本設計以AT89C51單片機為核心，以4*4矩陣鍵盤做為輸入達到控制直流電機的啟停、速度和方向，完成了基本要求和發揮部分的要求。在設計中，採用了PWM技術對電機進行控制，通過對占空比的計算達到精確調速的目的。 一、 設計方案比較與分析： 1、電機調速控制模塊： 方案一：採用電阻網路或數字電位器調整電動機的分壓，從而達到調速的目的。但是電阻網路只能實現有級調速，而數字電阻的元器件價格比較昂貴。更主要的問題在於一般電動機的電阻很小，但電流很大；分壓不僅會降低效率，而且實現很困難。 方案二：採用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調整。這個方案的優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢、機械結構易損壞、壽命較短、可靠性不高。 方案三：採用由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電動機轉速。這種電路由於工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩定性也極佳，是一種廣泛採用的PWM調速技術。 兼於方案三調速特性優良、調整平滑、調速範圍廣、過載能力大，因此本設計採用方案三。 2、PWM調速工作方式： 方案一：雙極性工作制。雙極性工作制是在一個脈衝周期內，單片機兩控制口各輸出一個控制信號，兩信號高低電平相反，兩信號的高電平時差決定電動機的轉向和轉速。 方案二：單極性工作制。單極性工作制是單片機控制口一端置低電平，另一端輸出PWM信號，兩口的輸出切換和對PWM的占空比調節決定電動機的轉向和轉速。 由於單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動也比雙極性工作制的小，所以我們採用了單極性工作制。 3、PWM調脈寬方式： 調脈寬的方式有三種：定頻調寬、定寬調頻和調寬調頻。我們採用了定頻調寬方式，因為採用這種方式，電動機在運轉時比較穩定；並且在採用單片機產生PWM脈衝的軟體實現上比較方便。 4、PWM軟體實現方式： 方案一：採用定時器做為脈寬控制的定時方式，這一方式產生的脈衝寬度極其精確，誤差只在幾個us。 方案二：採用軟體延時方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷後，將有一定的誤差。但是基於不佔用定時器資源，且對於直流電機，採用軟體延時所產生的定時誤差在允許範圍，故採用方案二。 |
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