行温度检测。

一种智能家用小型榨油机控制系统的设计石巧云【摘要】With increasing social emphasis on food safety, self-made cooking oil is becoming a new healthy lifestyle. Refer to traditional oil press generation technology in large factory,the new kind smart household oil press, as an new kitchen appliance, is designed.In this paper,we will mainly discuss the hardware and software design of this system, ensuring this control system can automatically operate heating, stir-frying and pressing for different raw oil material, and generate different kinds cooking oil and paste,immediate,fresh and safe.%随着人们对食品安全的重视，自榨食用油正悄然成为一种新的健康生活方式。

智能家用小型榨油机是在传统工厂大型榨油机技术的基础上，设计的一种全自动的厨房家电产品。

本文着重从系统的硬、软件设计方面进行探讨，使该控制系统能够自动对不同榨油料加热翻炒、压榨，高效快速地制作出新鲜安全的各种食用油及其酱料。

【期刊名称】《西昌学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P60-62)【关键词】智能榨油机;MC68HC908JL3;堵转电流监控【作者】石巧云【作者单位】安徽电子信息职业技术学院电子工程系，安徽蚌埠 233030【正文语种】中文【中图分类】TS223.3地沟油的频频曝光，使人们对食品安全越来越担忧，家用小型榨油机也应运而生。

基于单片机控制的三相电机保护器的设计摘要：详细介绍了利用一种单片机控制的三相电机保护器，其最大特点是分析了对常见电机损害情况，制作了综合的保护电路，比较理想地解决了目前电机保护器功能单一的问题。

一．引言电机保护器是最近十多年才发展起来的一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。

它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有保护精度高、节电、动作灵敏、工作安全可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品。

它通常是由电流互感器、比较电路、单片机及出口继电器等几个部分组成。

电流互感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号，送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。

当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大，此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。

欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。

三相电机由于电网，负载及电机本身的种种原因，经常发生电机损坏现象。

因此，电机的保护就成了人们长期以来一直关注的问题，目前电机综合保护设备种类很多。

我们是以单片机为核心研制开发了一种具有对电机反转，缺相，漏电，过载，短路等故障的综合检测保护功能的控制电机保护器。

二．硬件设计保护系统框图如图1所示。

单片机是系统的核心。

从降低成本和容易开发的角度来讲，本系统采用AT89S52单片机。

图1：保护系统框图图2：系统电路图2．1相序检测图2中C5，R3，R11，R12输出组成电压取样及相序检测器，L1，L2，L3三端与三相交流电源相连。

在正负相序两种情况下，R12两端电压关系为V+=V-/3.7,其中V+,V-分别表示正负相序时R12两端的电压，正负相序是相对于保护器输出端所标相序而言的。

用单片机控制直流电机前言本设计以AT89C51单片机为核心，以4*4矩阵键盘做为输入达到控制直流电机的启停、速度和方向，完成了基本要求和发挥部分的要求。

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。

一、设计方案比较与分析：1、电机调速控制模块：方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。

但是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格比较昂贵。

更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。

方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。

这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。

方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。

用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。

这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也极佳，是一种广泛采用的PWM调速技术。

兼于方案三调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。

2、PWM调速工作方式：方案一：双极性工作制。

双极性工作制是在一个脉冲周期内，单片机两控制口各输出一个控制信号，两信号高低电平相反，两信号的高电平时差决定电动机的转向和转速。

方案二：单极性工作制。

单极性工作制是单片机控制口一端置低电平，另一端输出PWM信号，两口的输出切换和对PWM的占空比调节决定电动机的转向和转速。

由于单极性工作制电压波开中的交流成分比双极性工作制的小，其电流的最大波动也比双极性工作制的小，所以我们采用了单极性工作制。

3、PWM调脉宽方式：调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。

我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。

第8卷　第2期漯河职业技术学院学报Vol .8No 12　2009年3月Journal of Luohe Vocati onal Technol ogy CollegeM ar 12009 收稿日期:2008-12-10作者简介:万　琰(1971-),男,河南信阳人,漯河职业技术学院实验师,主要从事应用电子技术的教学和研究。

基于单片机的电机保护系统的设计万　琰(漯河职业技术学院,河南漯河462002) 摘要:分析电机运行过程中的常见故障,提出电机保护措施,利用微机快速诊断处理的能力设计出智能化的电机保护系统。

该系统除具有控制与保护作用外,还具有参数、故障代码显示等扩展功能。

关键词:电机;系统保护;LPC2132中图分类号:TP307;TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7864(2009)02-0047-02 电动机广泛应用于工农业生产中,电动机运行时会出现短路、断相、过压、欠压、过载等故障。

为保证电动机正常工作,需要对电动机运行系统进行电气保护,目前传统的8/16单片机已广泛应用于电气保护中,但是它们仅仅具有基本的测量控制功能,在人机对话、数据查询、实时监控、故障显示等方面能力有限,缺少必要的网络通讯功能。

采用以LPC2132微处理器为运算核心,系统外接通讯接口及必要的功能模块,可构建智能化电动机保护系统。

1　系统硬件设计该电动机保护系统的整体结构如图1所示。

主要由主处理器LPC2132、数据采集模块、网络通讯模块、界面显示模块、按键控制模块以及继电保护模块等部分组成。

图1　系统硬件整体结构框图该保护系统采用高性价比的32位AR M7T DM I -S 核的LPC2132单片机组成CP U 主系统。

支持实时仿真与跟踪,并带64K B 的高速F LASH 程序存储器、四个通讯接口、两个32位定时器、一个10位8路ADC 、47个GP I O 以及9个边沿或电平触发的外部中断。

利用外围芯片的功能模块就能完成数据采集、人机对话、通讯协议和继电保护控制等一系列具体任务。

摘要本文主要介绍了如何利用凌阳单片机实现对一个实验室运动系统的控制，介绍了对直流电机的调速和测速方法，并对其中的方案设计提出了分析和说明。

传统的实验室运动系统主要通过模拟和仿真来实现，本毕业设计不仅有模拟和仿真，而且有实在的控制系统来形象生动的演示。

同时也通过软件与单片机的结合使得系统具有强大的数据处理功能。

该设计系统主要由电机驱动模块、调速模块、测速模块、单片机处理模块、LCD液晶显示模块等几部分构成。

本方案以SPCE061A单片机为控制核心，实现了普通直流电机的转速测量和转速无级调速功能，能更好的了解实验室运动自动系统的特点，为进一步研究和优化直流电机控制方法提供基础。

关键词：直流电机,SPCE061A,调速,测速AbstractThis paper describes how to use Sunplus MCU to a laboratory in the movement control system, It introduces the DC motor speed and gun approach, and one of the programme designs the analysis and description.The traditional sports system mainly through laboratory simulation and simulation to achieve, and the graduation of this design is not only through laboratory simulation and simulation , but also it has more of the control system to vivid image of the demonstration. Through a combination of software and SCM makes a strong system of data processing functions. I design the system mainly by the motor drive module, the governor module, gun modules, SCM processing module, LCD liquid crystal display modules and other parts.The programme for the control of the SPCE061A microcontroller core, and the general DC motor speed measurement and speed regulation, to better understanding of the characteristics of the laboratory movement system,it provides a basis for further study and optimization of motor control methods.Key Words：DC motor, SPCE061A, speed regulation, speed trap目录1 引言.................................................................... 错误！未定义书签。

毕业论文(设计)题目名称：基于STC单片机的电机脉冲测速及堵转保护器题目类型：毕业设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：目录长江大学毕业论文(设计)任务书 (I)长江大学毕业论文(设计)开题报告 (IV)长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 (XI)长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 (XII)长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定 (XIII)中文摘要 (XIV)英文摘要 (XV)1前言 (1)1.1 研究目的和意义 (1)1.2 国内外研究的概况和发展趋势 (1)1.3 本文研究的主要内容 (3)2系统组成及工作原理 (4)2.1转速电测量的测量原理及其种类 (4)2.1.1磁电式 (4)2.1.2电涡流式和电容式 (5)2.1.3霍尔式 (6)2.2系统组成原理框图 (6)2.3堵转保护原理 (7)3 系统硬件电路的设计 (8)3.1单片机STC12C5202AD简介 (8)3.1.1STC12C52202AD单片机的主要特点 (8)3.1.2单片机编程结构 (9)3.2脉冲产生电路设计 (10)3.2.1脉冲产生电路原理 (10)3.2.2脉冲信号的采集和转换 (12)3.3电磁继电器 (15)3.3.1继电器的定义 (15)3.3.2电磁继电器结构和工作原理 (16)3.3.3电磁继电器作用 (16)3.3.4电磁继电器在堵转保护中的控制原理 (16)3.4光电隔离电路和继电器驱动电路 (17)3.4.1单片机和电磁继电器的隔离 (17)3.4.1电磁继电器驱动电路 (18)3.5最小系统电路设计 (20)3.5.1振荡电路 (20)3.5.2复位电路 (21)3.5.3电源模块 (22)4 系统软件部分的设计 (23)4.1定时器初始化 (23)4.2中断控制程序 (23)4.3系统流程框图 (24)5 总结 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）电子信息学院专业电气工程及其自动化班级电气10904学生姓名吴磊教师/职称赵承志/讲师1. 毕业设论文(设计)题目：基于STC单片机的电机脉冲测速及堵转保护器2.毕业论文(设计)起止时间：2013年3月11日~2013年6月10日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）4．毕业论文(设计)应完成的主要内容1）完成总体设计方案设计。