51单片机PWM直流电机PID控制转速源程序.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.07M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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51单片机单片机PWM直流电机本文为51单片机PWM直流电机PID控制转速源程序，一起来学习下直流电机PID控制转速源程序控制转速源程序 AT89C51单片机PWM直流电机转速PID控制源程序，重点介绍利用MCS-51系列单片机控制PWM信号从而实现对直流电机转速进行控制的方法。设计中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。另外本系统中使用了红外对管对直流电机的转速进行测量，经过整形电路后将测量值送到单片机，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PID运算从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PID运算程序初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。 1 单片机最小系统:单片机最小系统由51单片机，晶振电路，复位电路，电源组成。大家都比较熟悉，这里不再赘述。 2 四位数码管显示:在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的 LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED”。本系统中前三位显示电压的整数位，最后一位显示转速的小数位。4-LED显示器引脚如图2所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4 位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。 3 电机驱动电路:电机驱动电中是采用ULN2003来驱动。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据，输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003的引脚图，其中IN1~IN7为输入控制端；OUT1~OUT7为输出端；8脚为芯片的接地端；9脚为公共端，该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。当P1.0中为高电平时，其内部三极管导通，使电机转动。当P1.0为低电平时，内部三极管截止，电路断开，电机停止转动。所以在程序中可以利用P1.0口输出PWM波来控制电机的转速。 4 红外测速电路:发射管工作时发出红外线，当接收管收到红外信号时，其电阻变小（本设计相当于从无穷大变到1k左右）。利用其电阻变化，改变接收管分压情况。挡片是利用圆盘上剪四个孔，当挡片随电机转动时，接收管两端电平发生变化，产生脉冲。 5 整形电路:本设计的整形电路是用555定时器接成的施密特触发器。 6 源程序: #include "reg52.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b, 0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共阴数码管显示码(0-9) sbit xiaoshudian=P0^7; sbit wei1=P2^4; //数码管位选定义 sbit wei2=P2^5;

sbit wei3=P2^6; sbit wei4=P2^7; sbit beep=P2^3; //蜂鸣器控制端 sbit motor = P1^0; //电机控制 sbit s1_jiasu = P1^4; //加速按键 sbit s2_jiansu= P1^5; //减速按键 sbit s3_jiting=P1^6; //停止/开始按键 uint pulse_count; //INT0接收到的脉冲数 uint num=0; //num相当于占空比调节的精度 uchar speed[3]; //四位速度值存储 float bianhuasudu; //当前速度（理论计算值） float reallyspeed; //实际测得的速度 float vv_min=0.0;vv_max=250.0; float vi_Ref=60.0; //给定值 float vi_PreError,vi_PreDerror; uint pwm=100; //相当于占空比标志变量 int sample_time=0; //采样标志 float v_kp=1.2,v_ki=0.6,v_kd=0.2; //比例，积分，微分常数 void delay (uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for (y=20;y>0;y--); } void time_init() { ET1=1; //允许定时器T1中断 ET0=1; //允许定时器T0中断 TMOD = 0x15; //定时器0计数，模式1；定时器1定时，模式1 TH1 = (65536-100)/256; //定时器1值,负责PID中断 ,0.1ms定时 TL1 = (65536-100)%6; TR0 = 1; //开定时器 TR1 = 1; IP=0X08; //定时器1为高优级 EA=1; //开总中断 } void keyscan()

{ float j; if(s1_jiasu==0) //加速 { delay(20); if(s1_jiasu==0) vi_Ref+=10; j=vi_Ref; } while(s1_jiasu==0); if(s2_jiansu==0) //减速 { delay(20); if(s2_jiansu==0) vi_Ref-=10; j=vi_Ref; } while(s2_jiansu==0); if(s3_jiting==0) { delay(20); motor=0; P1=0X00; P3=0X00; P0=0x00; } while(s3_jiting==0); } float v_PIDCalc(float vi_Ref,float vi_SpeedBack) { register float error1,d_error,dd_error; error1=vi_Ref-vi_SpeedBack; //偏差的计算 d_error=error1-vi_PreError; //误差的偏差 dd_error=d_error-vi_PreDerror; //误差变化率 vi_PreError=error1; //存储当前偏差 vi_PreDerror=d_error; bianhuasudu=(v_kp*d_error+v_ki*vi_PreError+v_kd*dd_error);

return (bianhuasudu); } void v_Display() { uint sudu; sudu=(int)(reallyspeed*10); //乘以10之后强制转化成整型 speed[3]=sudu/1000; //百位 speed[2]=(sudu00)/100; //十位 speed[1]=(sudu0)/10; //个位 speed[0]=sudu; //小数点后一位 wei1=0; //第一位打开 P0=table[speed[3]]; delay(5); wei1=1; //第一位关闭 wei2=0; P0=table[speed[2]]; delay(5); wei2=1; wei3=0; P0=table[speed[1]]; xiaoshudian=1; delay(5); wei3=1; wei4=0; P0=table[speed[0]]; delay(5); wei4=1; } void BEEP() { if((reallyspeed)>=vi_Ref+5||(reallyspeed<=vi_Ref-5)) { beep=~beep; delay(4); } } void main()

{ time_init(); motor=0; while(1) { v_Display(); BEEP(); } if(s3_jiting==0) //对按键3进行扫描，增强急停效果 { delay(20); motor=0; P1=0X00; P3=0X00; P0=0x00; } while(s3_jiting==0); } void timer0() interrupt 1 { } void timer1() interrupt 3 { TH1 = (65536-100)/256; //1ms定时 TL1 = (65536-100)%6; sample_time++; if(sample_time==5000) //采样时间0.1ms*5000=0.5s { TR0=0; //关闭定时器0 sample_time=0; pulse_count=TH0*255+TL0; //保存当前脉冲数 keyscan(); //扫描按键 reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度 pwm=pwm+v_PIDCalc(vi_Ref,reallyspeed); if(pwm<0)pwm=0; if(pwm>100)pwm=100; TH0=TL0=0;

TR0=1; //开启定时器0 } num++; if(num==pwm) //此处的num值，就是占空比 { motor=0; } if(num==100) //100相当于占空比调节的精度 { num=0; motor=1; } }

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