基于單片機控制的電機調速器系統程序設計

阿衍學，崔曉海

（黑龍江省機械科學研究院，哈爾濱 150040）

1 系統硬件

轉速控制器的設計主要由AT89C51 單片機、LCD 顯示器、光電傳感器、L298（驅動芯片）、鍵盤接口和直流電動機等組成。本設計是以51 單片機作為核心的直流電機轉速控制系統，它以單片機為主控板，采用光電傳感器檢測電機轉速，鍵盤輸入電機設定轉速，構成速度反饋閉環控制系統，控制電機按設定轉速運行，并使LCD 同時顯示電機實際轉速和設定轉速。系統結構圖如圖1 所示。

2 基于單片機的主程序設計

單片機的開發技術發展的越來越快，與之相適應的開發軟件也越來越多。Keil 軟件是MCS-51 系列的主流開發軟件，它集成了C 語言編輯器、仿真器等開發所需要的工具，方便用戶使用［1］。對本系統中的外圍程序，采用Keil 軟件來編制程序。圖2 是單片機程序設計的流程圖。

圖1 系統結構設計框圖

3 基于單片機的子程序設計

3.1 按鍵設置電路程序和LCD 顯示程序

圖2 單片機程序設計流程圖

采用4×4 鍵盤，實現電機轉速的任意設定，但是超過一定范圍，既不符合實際，也不利于簡化程序，所以設置轉速設定超過一定范圍便自動報警，且轉速連續可調。因此，這部分電路的軟件設計應實現按鍵掃描識別，這部分程序可實現按鍵的檢測識別，從而實現了電機轉速的設定功能。程序中還考慮到按鍵抖動情況，加入了消抖部分，增強了系統的可靠性與穩定性，使整個系統設計更完善合理。圖3 是鍵盤模塊，圖4 是LCD 顯示初始化程序和寫數據程序框圖。

圖3 鍵盤模塊

圖4 LCD 顯示初始化程序和寫數據程序框圖

3.2 轉速檢測電路框圖和PWM 信號程序框圖

由于電機工作的周邊環境和各種影響因素，可能對電機的正常工作造成干擾，所以本程序的設計要考慮到這些干擾，保證電機能夠在正常狀態下較好地工作，基于以上思路，本程序檢測電路的框圖和PWM 信號程序框圖分別如圖5、圖6 所示。

圖5 外中斷0 服務子程序圖

圖6 產生PWM 控制信號程序框圖

4 結論

系統仿真是系統設計后的重要環節，首先要查閱相關資料，對系統的硬件信息有較多的了解，同時，需要了解系統有哪些調試接口，熟悉調試環境，能熟練地使用調試工具。本次設計主要通過軟件仿真進行驗證，使用的是英國的Proteus［2］軟件進行測試，并且由于仿真時，無法利用光電傳感器獲取電脈沖，所以這部分電路也略去。將單片機程序加載到AT89C51 芯片中，液晶顯示無誤，按鍵功能齊全，并且電路配有報警功能，實現對電機的保護。

［1］陳艷，李娜娜，楊永雙.Proteus 和Keil 在單片機教學中的應用［J］.科技教育創新，2009，38（20）：194.

［2］張靖武，周靈彬.單片機系統的Proteus 設計與仿真［M］.北京：電子工業出版社，2007.