邓小楚（湖北职业技术学院，湖北 孝感 432000） 摘 要：随着我国发电用电设备的不断发展，如何成功控制电动机在运行过程中的转速，成为人们关注的重点，根据用电设备的发展方向，微处理器在这个过程中所占据的位置越来越重要，本文就基于单片机的直流电机控制进行研究，进而来实现对直流电机运行状态的控制，为单片机的直流电机的实际控制提供理论依据，并不断推动我国该行业的发展。 关键词：单片机；直流电机；控制 1 引 言随着我国电力行业的快速发展，电动机的运用已经涉及到我国的各行各业，电动机氛围直流电动机和交流电动机，在实际的生活应用中，直流电动机的综合性能更加良好，且调速以及启动等方面的性能都超过交流电机，所以随着用电设备要求的不断增高，直流电机的应用也越来越重要，且一般情况下所应用的场合对电机各方面的性能都有很高的要求，传统的直流电机控制方式在运行的过程中会因热损失方面给直流电机的正常运行带来不必要的麻烦，单片机的直流控制能够有效改善直流电机的运行状态，结合单片机在直流电机的端口加上具有一定电压差的信号就能够启动，交换两个控制端所连接的的电压，则可以改变直流电机转动的方向，且在控制的过程中能够准确地实现对转速的各种要求。 2 直流电机的控制系统构成2.1 原理直流电动机与交流电动机相比在调速方面有着很好的性能，但在直流电动机的使用过程中由于机械换向器在工作时会具有一定的噪声干扰，以及相互摩擦的原因出现火花干扰和电磁干扰，为了有效降低干扰因素对直流电机工作的影响，其通过PID与模糊控制的相互融合来共同实现对电机的控制，即模糊PID控制方式，这种控制方式不局限于数学模型中，具有较广泛的适用范围，而且在使用的过程中由于所设计的系统非常简单，而提高了系统各方面的性能。 2.2 基本要求与系统的整体方案设计在单片机的直流电机控制中主要实现的有根据设计的具体要求来实现直流电机转速的控制与调节，在实际的转动过程中由于某些方面的原因可能会引起直流电机转动状态的改变，所以在单片机的智力电机控制中要能够显示实际工作中电机的转动速度，由于用电设备对点集的性能有着较高的要求，所以在启动方面要可以通过输入脉冲的方式来实现软启动，电机在工作中可以存在一定的误差，但是一般情况下误差所允许的范围要控制在2%；系统的原理：在整个原理中，人们所研究和关注的重点是转速，通过检测和控制这两个方面得到的转速，在传感器和变速器的作用下将转速信号转变为控制过程中所需要的反馈信息，将得到的这个反馈信号输入到相应型号的单片机中，经过一系列的处理和加工以及计算后输出，使直流电机的实际转速与设计要求的转速达到一致的情况，通过这个过程来实现单片机的直流电机控制，电机的时机转速会在数码管上显示出来，通过按键扫描来清除数据，并进行对转速的重新测量，结合直流电机控制三者的共同作用来服务于主控程序的运行。 3 硬件电路设计3.1 主控制电路在基于单片机的直流电机控制中主要的控制电路是在单片机的运行中实现的，其不仅仅包括在单片机中编写所需要实现功能的控制程序，还包括不同型号的单片机可以实现的不同控制，因为不同型号的单片机的芯片型号不同，所以这种控制实际的过程中可靠性能非常好，单片机中有很多引脚，且不同的引脚区所实现的功能也是不同的，其中主要包括：I/O接口，通用的该接口一般为8个，在表示的过程中通常记为p1.0-p1.7，RST复位键，该键可以实现清除单片机的运行状态，使其恢复到单片机中程序运行前的状态，PSEN引脚，该引脚输出的电平为低电平，取指令控制器，这个引脚会因电平的高低所发出的取指信号而不同，低电平片外取，高电平则情况恰好相反，还有一些引脚为晶振谐振器、地线、锁存器以及电源等。 3.2 驱动电路在实际的基于单片机的直流电机控制中，单片机所使用的驱动有不同的方式，根据我国所确定的三相桥式开关，NMOS管是主要的功率管，根据够到场效应的作用上桥和下桥中均使用这种功率管，在具体的驱动中一般实现方法有三种，在实际的控制电路中通过二极管的单向导电性，在隔离二极管的正向输入高电压另一项输出为低电压的情况来确定供电电源的情况，在正极电源的作用下实现驱动；在没有电源的情况下，可以使用双极性的三极管来对某些特定芯片的驱动进行模拟，通过这种方式来实现对芯片的驱动；对于光耦隔离的单片机芯片，其具备体积小、各种性能效果好的特点，且在运行的速度上非常快，针对该类特点的芯片可以通过专门的电路来实现驱动的功能，根据所要完成驱动的芯片可以根据不同的特点结合实际的应用来实现具体的驱动电路。 3.3 电源电路在系统中一般情况下传感器的电压为5V，驱动电路中所用到的电压为了确保能够正常驱动，电压大小要不低于15V，根据这两方面的电压大小，确定在单片机的应用中为了确保能够正常工作开关电源要控制在20V以上，所以在基于单片机的直流电机控制中所关注的电源电路要根据驱动电路，并结合驱动电路中所应用到的电压参数以及传感记得电压大小来确定。 3.4 检测电路根据磁敏电阻法以及对电阻进行采样等多种方法均可以实现在基于单片机的直流电机控制中的检测，在确定所使用的电流检测方法时，一般情况下要根据相应的直流电机的成本与具体的性能来确定，不同的检测性能所采用的检测方法有所不同，如电阻采样法，这种方法的成本较低而且过程比较简单，但是在测量精度上相对来说比较差，通过对一个已知电阻大小的串联电阻的电压进行检测，得到其两端电压大小的差值，运用欧姆定律法，根据检测值来计算出所需要的电流大小。 4 控制软件设计根据直流电机要实现的各项功能来完成具体的软件模块设计，在单片机的应用中整个系统涉及到的软件设计主要包括：数据的初始化设置、中断服务中所执行的程序以及直流电机转速与转动方向的控制，主控程序是通过在单片机中烧入相应的程序，根据直流电机具体的运动状态在单片机中编写相应的程序，通过不断地调试来实现各方面的性能，进而共同形成对直流电机的所有控制，在这个过程中数码管上的数据显示、相应按键的具体设置以及对电机的具体控制均是通过在单片机中所编写的程序来完成的各种控制，对直流电机转速的设置，通过在程序中通过对单片机具体引脚所接入电压的大小进行确定，来完成对直流电机转动方向的设置，对专门应用于对芯片的驱动进行设置后来完成后续的各种参数的检测，在初始化完成后，通过按键将编写的所有程序准备就绪，再根据不同功能的按键操作发出相应状态变化的运行指令，进而完成每段对子程序的执行并来完成一系列相应的功能。 5 结 论直流电机已经在我国的各行各业得到了广泛应用，而且一般情况下直流电机的应用在性能上要求都比较高，为了对直流电机进行有效地控制，减小在各方面应用过程中的失误，基于单片机的直流电机控制能够有效降低各种问题的发生，通过将软件和硬件的相互结合，使直流电机的稳定性、可靠性以及准确性等得到有效的提供，通过对主控制电路、驱动电路、电源电路以及检测电路的确定来共同完成整个过程中涉及到的硬件控制系统，在软件中结合硬件的设置，编写相应的程序，使直流电机的运行情况与性能指标达到最佳状态，为我国供电公司在日后对基于单片机的直流电机控制研究提供一定的参考，进而推动我国该行业的不断发展。 参考文献： [1]吴攀，周凤星.基于STM32控制的大功率直流电机调速系统[J].组合机床与自动化加工技术，2017（18）：106-107. [2]纵榜峰，曹吉花.基于单片机的多轴直流电机控制系统设计[J].泰山学院学报，2016（22）：47. [3]黄桂梅，刘永立，邵联合.基于单片机的直流电机调速系统设计与实践[J].电气自动化，2016（25）：31-32. Discussion of DC Motor Control Based on Single Chip Microcomputer DENG Xiaochu Abstract：With the continuous development of power generation equipment in our country，how to successfully control the motor's speed，become the focus of attention，according to the development direction of the electric equipment，the position occupied by the microprocessor in the process more and more important.In this paper，the DC motor control based on single chip microcomputer is studied，and then to achieve control of the DC motor running state，and provide a theoretical basis for the actual DC motor control of single chip microcomputer，and constantly promote the development of this industry in China. Keywords：single chip microcomputer；DC motor；control 中图分类号：TM332 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2017）01-0090-02 收稿日期：2017-06-10 作者简介：邓小楚（1980—），男，湖北武汉人，硕士研究生，讲师。研究方向：电气控制技术。 |
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