直流电机的PWM控制器设计报告
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1 目 录
1．课程设计目的…………………………………………………………………2
2．课程设计题目描述和要求……………………………………………………2
3．课程设计报告内容……………………………………………………………2
3.1系统硬件电路介绍……………………………………………………………2
3.1.1系统硬件电路框图…………………………………………………………2
3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理……………………………………2
3.1.3光耦隔离部分的具体电路图及工作原理…………………………………3
3.1.4驱动部分的具体电路图及工作原理………………………………………3
3.1.5主电路部分具体电路图及其工作原理……………………………………4
3.2系统软件介绍…………………………………………………………………5
4．总结……………………………………………………………………………7
参考文献 …………………………………………………………………………8
附录1系统完整硬件电路 ………………………………………………………9
2 1． 课程设计目的
提高利用单片机编程产生不同占空比的PWM信号波的能力。
提高并掌握光耦合电路、驱动电路、H桥电路的设计能力。
提高电路布局﹑布线及检查和排除故障的能力。
培养书写综合实验报告的能力。
2． 课程设计题目描述和要求
通过程序设计，在单片机的输出端口上产生所需PWM信号波，并通过驱动装置进行信号的放大，然后将放大后的信号加到场效应管的相应端口，控制相应场效应管的开通与关断，以至可以形成两个不同回路，产生相反的回路电流，从而实现电机的正反转及调速。
3． 课程设计报告内容
3.1 系统硬件电路介绍
利用光耦合器件实现单片机与驱动电路之间的电气隔离，避免器件受损。利用驱动电路对单片机的输出信号进行放大，保证能有效地驱动场效应管的开通与关断。利用场效应管组成H桥，实现主电路的两种回路的形成，以至能实现电机的正反转与调速。
3.1.1系统硬件电路框图
系统硬件电路框图如图1所示
图1 系统硬件电路框图
硬件各部分功能介绍：
单片机：负责产生需要的PWM信号波。
光耦隔离：负责单片机与驱动电路之间的电气隔离，保护控制端器件受损。
驱动：负责将单片机产生的信号波进行放大后送场效应管。
主电路：通过改变相应场效应管的通断，形成不同的回路电流以控制电机正反转及调速。
3.1.2单片机部分的具体电路图及工作原理
1. 单片机管脚图如图2所示 单片机 光耦隔离 主电路 驱动
3
图2 单片机管脚图
2. 单片机工作原理
确定单片机内部晶振频率，通过计数方式实现单片机的定时功能，再通过定时、计数功能相配合的方式实现定时时间的循环，从而控制相应输出端口输出的信号能循环控制某些元器件的通断，达到所需的控制要求。
3.1.3光耦隔离部分的具体电路图及工作原理
1. 光耦隔离电路图如图3所示
图3 光电隔离电路图
2. 光耦隔离工作原理
当输入端加电信号时，发光二极管发光，照射到受光器上使受光器导通，产生光电流从输出端输出，从而实现“电—光—电”之间的转换，达到了控制端与高压执行端之间的电气隔离，在不影响输出的情况下保护了控制端器件，避免其因受高压而损坏。
3.1.4驱动部分的具体电路图及工作原理
1. 驱动器件管脚图如图4所示
4
图4 驱动器件IR2130管脚图
2. 驱动电路工作原理
有时当控制端信号不足以驱动某些元器件进行工作时，采用驱动电路对信号进行处理放大，然后再送到相应器件上对信号进行驱动，控制其通断。
如图4所示，IR2130作为驱动器件，当HIN或者LIN检测到有效地电平信号时，控制相应的HO、VB或者LO进行输出，从而使输入信号在放大后进行输出，完成了能有效地驱动相应场效应管通断的功能。
3.1.5主电路部分具体电路图及其工作原理
1. 主电路电路图如图5所示
图5 主电路电路图
5 2. 主电路工作原理
如图5所示H桥电路中，当单片机产生的触发信号使V1和V4场效应管同时导通时，在加额定电压情况下形成回路电流，使电机实现正转。当单片机产生的触发信号使V1、V2或者V3、V4同时关闭时，电路中无法产生回路电流，电机停转。当单片机产生的触发信号使V1、V4同时关断，V2、V3同时开通时，在加额定电压情况下形成回路电流，使电机实现反转。当改变单片机触发信号的占空比时，可以改变电机的转速，实现电机的调速。
系统完整硬件电路图见附录1。
3.2 系统软件介绍
利用单片机的定时、计数功能相配合设计程序实现单片机两个设定的输出端口高低电平的定时转换，以至产生相应的的PWM信号，控制场效应管的通断。
程序流程图如图6所示
图6 程序流程图
6 程序如下：
ORG 0000H
MAIN: CLR P1.0
SETB P1.1
SETB P1.2
MOV TMOD,#61H
MOV TH1,0CEH
MOV TL1,0CEH
SETB TR1
LOOP1: CPL P1.0
CPL P1.1
LOOP2: MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#B0H
SETB TR0
LOOP3: JBC TF0,LOOP4
SJMP LOOP3
LOOP4: CPL P1.2
JBC TF1,LOOP5
AJMP LOOP2
LOOP5: CPL P1.0
CLR P1.1
LOOP6: MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#B0H
SETB TR0
LOOP7: JBC TF0,LOOP8
SJMP LOOP7
LOOP8: CPL P1.2
JBC TF1,LOOP9
AJMP LOOP6
7 LOOP9: CPL P1.1
CLR P1.0
LOOP10:MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#B0H
SETB TR0
LOOP11:JBC TF0,LOOP12
SJMP LOOP11
LOOP12:CPL P1.2
JBC TF1,LOOP1
AJMP LOOP10
END
4． 总结
经过两个星期的直流电机的PWM控制器课程设计，让我感慨颇多，从理论到实践，我们学到很多很多的的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如对硬件电路中驱动部分所用的IR2130器件不是很了解，不能很深刻的理解其工作原理，忽略了很多实际的因素，或者涉及的不全面……通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了，虽然在设计中遇到了很多问题，然而在雷丹老师及同学的的指导帮助下，终于迎刃而解，在此我表示衷心的感谢！
8 参考文献
[1] 王兆安，黄俊．电力电子技术（第四版）．北京：机械工业出版社，2000．
[2] 陈伯时．电力拖动自动控制系统．北京：机械工业出版社，2003．
[3] 康华光．电子技术基础 数字部分（第四版）．北京：高等教育出版社，2000．
[4] 康华光．电子技术基础 模拟部分（第四版）．北京：高等教育出版社，1999．
[5] 朱定华，戴汝平．单片微机原理与应用．北京：清华大学出版社，2003．
9 附录1系统完整硬件电路
图7 系统完整硬件电路图
10 课程设计成绩:
项 目 业务考核成绩（70%）
（百分制记分） 平时成绩（30%）
（百分制记分） 综合总成绩
（百分制记分）
注:教师按学生实际成绩（平时成绩和业务考核成绩）登记并录入教务MIS系统，由系统自动转化为“优秀（90～100分）、良好（80～89分）、中等（70～79分）、及格（60～69分）和不及格（60分以下）”五等。
指导教师评语:
指导教师（签名）:
20 年 月 日
