基于PWM的直流電機速度控制使用微控制器

在這個(gè)項目中，我將向你展示如何使用8051單片機生成一個(gè)PWM信號，以及如何使用單片機進(jìn)行基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制。

項目簡(jiǎn)介

在許多應用中，控制直流電動(dòng)機的速度是很重要的，在這些應用中，精度和保護是必不可少的。在這里我們將使用一種叫做PWM（脈沖寬度調制）的技術(shù)來(lái)控制直流電動(dòng)機的速度。

我們可以使用機械或電氣技術(shù)來(lái)實(shí)現直流電動(dòng)機的速度控制，但它們需要大尺寸的硬件來(lái)實(shí)現，但基于微控制器的系統提供了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)控制直流電動(dòng)機的速度。

早些時(shí)候，我們已經(jīng)看到了如何在沒(méi)有微控制器的情況下使用PWM控制直流電動(dòng)機的速度。在這里，我們通過(guò)使用單片機做同樣的實(shí)驗。

為了這個(gè)目的，我們將使用8051控制器來(lái)產(chǎn)生PWM波。通過(guò)改變這個(gè)PWM波的寬度，我們可以控制直流電機的速度。在8051微控制器中，定時(shí)器被用來(lái)產(chǎn)生PWM波。

在這篇文章中，我們將看到如何使用8051單片機中的定時(shí)器生成PWM信號，以及如何使用該PWM信號控制直流電機的速度。

使用單片機進(jìn)行基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制的電路原理

這個(gè)項目的核心是8051單片機。如果你曾經(jīng)使用過(guò)8051微控制器的任何變體，你可能記得8051沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的PWM電路來(lái)啟用PWM模式。因此，為了產(chǎn)生一個(gè)PWM信號，我們必須使用定時(shí)器，并使用定時(shí)器打開(kāi)和關(guān)閉I/O引腳。

在這個(gè)項目中，我將利用8051微控制器中的定時(shí)器0和定時(shí)器中斷來(lái)產(chǎn)生PWM信號。

如何在8051單片機中產(chǎn)生PWM？

大多數現代微控制器，如AVR（例如Arduino），ARM，PIC等，都有專(zhuān)門(mén)的PWM硬件和引腳來(lái)即時(shí)激活PWM模式。然而，8051微控制器沒(méi)有這個(gè)規定。那么，如何在8051微控制器中產(chǎn)生PWM？

為此，我們必須使用8051微控制器的定時(shí)器和中斷。8051的定時(shí)器0被配置為模式0。通過(guò)仔細調整高電平和低電平，我們可以保持信號的恒定周期。

使用微控制器進(jìn)行基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制的電路圖

電路元件

8051單片機

11.0592 MHz晶體

電容 - 33pF x 2, 10μF

電阻器 - 1KΩ x 4, 10KΩ x 2

12V直流電動(dòng)機

L298N 電機驅動(dòng)器

按鈕 x 5

1KΩ x 8 上拉電阻包

串行電纜

12V電池或適配器

連接線(xiàn)

使用微控制器進(jìn)行基于PWM的直流電動(dòng)機速度控制的電路設計

該電路由一個(gè)8051微控制器（及其與振蕩器和復位有關(guān)的支持電路）、L298N電機驅動(dòng)模塊、一個(gè)直流電動(dòng)機和幾個(gè)按鈕組成。

一個(gè)12V的直流電動(dòng)機在L298N電機驅動(dòng)模塊的OUT1和OUT2引腳上連接。電機驅動(dòng)器的IN1和IN2引腳連接到+5V（VCC）和GND。電機驅動(dòng)器的EN1引腳連接到端口0引腳P0.0。

四個(gè)按鈕被連接到Port0的P0.4、P0.5、P0.6和P0.7針腳。  

一般來(lái)說(shuō)，我們可以用兩種配置將開(kāi)關(guān)連接到微控制器；一種是上拉配置，另一種是下拉配置。

上拉配置： 在上拉配置中，微控制器的引腳被拉高到LOGIC 1，按鈕被連接到GND。當按鈕被按下時(shí)，微控制器引腳收到LOGIC 0。

下拉配置： 在下拉配置中，單片機引腳下拉到LOGIC 0，按鈕連接到VCC。當按鈕被按下時(shí)，微控制器引腳接收LOGIC 1。

在我們的電路中，我們使用的是上拉配置。因此，我們需要檢查邏輯0，以便知道按鈕是否被按下。

如何操作該電路？

將12V電池或適配器連接到開(kāi)發(fā)板上。

打開(kāi)電源。

在編程器的幫助下，將hex文件刻錄到8051控制器上。

按照電路圖進(jìn)行必要的連接。

現在打開(kāi)電源，按下開(kāi)關(guān)1。你可以觀(guān)察到開(kāi)始旋轉，但只有40%的能力。

如果你按下開(kāi)關(guān)2，電機以略高于一半的速度運行（占空比為60%）。

按下開(kāi)關(guān)3將使電機以全速旋轉（100%占空比）。

要停止電機，請按下開(kāi)關(guān)4。

優(yōu)點(diǎn)

使用這種PWM方法，我們可以節省電力。

應用

在工業(yè)中用于控制電機的速度。

用于商場(chǎng)。

我們可以用這個(gè)概念來(lái)控制燈光的強度。