1.57步进机电23HS6620
2.DM524 型细分型两相混合式步进机电驱动器
3.STC12C5A60S2 系列单片机
]
[程序一、二
[程序一、二]
通过计算机对单片机芯片的编程 ,将单片机与驱动器相连 ,从而实现对步进机电 的各种方式控制.
1.根据所期望的结果编写程序,并在实验仪器上调试和验证.
2.使用步近机电的工作原理与步进机电驱动器.
3.学习控制步进机电转角、速度、方向的实时软件设计
1.57步进机电23HS6620
2.DM524型细分型两相混合式步进机电驱动器,采用直流18~50V 供电,适合驱 动电压24V~50V, 电流小于4.0V,外径42~86毫米的两相混合式步进机电.此驱 动器采用交流伺服驱动器的电流环进行细分控制, 机电的转矩波动很小,低速 运行很平稳,几乎没有振动和噪音.高速时力矩也大大高于其它二相驱动器, 定位精度高.广泛合用于雕刻机、数控机床、包装机械等分辩率要求较高的设 备上.
输入电流 输出电流
湿 气 重
小于4安培
1.0A ~4.2A
功耗： 80W ； 内部保险： 6A 工作温度-10~45℃； 存放温度-40℃~70℃
不能结露,不能有水珠 禁止有可燃气体和导电灰尘
200克
〔1〕平均电流控制,两相正弦电流驱动输出〔2〕直流24~50V 供电 〔3〕光电隔离信号输入/输出〔4〕有过压、欠压、过流、相间短路保护功能 〔5〕十五档细分和自动半流功能 〔6〕八档输出相电流设置 〔7〕具有脱机命令输人端子 〔8〕高启动转速 〔9〕高速力矩大 〔10〕机电的扭矩与它的转速有关,而与机电每转的步数无关
控制信号定义
PLS/CW+ ： PLS/CW-： DIR/CCW+： DIR/CCW-： 步进脉冲信号输入正端或者正向步进脉冲信号输入正端 步进脉冲信号输入负端或者正向步进脉冲信号输入负端
步进方向信号输入正端或者反向步进脉冲信号输入正
端 步进方向信号输入负端或者反向步进脉冲信号输入负端
ENA+： 脱机使能复位信号输入正端 ENA- ： 脱机使能复位信号输入负端
输入电压 直流18~50V 输入
耗
度
度 体 量
功 温
脱机使能信号有效时复位驱动器故障,禁止任何有效的脉冲,驱动器的输出功率元件被关闭, 机电无保持扭矩.
控制信号连接
上位机的控制信号可以高电平有效,也可以低电平有效.当高有效时,把所有控制信号的负 端连在一起作为信号地,低有效时,把所有控制信号的正端连在一起作为信号公共端. 现在以集电极开路和 PNP 输出为例 ,接口电路示意图如下： 控制器集电极开路输出
图2.输入接口电路〔共阴极接法〕控制器 PNP 输出
注意： VCC 值为5V 时,R 短接； VCC 值为12V 时,R 为1K,大于1/8W 电阻；
VCC 值为24V 时,R 为2K,大于1/8W 电阻； R 必须接在控制器信号端.
功能选择 〔用驱动器面板上的 DIP 开关实现〕 设置机电每转步数
驱动器可将机电每转的步数分别设置为400、500、800、1000、1250、1600、2000、 2500 、3200 、4000 、5000 、6400 、8000 、10000 、12800步.用户可以通过驱动器 正面板上的拨码开关的 SW5、SW6、SW7、SW8位来设置驱动器的步数〔如表1〕：
SW6状 态 SW7状 态 SW8状 态
步数
ON
ON
ON
400 OF F
ON
ON
800
OF F
ON
ON
160 0
ON
OF F
ON
320 0
ON
OF F
ON
640 0
OF F OF F
ON
128 00
OF F OF F
ON
256 00
ON
ON
OF F 100 0
ON
ON
OF F 200 0
OF F
ON
OF F 400 0
OF F
ON
OF F 500 0
ON
OF F OF F 800 0
ON
OF F OF F 100 00
OF F OF F OF F 200 00
OF F OF F OF F 250 00
控制方式选择
拨码开关 SW4位可设置成两种控制方式：
当设置成"OFF"时,为有半流功能.当设置成"ON"时,为无半流功能. 设置输出相电流
为了驱动不同扭矩的步进机电 ,用户可以通过驱动器面板上的拨码开关 SW1、 SW2 、SW3位来设置驱动器的输出相电流〔有效值〕单位安培 ,各开关位置对应 的输出电流,不同型号驱动器所对应的输出电流值不同.具体见表2.
SW1 SW2 SW3
OF ON
F SW5状
态 OF F
OF F
OF F
OF F
OF F
OF F OF F
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON ON ON 1.00 0.71
OFF ON ON 1.46 1.04
ON OFF ON 1.91 1.36
OFF OFF ON 2.37 1.69
ON ON OFF 2.84 2.03
OFF ON OFF 3.31 2.36
ON OFF OFF 3.76 2.69
OFF OFF OFF 4.20 3.00
半流功能
半流功能是指无步进脉冲500ms 后,驱动器输出电流自动降为额定输出电流
的70%,用来防止机电发热.
+V、GND：连接驱动器电源
+V：直流电源正级, 电源电压直流16~50V.最大电流是5A.
GND：直流电源负级.
A+ A- B+ B-：连接两相混合式步进机电
驱动器和两相混合式步进机电的连接采用四线制, 机电绕组有并联和串联接法, 并联接法,高速性能好,但驱动器电流大<为机电绕组电流的1.73倍>,
串联接法时驱动器电流等于机电绕组电流.
周围要有20mm 的空间,不能放在其它发热的设备旁,要避免粉尘、油雾、腐蚀性气体,湿度太大与强振动场所.
状态灯指示
RUN：
ERR：故障与排除绿灯,正常工作时亮.
红灯,故障时亮, 机电相间短路、过压保护和欠压保护.
LED 不亮
机电不转,且无保持扭矩机电不转,但有保持扭矩机电转动方向错误
机电扭矩太小
电源接错
电源电压低
机电连线不对
脱机使能RESET 信号有
效
无脉冲信号输入
动力线相序接错
方向信号输入不对
相电流设置过小
加速度太快
机电堵转
驱动器与机电不匹配
检查电源连线
提高电源电压
改正机电连线
使RESET 无效
调整脉冲宽度与信号的电
平
互换任意两相连线
改变方向设定
正确设置相电流
减小加速度值
排除机械故障
换合适的驱动器
解决措施
故障原因
一个完整的步进机电控制系统应含有步进驱动器、直流电源以与控制器〔脉冲
源〕 .以下为典型系统接线图：
单片机 STC12C5A60S2 系列
当PCA 计数值与模块的捕获/ 比较寄存器的值相匹配时, 如果TOG 位〔CCAPMn.2〕置位,模块CEXn 输出将发生翻转.当PCA 计数值与模块的捕获/ 比较寄存器的值相匹配时,如果匹配位MATn〔CCAPMn.3〕置位, CCON 寄存器的CCFn 位将被置位.CAPNn〔CCAPMn.4〕和CAPPn〔CCAPMn.5〕用来设置捕获输入的有效沿.CAPNn 位使能下降沿有效.CAPPn 位使能上升沿有效.如果两位都置位,则两种跳变沿都被使能,捕获可在两种跳变沿产生.通过置位CCAPMn 寄存器的ECOMn 位〔CCAPMn.6〕来使能比较器功能.每一个PCA 模块还对应此
外两个寄存器CCAPnH 和CCAPnL.当浮现捕获或者比较时,它们用来保存16 位的计数值.当PCA 模块用在PWM 模式中时它们用来控制输出的占空比.
脉宽调制
CPS2、CPS1、CPS0：PCA 计数脉冲源选择控制位.当三者分别为0、1、0 时,选择PCA/PWM 时钟源输入为定时器0 的溢出频率. 由于定时器0 可以工作在1T 模式,所以可以达到计一个时钟就溢出,从而达到最高工作频率CPU 时钟SYSclk.通过改变定时器0 的溢出率,可以实现可调频率的PWM 输出.
#include
#include
#define U8 unsigned char
#define U16 unsigned int
sbit key1=P1^0;
sbit key2=P1^1;
sbit key3=P1^5;
sbit key4=P1^6;
U8 table[4]={0xea,0xf2,0xfa,0xfc};
U8 table1[4]={0xfc,0xfa,0xf2,0xea};
U16 timer0=0;
U16 j=0;
void DelayMs
void PWM_clock
void PWM_start
////////////////////// 延时子程序/////////////////////////////
void DelayMs
{
U16 i;
while
for;
}
}
////////////////////主函数入口////////////////////////////
sfr AUXR sfr CCON sfr CMOD sfr CCAPM0 = 0X8E;
= 0xD8; //PCA 控制寄存器
= 0xD9; //PCA 模式寄存器
= 0xDA; //PCA 模块0 模式寄存器// 模块0 对应
P1.3/CEX0/PCA0/PWM0
sfr CCAPM1 = 0xDB; //PCA 模块 1 模式寄存器// 模块 1 对应P1.4/CEX1/PCA1/PWM1
sfr CL sfr CH sfr CCAP0L sfr CCAP0H sfr CCAP1L sfr CCAP1H = 0xE9; //PCA 定时寄存器低位
= 0xF9; //PCA 定时寄存器高位
= 0xEA; //PCA 模块0 的
= 0xFA; //PCA 模块0 的
= 0xEB; //PCA 模块1 的
= 0xFB; //PCA 模块1 的
捕获寄存器
捕获寄存器
捕获寄存器
捕获寄存器
低位
高位
低位
高位
sfr PCA_PWM0 = 0xF2; //PCA PWM 模式辅助寄存器0 sfr PCA_PWM1 = 0xF3; //PCA PWM 模式辅助寄存器1
sbit CF sbit CR sbit CCF1 sbit CCF0 = 0xDF;
= 0xDE;
= 0xD9;
= 0xD8;
//PCA 计数溢出标志位
//PCA 计数器运行控制位
//PCA 模块1 中断标志
//PCA 模块0 中断标志
//* CCAPOH = CCAPOL = 0XC0; //模块0 输出//* CCAPOH = CCAPOL = 0X80; //模块0 输出//* CCAPOH = CCAPOL = 0X40; //模块0 输出void PWM_clock
void PWM_start
/*****************************************************************************设置PWM 时钟信号来源函数
参数：Clock
0: 系统时钟/12<即12 分频>;
1：系统时钟/2<即2 分频>;
2：定时器0 的溢出脉冲;
3: ECI/P1.2<或者P4. 1>脚输入的外部时钟;
4：系统时钟<即不分频> ;
5：系统时钟/4<即4 分频>;
6：系统时钟/6<即6 分频>;
7：系统时钟/8<即8 分频>;
/*****************************************************************************/ void PWM_Clock
{
if
AUXR |= 0x80;//定时器0 时钟为Fosc,即1T
TMOD|=0x02; //8 位自动重装载
TH0=0xe1;
//TR0=1;
}
CMOD |=
//CMOD=0x84;
CL = 0;
CH = 0;
}
void PWM_Start
{
CCAP0L = 0XFF-
CCAP0H = 0XFF-
CCAP1L = 0XFF-
CCAP1H = 0XFF-
if
CCAPM0 = 0X42; //模块0 设置为8 位PWM 输出,无中断
else if
CCAPM1 = 0X42; //模块1 设置为8 位PWM 输出,无中断
else if
CCAPM0 = CCAPM1 = 0X42; //模块0 和1 设置为8 位PWM 输出,无中断CR=1; //PCA 计数器开始计数
}
void main<>
{
U8 keycode=0;
U8 keycode1=0;
PWM_Clock<2>; // PCA/PWM 时钟源为定时器0 的溢出
PWM_Start<0,20,0>;// 模块0,设置为PWM 输出,无中断,初始占空因素为25% while<1>
{
if
{
while
EA=0;
TR0=1;
TH0=table[keycode];
keycode++;
if
keycode=0;
}
DelayMs<100>;
if
{
while
TR0=1;
EA=0;
TH0=table1[keycode1];
keycode1++;
if
keycode1=0;
}
DelayMs<100>;
if
{
while
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
TH0=0xD1;
}
}
}
void timer<> interrupt 1
{
++timer0；
if
{
++j;
timer0=0;
}
if
{
j=0;
TR0=0;
}
}
#include
#include
#define U8 unsigned char
#define U16 unsigned int
sbit DIR=P1^5;
sbit key1=P3^0;
sbit key2=P3^1;
sbit key3=P3^2;
sbit key4=P3^3;
U16 i=0;
U8 keycode=0;
U8 table[4]={0xea,0xf7,0xfa,0xfe}; // 调频
void DelayMs
void PWM_clock
void PWM_start
////////////////////// 延时子程序/////////////////////////////
void DelayMs
U16 i;
while
{
for;
}
}
////////////////////主函数入口////////////////////////////
sfr AUXR sfr CCON sfr CMOD sfr CCAPM0 = 0X8E;
= 0xD8; //PCA 控制寄存器
= 0xD9; //PCA 模式寄存器
= 0xDA; //PCA 模块0 模式寄存器// 模块0 对应
P1.3/CEX0/PCA0/PWM0
sfr CCAPM1 = 0xDB; //PCA 模块 1 模式寄存器// 模块 1 对应P1.4/CEX1/PCA1/PWM1
sfr CL= 0xE9; //PCA 定时寄存器低位
sfr CH= 0xF9; //PCA 定时寄存器高位
sfr CCAP0L= 0xEA; //PCA 模块0 的捕获寄存器低位
sfr CCAP0H= 0xFA; //PCA 模块0 的捕获寄存器高位
sfr CCAP1L= 0xEB; //PCA 模块1 的捕获寄存器低位
sfr CCAP1H = 0xFB; //PCA 模块1 的捕获寄存器高位
sfr PCA_PWM0 = 0xF2; //PCA PWM 模式辅助寄存器0
sfr PCA_PWM1 = 0xF3; //PCA PWM 模式辅助寄存器1
sbit CF= 0xDF; //PCA 计数溢出标志位
sbit CR= 0xDE; //PCA 计数器运行控制位
sbit CCF1= 0xD9; //PCA 模块1 中断标志
sbit CCF0 sbit ECCF0 = 0xD8;
= 0xDA;
//PCA 模块0 中断标志
sbit ECF= 0xD9;
sbit PWM0 = 0xD8;
//* CCAPOH = CCAPOL = 0XC0; //模块0 输出占空因数为25% //* CCAPOH = CCAPOL = 0X80; //模块0 输出占空因数为50% //* CCAPOH = CCAPOL = 0X40; //模块0 输出占空因数为75% void PWM_clock
void PWM_start
void PWM_Clock
{
if
{
AUXR |= 0x80;//定时器0 时钟为Fosc,即1T
TMOD|=0x02; //8 位自动重装载
TH0=0xe1; //设定频率
}
CMOD |= 0x05;//
CL = 0;
CH = 0;
//EA=1;
}
void PWM_Start
{
CCAP0L = 0XFF-
CCAP0H = 0XFF-
CCAP1L = 0XFF-
CCAP1H = 0XFF-
if
CCAPM0 = 0X42; //模块0 设置为8 位PWM 输出,无中断
else if
CCAPM1 = 0X42; //模块1 设置为8 位PWM 输出,无中断
else if
CCAPM0 = CCAPM1 = 0X42; //模块0 和1 设置为8 位PWM 输出,无中断}
void main<>
{
PWM_Clock<2>;
PWM_Start<0,20,0>; TR0=0;
EA=1;
while<1>// PCA/PWM 时钟源为定时器0 的溢出
// 模块0,设置为PWM 输出,无中断,初始占空因素为25%
{
if
{
while
TR0=1;
CR=1;
i=0;
CH =0x9c;
}
if
// 0x38 200
步数
100
{
EA=0;
TR0=1;
CR=1;
while
TH0=table[keycode]; //调频
keycode++;
if
keycode=0;
}
if
{
while
DIR=0;
}
}
DelayMs<100>;
}
void PCA_isr<> interrupt 7
{
i=i+1;
CH=0x9c; // 0x9c 100 步数
// 0x37 200
CF=0;
if
{
CR=0;
i=0;
}
}
首先对各寄存器设定初值,选择工作模式,使PCA 计数频率为定时器0 的溢出率, 实现可调频率的PWM 输出.设定CCAP0H 和CCAP0L 与CL 和CH 的初值,当PCA 计数器的低位CL 从0xFF 递减到0x00 过程中,若值大于CCAP0L,则输出高电平, 否则为低电平,从而调节占空比.
采用定时器0 的八位自动装载,通过给TH0 赋初值,改变PWM 的输出频率,从而控制机电的转速.在同一细分的条件下,频率越大,转速越快.将各初值对应的频率制成数表,通过按键1、3 调用数表,选择对应的频率,从而实现步进机电的加减速.
步进机电的转向则是通过驱动器的DIR/CCW+<步进方向信号输入正端或者反向步进脉冲信号输入正端>和DIR/CCW- 〔步进方向信号输入负端或者反向步进脉冲信号输入负端〕来控制.
[程序一]
通过按键2 开启定时器0 的中断,在中断中对中断次数进行控制,实现PCA 的
计数功能,通过PCA 的计数值,控制步进机电的转角.在同一频率下,对不同细分进行操作.例如,在400 细分下,设置379 个脉冲使步进机电转一圈.在800 细分下,则设置2*379=758 个脉冲实现转一圈. 以此类推,所有的实验结果均满足之前的假设. [程序二]
通过按键1调用PCA 中断,通过设置CH0的初值,来改变PCA 的溢出率,在中断中记录PCA 的中断次数,从而进行对转角的调节.改变初值,来实现单步、多步的控制.通过按键2使机电进行4个不同频率的调速,频率的设置通过软件设定,变频的次数也可通过软件调节.通过按键3使机电的方向改变.
程序可在400~25000细分下进行机电的单步,多步控制.
在实验过程中,我们发现了一些数据与理论值有出入,故在此进行说明.
1.歩距角：理论值是1.8度/步,但是实际实验中单步进行时,与理论值有偏差.
2.令步进机电转一圈的准确度：这一现象取决于步进机电的歩距角、程序中按键
的响应时间、步进机电本身启动等因素.
通过本次课程设计,对步进机电的使用有了更深刻的了解.理清了PWM 输出频率与步进机电转速,驱动器细分与机电转角等的关系.实现了对步进机电的单步、多步、加速、减速、正转、反转的控制.通过自己编程,试验了不少种可能的方式, 保留了实用的方案,最终实现了对步进机电的控制.在找到最终可用方案之前,我们不仅要找出步进机电、编写的程序自身的规律,更要找出它们的内在联系.在这个过程中,我们不仅锻炼了自身读资料、整合知识和想法、编写程序的能力,更锻炼了团队协作的能力.
根据电子设计大赛的训练题目学习步进机电的控制.
1.57步进机电23HS6620 2.DM524 型细分型两相混合式步进机电驱动器 3.STC12C5A60S2 系列单片机 ] [程序一、二 [程序一、二]
通过计算机对单片机芯片的编程 ,将单片机与驱动器相连 ,从而实现对步进机电 的各种方式控制. 1.根据所期望的结果编写程序,并在实验仪器上调试和验证. 2.使用步近机电的工作原理与步进机电驱动器. 3.学习控制步进机电转角、速度、方向的实时软件设计 1.57步进机电23HS6620 2.DM524型细分型两相混合式步进机电驱动器,采用直流18~50V 供电,适合驱 动电压24V~50V, 电流小于4.0V,外径42~86毫米的两相混合式步进机电.此驱 动器采用交流伺服驱动器的电流环进行细分控制, 机电的转矩波动很小,低速 运行很平稳,几乎没有振动和噪音.高速时力矩也大大高于其它二相驱动器, 定位精度高.广泛合用于雕刻机、数控机床、包装机械等分辩率要求较高的设 备上. 输入电流 输出电流 湿 气 重 小于4安培 1.0A ~4.2A 功耗： 80W ； 内部保险： 6A 工作温度-10~45℃； 存放温度-40℃~70℃ 不能结露,不能有水珠 禁止有可燃气体和导电灰尘 200克 〔1〕平均电流控制,两相正弦电流驱动输出〔2〕直流24~50V 供电 〔3〕光电隔离信号输入/输出〔4〕有过压、欠压、过流、相间短路保护功能 〔5〕十五档细分和自动半流功能 〔6〕八档输出相电流设置 〔7〕具有脱机命令输人端子 〔8〕高启动转速 〔9〕高速力矩大 〔10〕机电的扭矩与它的转速有关,而与机电每转的步数无关 控制信号定义 PLS/CW+ ： PLS/CW-： DIR/CCW+： DIR/CCW-： 步进脉冲信号输入正端或者正向步进脉冲信号输入正端 步进脉冲信号输入负端或者正向步进脉冲信号输入负端 步进方向信号输入正端或者反向步进脉冲信号输入正 端 步进方向信号输入负端或者反向步进脉冲信号输入负端 ENA+： 脱机使能复位信号输入正端 ENA- ： 脱机使能复位信号输入负端 输入电压 直流18~50V 输入 耗 度 度 体 量 功 温
基于TSC87C51的步进电机细分控制电路的设计 摘要:本文通过合理选择步进电机相绕组细分电流波形,提出并介绍了基于TSC87C51单片机控制的步进电机恒流均匀细分驱动方案及实现技术。 关键词:恒转矩斩波恒流均匀细分驱动电路 1、引言 步进电机是一种将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置,它输出的角位移与输入的脉冲数成正比,转速与脉冲频率成正比,是一种输出与输入脉冲对应的增量驱动元件。该元件具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点,已经在当今工业上得到广泛的应用。但其步矩角较大,一般为1．5°～3°,满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求。实现细分驱动是减小步距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一种行之有效的方法。 本文在选择了合理的电流波形的基础上,提出了基于TSC87C51单片机控制的恒流细分驱动方案,其运行功耗小,可靠性高,通用性好,具有很强的实用性。 2、硬件设计要求及原理 2.1 设计要求 （1）供电电源:10V～40VDC容量0.03KV A。（2）输出电流:共分0.9A、1.2A、1.5A、1.8A、2.1A、2.4A、2.7A、3.0A8档可选,以配合不同电机使用。（3）驱动方式:恒相流PWM控制。（4）细分选择:整步、半步、4细分、8细分、16细分、32细分、64细分的七种细分模式可选。（5）自动半电流:若上位机在半秒中内没有发出步进脉冲,驱动器自动进入节电的半电流运行模式。 2.2 电气接口要求 2.2.1 输入信号 脉冲信号输入:脉冲信号,5mA～12mA,高电平+5V电平,脉冲信号,最高频率为70KHz。方向信号输入:高、低电平,5mA～12mA,高电平+5V。脱机信号输入:高、低电平,5mA～12mA,高电平+5V。公共端输入:+5V电源。 2.2.2 输出信号 两相步进电机绕组接口:绕组A接:A+,A-;绕组B接:B+,B-。 2.3 硬件设计原理 系统采用TSC87C51单片机接收命令,并将输入命令进行综合处理,控制二相步进电机正反转、运行速度、单次运行线位移、以及启停等的控制;既可由键盘输入,也可通过与上位机的串行通信口由上位机设置。单片机主要功能是输出EEPROM中存储的细分电流控制信号进行D／A转换。根据转换精度的要求,本控制系统选用的是8位双通道的TCL7528转换器。 单片机接收的信号有上位机的命令信号、手动输入细分模式编码信号。输出信号有电流细分控制信号,步进电机运行控制信号。细分模式编码由拨码开关S1的1,2,3开关人工设定,共有8种细分模式可选,单片机P1口为细分模式编码输入I/O口。上位机的命令信号由单片机的中断INT0、INT1和P3.4接收。其中INT0与脉冲信号对应,INT1与方向信号对应,P3.4与脱机信号对应。单片机P0口输出8位数据是与细分电流相对应的。P0口8位数据输出给D/A转换器TLC7528数据输入端,对工作电流进行分割,以控制每级细分电流大小。 步进电机的运行控制信号由单片机P2口输出。命令信号输入电路由S2接线端子,光电耦合器、信号整形电路等组成。上位机命令信号由S2接线端输入,S2
STC12内部PWM使用方法解析首先说一下PWM是一个什么样的东西，PWM的中文名字叫做“脉宽调制”，也就是说呢，我们的电路有两种状态，通或者不通，我们用单片机控制输出高电平低电平从而控制电路的通断来达到我们想要的某种模拟电路特有的效果的一种技术。我们举个例子，比如说我们的直流电机直接接在五伏的电源上，要么全速运转，要么不转。那我们怎样实现调速呢？我们可以通过单片机来控制这个电路，让电机电路通一段时间断一段时间。比如说通一秒断一秒，那么电机的速度就会比全速运转时候低，不断改变这个通断之间的间隔时间，我们就可以达到一种调速的效果。下面呢，我们就切入正题。 STC12C5A60S2这款单片机（下面说成12系列单片机），与89系列的单片机相比，它的内部增加了独立的PCA（计数器阵列，说简单点就是好几个计数器）或者说PWM模块，通过配置相关的特殊功能寄存器，我们可以实现一些额外的功能，比如说计时器，高脉冲输出，PWM输出等，如果我们用这种方法来实现PWM功能，要比用定时器加中断组合那种方法简单很多。大家可能都看过那个技术文档，但是不得不说它的技术文档写的真是让人不敢恭维。经过查阅资料，还有逛论坛，我大致了解了PCA模块，它到底是什么样一个东西，应当怎样用等。下面我把相关的内容分享给大家，与大家交流一下。如果有什么不对的地方，大家可以评论里边指出来，一定虚心思考。 我们看官方对PCA模块的介绍： 对于图片里边提到的定时器的概念，大家已经非常熟悉了，而“捕获/比较器”，这个东西对我们来说可能比较生疏，其实通俗的说呢，在PWM功能里边，模块0与模块1里边的捕获比较器，就是一个比较大小的硬件装置。假如有一个固定的值装在模块0的特殊功能寄存器里边，有一个外部来的外来值与它里边装的那个值不停的进行比较大小这种操作，如果外来的值比较小，那么这个比较大小的装置就会输出0，反之输出1。(至于捕获模式，我们暂时用不到，他们其实是一个可以检测到相应引脚高低电平变化的硬件装置，我们知道，引脚拉高拉低并不是一下子就完成的，无论拉高或拉低，都有一定的上升或下降沿，捕获其实捕获的就是这种上升下降沿，一旦捕获到，可以触发相应的中断，这些都由软件决定。)那么此时根据这些硬件的特性，再结合PWM的特点，我们就可以形成如下的产生PWM的思路：对于比较器模块，我们先给其装载一个值，在它的外部还存在一个值，这个值可以根据一定的时钟自加，当外来值小于内部装载的值的时候，输出0，反而输出1。01呢，又能转化为电平。我们接下来看官方给的介绍图：
单片机驱动步进电机 将发给电机的脉冲，用计数器通道计数，到最后通过CPU停发脉冲就是了2008年12月11日 摘要：本设计首先介绍了STC89C51单片机，L297和L298N驱动电路及步进电机的基本原理与功能；其次,设计步进电机实现起停、转向、速度、位置变化的控制方案；再次，在这些器件功能与特点的基础上，拟出设计思路，构建系统的总体框架；最后利用PROTEL软件绘出电路图，同时写出设计系统的运行流程和相关程序整个系统通过写入单片机中的程序分配好控制字的存储单元以及相应的内存地址赋值；启动系统后，从单片机的I/O口输出控制脉冲，经过L297、L298N驱动电路对脉冲进行处理，输出能直接控制步进电机的脉冲信号在此基础上，重新分配I/O资源，同时增加驱动芯片L297、L298N的个数，在负载能力范围允许内，就能实现多台步进电机独立起停、转向、速度、位置变化的控制 关键字：STC89C51单片机；L297; L298N; 步进电机 Design of the MCU to Realizes the Control of Many Stepping Motors Abstract：The paper firstly introduces basic principles and functions of STC89C51 MCU, L297 L298 N drive circuits and stepping motor, secondly designs the control plan of stepping motor to realize starting and stopping, turning around, speeding, and position changes, thirdly produces the thought of design and builds the frame of system based on the principles and functions of these components, lastly designs circuit diagram in PROTEL and lists the operating process of design system and related programs. The whole system distributes saved units and composes values accord to corresponding memory addresses through the programs written in MCU. After starting the system, I/O interface of MCU outputs control pulses, which are handled by L297 and L298N drive circuits, then outputs pulse signals which can directly control stepping motors. In this foundation, the MCU redistributes the I/O resources and adds up the number of drive chips of L297 and L298N, in the meantime the design can realize many stepping motors’independent starting and stopping, turning around, speeding, and position changes in the load''s capability. Keywords：STC89C51MCU；L297；L298N；stepping motor 前言 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移的控制电机目前，数字技术、计算机技术和永磁材料的迅速发展，推动了步进电机的发展本设计针对目前各个领域对自动化的需要，采用STC89C51单片机与L297，L298N驱动芯片驱动多台步进电机同时独立工作，将它应用于各种复杂的控制领域，能使许多半自动控制的系统完全成为真正的全自动，特别是用在机器人等领域，能极大的提高生产力和降低劳动强度由于步进电机具有快速启动、精确步进和定位等特点，因而在数控机床，绘图仪，打印机以及光学仪器中得到广泛的应用 STC89C51单片机的特点
基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计 本文将介绍基于STC单片机的无刷直流电机控制系统的设计。无刷直 流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在工业自动化、家用电 器等领域得到广泛应用。本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。 一、硬件设计 1.主控芯片：STC12C5A60S2单片机 STC12C5A60S2是一款高性能8位单片机，具有强大的计算能力和丰富的外设资源。它具有多个定时器/计数器、多路ADC、UART等功能模块，适合于各种应用场合。在本设计中，该芯片作为主控芯片，负 责实现对无刷直流电机的速度和转向控制。 2.驱动模块：L298N L298N是一款双全桥驱动芯片，可实现对直流电机或步进电机的驱动。它具有较高的输出功率和较低的内部电阻，适合于需要大功率输出的 应用场合。在本设计中，L298N作为无刷直流电机驱动模块，负责将 主控芯片输出的PWM信号转化为电机驱动信号。
3.无刷直流电机 无刷直流电机具有高效率、低噪音、长寿命等优点，在各种应用场合得到广泛应用。在本设计中，选择了一款12V、2000rpm的无刷直流电机，作为实验对象。 4.其他元件 除上述元件外，还需要使用一些电容、电阻、二极管等元件，以及连接线、面包板等辅助材料。 二、软件设计 1.系统框图 本设计采用了STC12C5A60S2单片机，通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。系统框图如下所示： 2.程序流程 (1) 初始化各个模块：包括IO口初始化、定时器/计数器初始化等。
(2) 设置PWM占空比：通过改变PWM占空比来实现对电机的速度控制。 (3) 改变输出口状态：根据需要改变输出口状态，实现正反转控制。 (4) 延时：为了保证电机能够正常工作，需要进行适当的延时操作。 (5) 循环执行上述步骤：不断地改变PWM占空比和输出口状态，以实现对电机的控制。 三、实验结果 本设计的实验结果表明，采用STC单片机控制无刷直流电机，可以实现精确的速度和转向控制。通过改变PWM占空比和输出口状态，可以控制电机的转速和方向。在不同负载下，电机都能够正常工作，并且具有较高的效率和较低的噪音。 四、结论 本文介绍了基于STC单片机无刷直流电机控制系统的设计。通过PWM控制器实现了对无刷直流电机的速度和转向控制。该系统具有简单、稳定、可靠等优点，在工业自动化、家用电器等领域具有广泛应用前景。
IAP15W4K58S4单片机利用PWM脉冲控制4个步进电机的 编程方法 最近购入一块IAP15W4K58S4（图1）的STC单片机的最小系统，然后用它控制步进电机，步进电机驱动器为基于TB6600的MicroStep Driver（图2）驱动器。为了能控制该驱动器，利用现有的单片机系统控制驱动器。连接电路原理图如图3所示，图中Vcc=5V. 图1 IAP15W4K58S4单片机最小系统 图2 步进电机驱动器 使IAP15W4K58S4单片机能够控制步进电机，首先需要产生PWM脉冲，本例子产生频率为1KHz，占空比为50%的脉冲，P2.1、P2.2、P2.3、P3.7口输出4路PWM脉冲。 生产PWM脉冲，单片机涉及到的寄存器（不考虑PWM中断）有P_SW2（端口配置寄存器）、PWMCFG（PWM配置寄存器，初始电平高低）、PWMCKS（PWM时钟选择寄存器）、由PWMCH（高7位）和PWMCL（低8位）组成的15位PWM计数器、由PWM n T1H、
PWM n T1L和PWM n T2H、PWM n T2L组成的PWM脉冲翻转计数器（其中PWM n T1H、PWM n T1L组成第一次翻转15位计数器，其中PWM n T2H、PWM n T2L组成第二次翻转15位计数器，n取值范围为2、3、4、5、6、7）、PWM n CR（PWM n的控制寄存器，设置输出管脚选择和中断使能控制，n取值范围为2、3、4、5、6、7）和PWMCR（PWM控制寄存器，用于开启各个端口和PWM模块开关，该寄存器最后设置）。由于生成PWM，需将I/O 口配置为准双向口或强推挽模式，所以还需配置P m M0和P m M1寄存器，m取值范围为0~3。 以上寄存器各个位配置可参考该单片机的数据手册，本项目的例程参考STC官方例程基础进行修改，如后文所述。 IAP15W4K58S4单片机的特殊功能寄存器区中要使用扩展的特殊功能寄存器需要配置P_SW2的bit7位，将其（bit7）置1。凡是涉及使用扩展的特殊功能寄存器（如下图4）都需将P_SW2的bit7位置1。 主时钟：MCLK，主时钟可以是内容R/C时钟，也可以是外部输入的时钟或者外部晶体振荡产生的时钟。 系统时钟：SysCLK，系统时钟是指对主时钟进行分频后供给CPU、串行口、定时器的时基工作时钟。 STC系列中STC15W4K32S4是将系统时钟对外分频输出。 图3 步进电机控制接线图
pwm波控制电机原理 PWM波是一种矩形脉冲，它通过快速的电平转变来控制电机的速 度和方向。这种控制方式在现代电子设备中被广泛运用，从机器人到 手机，PWM波都被用来控制电机。 下面，我们将分步骤阐述PWM波是如何控制电机的： 第一步：了解PWM波的工作原理 PWM（脉冲宽度调制）波是一种由脉冲和电平组成的电信号，它 通过改变脉冲的宽度来改变信号的平均值。在PWM波中，脉冲的宽度 往往是一个固定的时间段内的变化。 电机控制就是通过PWM波来改变电源电压的有效值，从而改变电 机的速度和方向。在PWM波中，脉冲的宽度越大，电机转速就越快； 脉冲的宽度越窄，电机转速就越慢或反转。 第二步：PWM波与电机的连接方式 要控制电机，PWM波必须与电机连接。电机通常由电源输入、地 线和一个控制信号引脚组成，该引脚接收PWM信号来改变电机的速度 和方向。 通常，PWM信号被施加到电机的控制信号引脚上，并被电机的内 部控制系统接受。这个系统将PWM信号转换为电机所需的电压和电流，从而控制电机的速度和方向。 第三步：编写PWM控制电机的代码 在编写控制电机的代码时，我们需要使用控制单板或微控制器。 在这里，我们将使用Arduino控制板（或一个类似的开发板）来控制 电机。 示例代码： void setup() { pinMode(motorPin, OUTPUT); } void loop() {
int pwmValue = analogRead(pwmPin); // 读取PWM信号 analogWrite(motorPin, pwmValue/4); // 控制电机转速} 这个代码接受PWM信号，并使用analogWrite函数将PWM信号转换为电机所需的电压和电流，从而控制电机的转速和方向。 第四步：测试电机控制 最后，我们将测试电机是否被正确地控制。我们可以使用示波器来检查PWM波是否正确地与电机连接，并测量电机的转速和方向。如果电机没有按预期工作，我们可以通过调整PWM信号的频率、幅度和占空比来调整控制。 总之，使用PWM波控制电机是一种流行的、简单的方式。通过正确连接电机和编写代码，我们可以控制电机的速度和方向，让我们的机器人或设备工作得更流畅和可靠。
步进电机PWM调速原理 概述 步进电机是一种常见的电动机类型，它能够将电能转化为机械转动。在许多应用中，需要对步进电机进行调速以满足不同的需求。在本文中，我们将探讨步进电机PWM 调速原理及其工作原理。 什么是步进电机PWM调速 PWM（Pulse Width Modulation）调速是一种常用的电路调速技术，通过调节电源 电压的占空比，控制驱动电机的平均功率，进而改变电机的转速。 步进电机工作原理 步进电机是一种离散运动的电机，它通过不同相位电流的切换，使得电机转子按一定角度步进。步进电机由定子和转子组成，定子上有若干组线圈。 步进电机驱动电路 步进电机驱动电路主要由大功率开关管和弱驱动电路组成。在驱动电路中，PWM调 速是常见的一种方法。 电压调整方式 步进电机的速度与输入电压成正比，因此通过调整输入电压的大小，可以实现步进电机的调速。在步进电机驱动电路中，常用的方法是通过调整驱动电源的电压来控制步进电机的转速。 PWM调速原则 PWM调速原则是通过改变电源电压的占空比来改变步进电机的转速。占空比是指一 个周期内，高电平的时间与周期的比值。占空比越小，平均输出电压也越小，电机转速也越慢。
步进电机PWM调速的实现步骤 步进电机PWM调速的实现步骤如下： 1.设定目标转速 2.根据目标转速计算占空比 3.设置PWM调速电路 4.运行步进电机 步进电机PWM调速的优缺点 步进电机PWM调速具有以下优点： •调速范围广：PWM调速可以实现步进电机在较宽范围内的调速，满足不同应用需求。 •响应速度快：PWM调速可以快速调节电机速度，满足实时性要求。 •控制精度高：由于PWM调速可以实现电机转速的精确控制，因此可以实现高精度的转速控制。 步进电机PWM调速的缺点包括： - 电路复杂：步进电机PWM调速需要专门的电路设计和控制，相对于简单的电压调整方式，电路复杂度较高。 - 对电机有一定要求：步进电机PWM调速对步进电机的特性参数有一定要求，不同的电机可能需要不同的调速电路。 总结 步进电机PWM调速原理是通过调节电源电压的占空比，控制步进电机的转速。PWM 调速可以实现步进电机在较宽范围内的调速，具有快速响应速度和高控制精度的优点。但是步进电机PWM调速的电路复杂度较高，并且对电机的特性参数要求较高。
单片机控制电机的方式 单片机作为嵌入式系统的核心，广泛应用于各种控制领域。其中，单 片机控制电机是一个重要的应用领域。本文将介绍单片机控制电机的 方式，包括直流电机、步进电机、伺服电机三个方面。 一、直流电机控制 1.1 单极性控制 单极性控制是最简单的直流电机控制方式，它的电源和直流电机连接 在一起，通过改变电源正负极之间的电压大小和方向来改变直流电机 的转速和转向。 1.2 双极性控制 双极性控制是一种更加高级的直流电机控制方式，它可以使直流电机 实现正反转和调速。 1.3 PWM控制 PWM控制是一种数字控制方式，它可以调节电源电压的有效值，从而改变直流电机的转速和转向。PWM控制的理论基础是调制原理，通过改变PWM波的占空比来改变电机的输出功率，从而实现电机的调速和正反转。 二、步进电机控制 步进电机是一种特殊的电机，它的转动是以步进的形式进行的，每一 步的功率相等，稳定性和精度较高，被广泛应用于各种需要精密控制 的领域。步进电机的控制方式有以下几种：
2.1 单相双极控制 单相双极控制是最简单的步进电机控制方式，它可以使步进电机实现一定程度的正反转和调速，但是功率低，精度不高，适用于一些比较简单的应用场合。 2.2 双相驱动控制 双相驱动控制是一种更加高级的步进电机控制方式，它分为单向驱动和双向驱动。双向驱动比单向驱动更加灵活，可以实现更加复杂的控制功能。 2.3 微步驱动控制 微步驱动控制是一种针对步进电机控制的高级技术，通过改变步进电机的每一步数来实现更加精确的控制。目前，微步驱动控制已经被广泛应用于各种需要高精度控制的领域。 三、伺服电机控制 伺服电机是一种在工业自动化中经常使用的电机，它具有速度反馈、位置反馈和转矩反馈等功能，可以实现高效、高精度的控制。伺服电机的控制方式有以下几种： 3.1 位置控制 位置控制是一种使用最为广泛的伺服电机控制方式，它通过电机位置传感器反馈电机当前位置信息，从而实现定位和精确位置控制。 3.2 速度控制
STC12内部PWM使用方法解析 STC12系列单片机是深圳市袋鼠电子股份有限公司出品的一款高性价 比的51单片机系列产品。STC12单片机内部集成了丰富的外设，包括多 个定时器/计数器、串口通信接口、ADC（模数转换器）和PWM（脉冲宽度 调制）输出等功能。本篇文章将着重介绍STC12单片机的内部PWM模块的 使用方法。 PWM是一种通过改变脉冲信号的占空比来控制电机、LED等器件的工 作状态的技术。在STC12单片机中，可以通过硬件PWM或软件PWM的方式 来实现对外设的控制。硬件PWM是由单片机内部的PWM模块自动产生的脉 冲信号，不需要单片机的软件干预；而软件PWM是通过软件编程来实现对IO口的高低电平切换，从而模拟出脉冲信号。下文将详细介绍STC12单 片机的内部PWM模块的使用方法。 1. 定时器/计数器的选择：STC12单片机中有多个定时器/计数器模 块可供选择，例如Timer0、Timer1、Timer2等。这些定时器/计数器模块 可用于产生PWM信号的时钟源。一般情况下，Timer2是最常用的选择， 因为它可以独立设置工作模式，而不会干扰其他外设的工作。 2.PWM的工作模式选择：STC12单片机的PWM模块提供了多种工作模 式选择，如16位定时器模式、8位定时器模式、PCA脉冲宽度调制模式等。在选择工作模式时，需要考虑到要控制的外设的需求，并根据外设的工作 要求选择合适的PWM输出模式。 3.PWM的占空比设置：PWM的占空比是指PWM信号中高电平的时间占 整个周期的比例。在STC12单片机中，可以通过读写PWM模块相应的寄存 器来设置占空比。具体设置方法可参考STC12的相关资料或数据手册。
步进电机pwm控制的基本原理 引言： 步进电机是现今广泛应用于电子领域的电动机之一，这种电机以具有 精确定位和高精度的控制特点而受到广泛的关注。其中，其的驱动方 式采用PWM技术来控制电机的磁场产生，从而实现电机的旋转。那么，本篇文章将要讲述步进电机控制的基本原理，希望对广大读者有所帮助。 一、步进电机的分类 1.1、断续运转步进电机 断续运转步进电机顾名思义，是指在控制过程中通过施加交流驱动所 产生的多相电流来使电机进行断续运转，从而实现电机的旋转运动。 它是通过调整DC-AC逆变器的输出进而调整PWM波形的周期和占空比，从而控制电机的转动角度。这种步进电机的特点是运动速度低， 但是定位精度高且驱动控制简单。 1.2、连续运转步进电机 与断续运转步进电机不同的是，连续运转步进电机是在直流电源的持
续作用下，以斩波器技术产生的单一脉冲驱动信号来实现步进电机的 旋转。它是通过调节斩波器输出的短脉冲宽度和高电平的时间来实现 电机的转角控制。而此种步进电机，其特点为可以实现高速运动，但 定位精度有一定的影响。 二、步进电机PWM控制的原理 PWM技术是指通过产生一定周期和占空比的矩形脉冲信号驱动电机运转。一般而言，PWM控制信号器是由一个微控制器或者FPGA所实现，同时在控制过程中，通过计算器或定时器来产生对应的PWM信号。而在步进电机的PWM控制中，不仅要产生PWM信号，同时还需要确定 步进电机所需要的逆变器输出频率以及信号的占空比。 在PWM技术控制中，占空比是通过改变PWM信号的高电平和低电平 时间比例来实现的。此时所产生的信号是具有脉冲宽度和周期相等的 矩形脉冲信号。在步进电机PWM控制中，其占空比的变化范围一般在0%至100%之间，且周期一般要设置相对较短的时间间隔，这样可以 有效的减少瞬间震荡。 三、步进电机PWM控制的实现 在实现步进电机PWM控制时，我们需要考虑多个的因素。由于步进电机的PWM控制过程涉及到多个器件之间的配合工作，因此其实现过程略显复杂。其一般的实现步骤如下：
单片机PWM技术在电机控制中的应用 简介： 单片机是一种集成了微处理器、内存、输入/输出接口以及其他功能的集成电路，广泛应用于电子产品中。PWM（脉冲宽度调制）技术是 一种通过改变信号脉冲的宽度来控制电平平均值的方法，常用于电机 控制中。本文将探讨单片机PWM技术在电机控制中的应用。 1. 单片机PWM技术的原理及特点 PWM技术通过改变一个周期内信号脉冲的宽度与周期的占空比来 达到控制信号电平的目的。由于其特殊的脉宽调制方式，PWM技术在 电机控制中有着广泛的应用。单片机PWM技术的主要特点包括以下几点： 1.1 精确控制：单片机可以通过调整脉冲的宽度和周期来精确控 制输出信号的电平，从而实现对电机的精确控制。 1.2 占空比可调：通过改变脉冲的宽度与周期的占空比，可以灵 活地调节输出信号的占空比，从而控制电机的转速和功率。 1.3 高效能量利用：PWM技术通过不间断地调整输出信号的电平，可以实现对电机功率的高效利用，降低能耗。 2. 单片机PWM技术在电机控制中的应用案例 2.1 直流电机控制
直流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各种场合。单片机PWM技术可以通过改变输出信号的占空比来调节直流电机的转速和方向。例如，可以使用单片机的PWM功能控制电机的驱动电压，从而实现对电机的速度调节。 2.2 步进电机控制 步进电机是一种精密控制电机，常用于需要高精度定位的设备中。 单片机PWM技术可以通过改变输出信号的脉冲频率和占空比来控制步进电机的每一步运动。例如，可以使用单片机的PWM功能控制电机驱动电流的大小和方向，实现对步进电机的精准控制。 2.3 交流电机控制 交流电机是一种常见的电机类型，广泛应用于各种家用电器中。单 片机PWM技术可以通过改变输出信号的频率和占空比来模拟交流电平，从而实现对交流电机的控制。例如，可以使用单片机的PWM功能控制交流电机的转速和运行方向。 3. 单片机PWM技术在电机控制中的优势 单片机PWM技术在电机控制中具有以下优势： 3.1 精确控制：单片机PWM技术可以实现对电机的精确控制， 满足不同应用场景的需求。 3.2 功耗低：PWM技术通过高效地利用能量，可以降低电机的功耗，提高系统的能效。
PWM及步进电机-图文 步进电机： 步进电机控制系统设计 一、任务和目的 利用PC机和实验箱设计并实现给定步进电机的控制进一步掌握微机硬件和软件综合设计方法。二、内容和要求1．基本要求 控制步进电机转动，要求转速1步/秒基于实验箱，设计并实现接口和驱动电路用汇编语言编制程序2．提高要求 （1）改善步进电机的控制性能，控制步进电机转/停；正转/反转；改变转速（至少3档）；单步。 （2）改善人机接口三、实验报告要求（1）实验目的和内容（2）总体设计 （3）硬件设计：原理图（接线图）及简要说明（4）程序框图和清单（5）实验结果和体会 附：步进电机控制波形及参考驱动电路 ABBCCDDAAB C步进电机引脚：12345地ACBDD 一个周期（4拍） 步进电机控制系统设计 一、四相步进电机工作原理
步进电机是机电一体化的关键部件之一，被广泛应用于需要精确定位、同步、行程控制等场合。 本设计所采用的是国产20BY-0型步进电机，它使用+5V直流电源， 步距角为18度。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为 二相激磁方式，电机示意图和各线圈通电顺序如图1和表4.1所示： A1001 图1步进电机原理图 表1 B1100 C0110 D0011 相顺序0123 相顺序从0到1称为一步，电机轴将转过18度，01234则称为通电 一周，转轴将转过72度，若循环进行这种通电一周的操作，电机便连续 的转动起来，而进行相反的通电顺序如4321将使电机同速反转。通电一 周的周期越短，即驱动频率越高，则电机转速越快，但步进电机的转速也 不可能太快，因为它每走一步需要一定的时间，若信号频率过高，可能导 致电机失步，甚至只在原步颤动。二、总体设计 （1）8253定时控制步进速度 （2）8255输出控制脉冲，再经75452驱动电机。 （3）系统运行时，首先显示主菜单，选择子菜单（设置参数）或控 制工作，或返回
PWM型变频器的基本控制方式 通用的PWM型变频器是一种交—直—交变频，通过整流器将工频交流电整流成直流电，经过中间环节再由逆变器将直流电逆变成频率可调的交流电，供给交流负载。异步电动机调速时，供电电源不但频率可变，而且电压大小也必须能随频率变化，即保持压频比基本恒定。 PWM型变频器一般采用电压型逆变器。根据供给逆变器的直流电压是可变的还是恒定的，变频器可分成两种基本控制方式。 (1)变幅PWM型变频器这是一种对变频器输出电压和频率分别进行调节的控制方式，其基本电路如图3-3所示。中间环节是滤波电容器。 图2-3 变幅PWM型变频器 晶闸管整流器用来调压，与一般晶闸管调压系统一样，采用相位控制，通过改变触发脉冲的延迟角α来获得与逆变器输出频率相对应的不同大小的直流电压。逆变器只作输出频率控制，它一般是由6个开关器件组成，按脉冲调制方式进行控制。 图3-4所示是另一种直流电压可调的PWM变频电路。它采用二极管不可控整流桥，把三相交流电变换为恒定的直流电。分立斩波器电路，来改变输出直流电压的大小，通过逆变器输出三相交流电。 图2-4 利用斩波器的变频电路图 以上两种调压式变频电路，都需要两极可控功率级，相比较，采用晶闸管整流桥可以获得更大功率的直流电，由于可控整流桥采用相位控制，输入功率因数将随输出直流电压的减小而降低；而斩波式调压，输入功率变流级采用的是二级管整流桥，所以输入端有很高的功率因数，代价是多了一个斩波器。另外，就动态响应的快速性来说后者比前者好。 (2)恒幅PWM型变频器
恒幅脉宽调制PWM式变频电路如图3.3所示，它由二极管整流桥，滤波电容和逆变器组成。逆变器的输入为恒定不变的直流电压，通过调节逆变器的脉冲宽度和输出交流电压的频率，既实现调压又实现调频，变频变压都是由逆变器承担。此系统是目前使用较普遍的一种变频系统，其主电路简单，只要配上简单的控制电路即可。它具有下列主要优点： 1）简化了主电路和控制电路的结构。由二极管整流器对逆变器提供恒定的直流电压。在PWM逆变器内，在变频的同时控制其输出电压。系统只有一个控制功率级，从而使装置的体积小，重量轻，造价低，可靠性好。 2）由二极管整流器代替晶闸管整流器，提高了装置的功率因数。 3）改善系统的动态性能。PWM型逆变器的输出功率和电压，都在逆变器内控制和调节。因此，调节速度快，调节过程中频率和电压配合好，系统动态性能好。 4）对负载有较好的供电波形。PWM型逆变器的输出电压和电流波形接近正弦波，从而解决了由于以矩形波供电引起的电动机发热和转矩降低问题，改善了电动机运行性能。 图2-5 PWM型逆变器 但PWM型逆变器也有如下缺点： 1）在调制频率和输出频率之比固定的情况下，特别是在低频时，高次谐波影响较大，因而电动机的转矩脉动和噪声都较大。 2）在调制频率和输出频率之比作有级变化的情况下，往往使控制电路比较复杂。 3）器件的工作频率与调制频率有关。有些器件的开关损耗和换相电路损耗较大，而且需要采用导通和关断时间短的高速开关器件。 2.2.2 PWM型逆变器的基本工作原理
控制科学与工程综合技术实验项目设计说明书 项目：电机转速控制系统 姓名： 学号： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx系 xxxx年xx月xx日
1 概述（系统基本功能描述） 本项目主要介绍一种单片机实现直流电机闭环转速控制系统，该项目可以根据用户设定电机的转速，然后由单片机控制电机的转速在设定的范围内。该项目分为上位机的软件实现和下位机的软硬件实现，在上位机上可以设定电机的转速和PID控制中的参数，下位机实现控制电机转速为设定值。 2 总体设计 本系统以STC12C5A16S2单片机为核心，进行PWM斩波控制，以实现普通直流电机按设定速度运行。其中利用光电开关检测普通直流电机的转速，通过信号放大和滤波电路，输出到单片机闭环系统对信号进行处理，达到上位机对直流电机设置的速度，并实时显示电机转速。 2.1 系统功能及技术指标（分类细化系统功能和技术指标） 此单片机的直流闭环调速控制系统需要具有以下功能： 1.上位机与单片机进行串口通信； 2.通过上位机对直流电机的参数（速度）和控制参数（比例系数、积分系数、微分系数）设置； 3.下位机能够产生直流信号驱动直流电动机； 4.下位机实现对直流电机的速度控制； 5.检测电路对直流电机的转速检测； 6.实时在上位机显示直流电机的转速。 2.2 系统构成（尽量采取图示描述） 电机转速控制系统主要由上位机及下位机构成。上位机就是PC机，完成电机转速系统速度设定和控制参数的设定，实时显示电机的转速。下位机由电源、检测单元，控制单元以及驱动电机单元组成。如图2-1所示。 图2-1 电机转速控制系统结构框图 2.3 主要设备及元器件选型（说明选择依据） 电机转速控制系统主要的设备及元器件：综合训练1号电路板、STC12C5A60S2