CN103296949A - 直流电动机单片机驱动方法及其驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电动机单片机驱动方法，还公开了一种实施该方法的驱动系统，其包括单片机、LED显示模块、按键设置模块、PWM信号发生电路、输出缓冲电路和速度采集模块；本发明提供的控制方法以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化；本发明提供的驱动系统，整体电路设计简单、合理，巧妙结合单片机技术，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能，同时可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于步进电机控制技术领域，具体涉及一种直流电动机单片机驱动方法及其驱动系统。
背景技术
电动车不用石油作为直接燃料，能够为我们更好地服务，为我们节约更多的资源，这点值得我们研究。在电动车中的电动机是主要的驱动设备，它有很多种类，但主要是采用直流电动机。
目前在直流电动机驱动系统中已大量采用晶闸管(即可控硅)装置向电动机供电的KZ—D拖动系统，取代了笨重的发电动一电动机的F—D系统，又伴随着电子技术的高度发展，促使直流电动机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电动机调速技术又进入到一个新的阶段，智能化、高可靠性已成为它发展的趋势。直流电动机调速基本原理是比较简单的（相对于交流电机），只要改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，最常见的一种PWM脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。传统的控制系统采用模拟元件，虽在一定程度上满足了生产要求，但是因为元件容易老化和在使用中易受外界干扰影响，并且线路复杂、通用性差，控制效果受到器件性能、温度等因素的影响，故系统的运行可靠性及准确性得不到保证，甚至出现事故。而且控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，另外系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种操作简便、控制步骤简单，易于实现的直流电动机单片机驱动方法；
本发明目的还在于，提供一种结构设计巧妙、合理，电路简单且使用、调度方便、灵活性高的驱动系统。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种直流电动机单片机驱动方法，预备单片机，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制直流电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。
作为本发明的一种改进，所述单片机的型号为AT89C51。
一种实施上述的直流电动机单片机驱动方法的驱动系统，其包括单片机及分别与该单片机相连接的LED显示模块、按键设置模块、PWM信号发生电路、输出缓冲电路和速度采集模块。
作为本发明的一种改进，所述单片机的型号为AT89C51。
作为本发明的一种改进，所述按键设置模块为4x4矩阵键盘。
作为本发明的一种改进，所述输出缓冲电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4，直流电动机的一接线端分别与晶体管Q1和晶体管Q2的集电极相连接，该直流电动机的另一接线端分别与晶体管Q3和晶体管Q4的集电极相连接。
作为本发明的一种改进，所述晶体管Q1和晶体管Q3的发射极分别与电源正极相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q4的发射极分别与电源负极相连接。
作为本发明的一种改进，所述晶体管Q1和晶体管Q4的基极分别与四与门芯片U1相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q3的基极分别与四与门芯片U2相连接。
作为本发明的一种改进，所述四与门芯片U1和四与门芯片U2均为74LS08芯片。
作为本发明的一种改进，所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4均为VN0104三极管。
本发明的有益效果为：本发明提供的控制方法易于实现，操作简便，控制步骤简单，以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化；本发明提供的驱动系统，整体电路设计简单、合理，巧妙结合单片机技术，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能，可靠性高，准确性好，同时可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是本发明的模块示意框图。
图2是本发明中的输出缓冲电路示意图。
图3是本发明的控制流程图。
具体实施方式
实施例：参见图1至图3，本实施例提供了一种直流电动机单片机驱动方法，预备单片机，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制直流电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。
所述单片机的型号为AT89C51。
本发明提供的控制方法易于实现，操作简便，控制步骤简单，以单片机系统为依托，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。
一种实施上述的直流电动机单片机驱动方法的驱动系统，其包括单片机及分别与该单片机相连接的LED显示模块、按键设置模块、PWM信号发生电路、输出缓冲电路和速度采集模块。
所述单片机的型号为AT89C51。所述按键设置模块为4x4矩阵键盘。
所述输出缓冲电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4，直流电动机的一接线端分别与晶体管Q1和晶体管Q2的集电极相连接，该直流电动机的另一接线端分别与晶体管Q3和晶体管Q4的集电极相连接。所述晶体管Q1和晶体管Q3的发射极分别与电源正极相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q4的发射极分别与电源负极相连接。所述晶体管Q1和晶体管Q4的基极分别与四与门芯片U1相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q3的基极分别与四与门芯片U2相连接。所述四与门芯片U1和四与门芯片U2均为74LS08芯片。所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4均为VN0104三极管。
本发明提供的驱动系统，整体电路设计简单、合理，巧妙结合单片机技术，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能，同时可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
工作时，参见图2，当晶体管Q1和晶体管Q4导通时，电流就从电源正极经晶体管Q1从左至右穿过直流电动机，然后再经晶体管Q4回到电源负极。按图2中电流箭头所示，该流向的电流将驱动直流电动机顺时针转动。当晶体管Q1和晶体管Q4导通时，电流将从左至右流过直流电动机，从而驱动直流电动机按特定方向转动（直流电动机周围的箭头指示为顺时针方向）。
当另一对晶体管Q2和晶体管Q3导通的情况，电流将从右至左流过直流电动机。当晶体管Q2和晶体管Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动。可靠性高，准确性好，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能，同时可以节约人力资源和降低系统成本，工作效率高。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似技术特征而得到的其它方法和系统，均在本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种直流电动机单片机驱动方法，其特征在于，预备单片机，根据PWM调速的基本原理，以直流电动机电枢上电压的占空比来改变平均电压的大小，从而控制直流电动机的转速，实现对直流电动机的平滑调速，并通过单片机控制速度的变化。
2.根据权利要求1所述的直流电动机单片机驱动方法，其特征在于，所述单片机的型号为AT89C51。
3.一种实施权利要求1-2之一所述的直流电动机单片机驱动方法的驱动系统，其特征在于，其包括单片机及分别与该单片机相连接的LED显示模块、按键设置模块、PWM信号发生电路、输出缓冲电路和速度采集模块。
4.根据权利要求3所述的驱动系统，其特征在于，所述单片机的型号为AT89C51。
5.根据权利要求3所述的驱动系统，其特征在于，所述按键设置模块为4x4矩阵键盘。
6.根据权利要求3所述的驱动系统，其特征在于，所述输出缓冲电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4，直流电动机的一接线端分别与晶体管Q1和晶体管Q2的集电极相连接，该直流电动机的另一接线端分别与晶体管Q3和晶体管Q4的集电极相连接。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述晶体管Q1和晶体管Q3的发射极分别与电源正极相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q4的发射极分别与电源负极相连接。
8.根据权利要求7所述的驱动系统，其特征在于，所述晶体管Q1和晶体管Q4的基极分别与四与门芯片U1相连接，所述晶体管Q2和晶体管Q3的基极分别与四与门芯片U2相连接。
9.根据权利要求8所述的驱动系统，其特征在于，所述四与门芯片U1和四与门芯片U2均为74LS08芯片。
10.根据权利要求6所述的驱动系统，其特征在于，所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4均为VN0104三极管。
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