專利名稱：一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，屬于直流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的直流電機(jī)普遍采用PWM調(diào)速器控制，但現(xiàn)有的PWM調(diào)速器難以通過(guò)中央控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作，并且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，用于解決現(xiàn)有的PWM調(diào)速器難以通過(guò)中央控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作，并且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量的問(wèn)題。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，包括中央控制模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、控制模塊，所述中央控制模塊的顯示信號(hào)輸出端與所述顯示模塊的顯示信號(hào)輸入端連接，所述中央控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接，所述控制模塊的控制信號(hào)輸出端與所述中央控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型能夠通過(guò)中央控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量。

圖I為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的直流電動(dòng)機(jī)電路模型圖；圖3為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；圖4為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
提供的直流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖I所示，本具體實(shí)施方式
提供的基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，包括中央控制模塊I、顯示模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊3和控制模塊4，中央控制模塊I的顯示信號(hào)輸出端與顯示模塊2的顯示信號(hào)輸入端連接，中央控制模塊I的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與驅(qū)動(dòng)模塊3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接，控制模塊4的控制信號(hào)輸出端與中央控制模塊I的控制信號(hào)輸入端連接。其中，中央控制模塊i可采用AT89C51單片機(jī)。顯示模塊2可采用IXD液晶顯示器?？刂颇K4可以包括加速控制端、減速控制端、正轉(zhuǎn)控制端、反轉(zhuǎn)控制端和停止控制端。具體的，直流電機(jī)PWM控制系統(tǒng)的主要功能包括直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。其間，還包括直流電機(jī)的直接清零、啟動(dòng)(置數(shù))、暫停、連續(xù)功能。該直流電機(jī)系統(tǒng)由以下電路模塊組成振蕩器和時(shí)鐘電路這部分電路主要由80C51單片機(jī)和一些電容、晶振組成。設(shè)計(jì)輸入部分這一模塊主要是利用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)控制部分主要由80C51單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。設(shè)計(jì)顯示部分包括液晶顯示部分和LED數(shù)碼顯示部分。液晶顯示部分由1602IXD液晶顯示模塊組成；LED數(shù)碼顯示部分由七段數(shù)碼顯示管組成。直流電機(jī)PWM控制實(shí)現(xiàn)部分主要由一些二極管、電機(jī)和L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。本具體實(shí)施方式
的基本原理是主體電路即直流電機(jī)PWM控制模塊。這部分電路主要由80C51單片機(jī)的I/O端 口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、外部中斷擴(kuò)展等控制直流電機(jī)的加速、減速以及電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以方便的讀出電機(jī)轉(zhuǎn)速的大小和了解電機(jī)的轉(zhuǎn)向，能夠很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能控制。其間，還包括直流電機(jī)的直接清零、啟動(dòng)(置數(shù))、暫停、連續(xù)功能。其間是通過(guò)80C51單片機(jī)產(chǎn)生脈寬可調(diào)的脈沖信號(hào)并輸入到L298驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)控制直流電機(jī)工作的。該直流電機(jī)PWM控制系統(tǒng)由以下電路模塊組成設(shè)計(jì)輸入部分這一模塊主要是利用帶中斷的獨(dú)立式鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)控制部分主要由80C51單片機(jī)的外部中斷擴(kuò)展電路組成。設(shè)計(jì)顯示部分包括液晶顯示部分和LED數(shù)碼顯示部分。液晶顯示部分由1602LCD液晶顯示模塊組成。直流電機(jī)PWM控制實(shí)現(xiàn)部分主要由一些二極管、電機(jī)和L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。驅(qū)動(dòng)模塊3主要由一些二極管、電機(jī)和L298直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(內(nèi)含CMOSS管、三太門(mén)等)組成?，F(xiàn)在介紹下直流電機(jī)的運(yùn)行原理直流電機(jī)可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進(jìn)行分類(lèi)，其中根據(jù)直流電機(jī)的用途可分為以下幾種直流發(fā)電機(jī)(將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能)、直流電動(dòng)機(jī)(將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)(將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào))、直流伺服電動(dòng)機(jī)(將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào))。下面以直流電動(dòng)機(jī)作為研究對(duì)象。直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子上裝有磁極(電磁式直流電機(jī)磁極由繞在定子上的磁繞提供)，其轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)嵌有電樞繞組，繞組通過(guò)換向器和電刷引出。直流電機(jī)電路模型如圖2所示，磁極N、S間裝著一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵磁圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個(gè)線圈abed。當(dāng)線圈中流過(guò)電流時(shí)，線圈受到電磁力作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。根據(jù)左手定則可知，當(dāng)流過(guò)線圈中電流改變方向時(shí)，線圈的受方向也將改變，因此通過(guò)改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機(jī)的方向。 直流電機(jī)PWM調(diào)速原理為(I)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型中，電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的正方向與電樞電流Ia的方向相反，Ea為反電動(dòng)勢(shì)；電磁轉(zhuǎn)矩T的正方向與轉(zhuǎn)速η的方向相同,是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；軸上的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩Τ2及空載轉(zhuǎn)矩TO均與η相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(2) PWM電機(jī)調(diào)速原理對(duì)于直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，如果加在電樞兩端的電壓為脈動(dòng)電流壓(要求脈動(dòng)電壓的周期遠(yuǎn)小于電機(jī)的慣性常數(shù))，可以看出，在T不變的情況下，改變Tl和T2寬度，得到的電壓將發(fā)生變化，下面對(duì)這一變化進(jìn)一步推導(dǎo)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的電路設(shè)計(jì)包括根據(jù)直流電機(jī)的工作原理，從PROTEUS選取元器件如下，放置元器件、放置電源和地]連線，我們參此設(shè)計(jì)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖3所示2SK1058 : CMOSS 管74L26 :三太門(mén)1N4006 : 二極管VSC0URCE : 電源M0T0R-ENC0DER :直流電機(jī)RES: 電阻AT89C51 : 單片機(jī)(在此并未顯示)然而考慮市場(chǎng)的行情，既然已有專門(mén)地為電機(jī)驅(qū)動(dòng)而設(shè)計(jì)的芯片，就沒(méi)必要再?gòu)男聛?lái)設(shè)計(jì)；選用L298芯片來(lái)構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)基本上跟圖3 —樣，由L298芯片組裝的驅(qū)動(dòng)模塊如圖4所示。所用元器件如下所示1N4006 : 二極管AT89C51 : 單片機(jī)(在此并未顯示)RES:電阻M0T0R-ENC0DER :直流電機(jī)L298 : 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片RESPACK-8:排阻本具體實(shí)施方式
提供的直流電機(jī)PWM調(diào)制控制系統(tǒng)具有加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能。操作開(kāi)關(guān)通過(guò)中斷控制直流電機(jī)的加速、減速、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止控制功能，并通過(guò)LCD液晶顯示。振蕩、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路由80C51單片機(jī)內(nèi)部給出。直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度由LCD液晶顯示。操作開(kāi)關(guān)狀態(tài)由液晶顯示器顯示。采用本具體實(shí)施方式
提供的技術(shù)方案，能夠通過(guò)中央控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，這些具體實(shí)施方式
都是基于本實(shí)用新型整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，包括中央控制模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊，其特征在于，所述中央控制模塊的顯示信號(hào)輸出端與所述顯示模塊的顯示信號(hào)輸入端連接，所述中央控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接，所述控制模塊的控制信號(hào)輸出端與所述中央控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述中央控制模塊采用AT89C51單片機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述顯示模塊采用IXD液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，其特征在于，所述控制模塊包括加速控制端、減速控制端、正轉(zhuǎn)控制端、反轉(zhuǎn)控制端和停止控制端。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種基于單片機(jī)的直流電機(jī)控制器，包括中央控制模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊，所述中央控制模塊的顯示信號(hào)輸出端與所述顯示模塊的顯示信號(hào)輸入端連接，所述中央控制模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與所述驅(qū)動(dòng)模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端連接，所述控制模塊的控制信號(hào)輸出端與所述中央控制模塊的控制信號(hào)輸入端連接。本實(shí)用新型能夠通過(guò)中央控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止等操作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量。
文檔編號(hào)H02P7/00GK202374209SQ20112055956
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者季偉東, 張軍, 陶永紅 申請(qǐng)人:哈爾濱師范大學(xué), 季偉東, 張軍, 陶永紅