調速系統的設計

郭銳沈陽工學院

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調速系統的設計

郭銳
沈陽工學院

摘要：隨著自動化的不斷發展，機械化的需求也在急劇增加，對于大多數的控制系統，速度調節與改變的要求不斷增大。如何對控制系統中包括電機等的速度調節與保護成為自動化建設中的重中之重。

關鍵字：單片機 最小系統 傳感器

1　設計任務要求

基于單片機的調速系統設計，設計任務要求如下：⑴電機轉速控制功能，通過按鍵控制電機轉速的加減；⑵電機正反轉控制功能，通過按鍵控制電機轉向；⑶速度顯示功能，檢測電機轉速并顯示實時速度；⑷超速報警功能，當前速度超過設定的報警速度發出報警提示。

2　硬件類型的選取

本設計選擇性價比較高的STC89C52RC單片機為系統控制芯片，選擇常見的電機模型車為機械平臺，通過細化設計要求，結合傳感器技術和電機控制技術相關知識實現小車行駛速度的測量、顯示及調速。本設計使用L298N驅動模塊對直流電機進行驅動，通過按鍵對電機速度和電機正反轉的控制，通過測速傳感器來采集速度信息，由STC89C52控制中心處理數據并通過數碼管顯示實時速度。通過對調速系統設計方案的分析，該系統包含：L298N驅動模塊、速度采集模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊、STC89C52RC單片機中心控制模塊。

3　系統的電路設計

使用STC89C52芯片制成最小應用系統的時候，需要在單片機上接上復位電路和時鐘電路。STC89C52是內帶ROM/EPROM的單片機，所以由這種芯片制作而成的最小系統非常的簡單，而且實用。單片機最小系統的原理圖如圖1所示。

圖1　單片機最小系統圖

STC89C52芯片的時鐘信號通常有外部時鐘方式和內部時鐘方式兩種方式。在STC89C52單片機的里面有一路振蕩電路。

數碼管顯示采用動態掃描方式顯示，數碼管顯示的動態顯示原理是將各顯示位段選線的同名端并聯到一起，并由1個8位的I/O口控制，對多段選線多位復用，而各顯示位的共陽極端則分別由相應的I/O口線控制，實現各位的分時通選。

復位電路工作就是確定單片機的完整的微控制器啟動時的初始狀態。在單片機產生復位信號電源后，確定完成了單芯片微控制器開始工作條件，以確定初始狀態。

溫度控制系統共有三個按鍵，分別為“速度加”按鍵、“速度減”按鍵、“方向”按鍵。按鍵一端接電源GND，另一端接單片機I/O口。

使用NPN型晶體管放大電路，當速度超過設定的速度上限值時，基級變為低電平，蜂鳴器導通鳴叫。

選擇的驅動模塊是L289N驅動模塊，驅動的主要原理為H橋電機驅動電路。H橋電機驅動電路包括一個電動機和4個MOS管。要使電機運行，則必須使MOS對角線上的一對晶體管導通。根據MOS晶體管導通的情況，當前的電流從左到右或從右到左穿過電機，從而控制電機旋轉方向。

4　系統的軟件設計

對上軟件系統總體程序流程圖如圖2所示。

圖2　主程序流程圖

參考文獻

［1］丁元杰.單片微機原理及應用（第二版）［M］.北京：機械工業出版社，2002：26-50.

［2］林全新，蘇麗娟.單片機原理與接口技術［M］.北京：人民郵政出版社，2002：10-22.

［3］秀菊等.單片微機與測控技術［M］.南京：東南大學出版社，1996：52-63.

作者簡介

郭銳，1983年3月出生，女，漢族，遼寧沈陽，講師，工學碩士，研究方向：自動控制及優化算法。