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摘要：直流电机PWM控制系统的功能主要有进行直流电机的加减速及电机的正转与反转，同时还能够对电机的转速进行调整，便于读出电机转速数据，使电机的智能控制得到方便的实现。本文主要围绕直流电机PWM调速器设计进行研究。
关键词：AT89C51单片机；PWM调速；正反转控制；仿真。
前言
本设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。
1.总体设计框图
系统组成：直流电机PWM调速方案如图1.1所示：
方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C2051单片机为控制核心，由命令输入模块LCD显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LCD显示模块去显示，从中不仅能读取其速度，而且能知晓其转向及一些温馨提示。
图 1：直流电机PWM调速方案
2.直流电机单元电路设计与分析
2.1直流电机驱动模块
主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块（内含CMOSS管、三太门等）组成。
2.1.1 直流电机结构
直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极（电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供），其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出，
2.1.2 直流电机工作原理
直流电机电路模型如图2.2所示，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈abcd。当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。
2.1.3 电机驱动模块的电路设计
根据直流電机的工作原理，从PROTEUS选取元器件如下，放置元器件、放置电源和地]连线，我们参此设计的直流电机驱动模块电路如图2.5所示
2SK1058：CMOSS管
74L26：三太门
1N4006：二极管
VSCOURCE：电源
MOTOR-ENCODER：直流电机
RES：电阻
AT89C51：单片机（在此并未显示）
2.2 直流电机的中断键盘控制模块
2.2.1 外部中断设置
（1）外部中断允许设置
中断控制寄存器IE的EX0对应INT0，EX1对应INT1，EA为中断的总开关，若要开放外部中断，只要将IE对应的位和总开关EA置1即可。
如：开放外部中断0的设置：
SETB EX0
SETB EA
开放外部中断0和1的设置：
SETB EX0
SETB EX1
SETB EA
（2）外部中断触发方式设置
单片机外部中断有两种触发方式，一种是电平触发方式，另一种是脉冲触发方式，单片机外部中断触发方式与TCON的IT位有关。
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
电平触发设置方法：CLR ITX，为低电平触发方式。
脉冲触发设置方法：SETB ITX=1，为脉冲下降沿触发方式。
在使用外部中断时，如果不进行设置，则为电平触发方式。
（3）外部优先级设置
外部中断IN0、INT1的中断优先级的设置是通过设置IP寄存器实现的，IP的PX0对应INT0，PX1对应INT1。PX置1为高级中断，PX为0为低级中断。
× × × PS PT1 PX1 PT0 PX0
2.2.2 外部中断扩展方法
在图2.8为外部中断扩展方法，设X1、X2、X3、X4、X5为外部警情信号，X1代表是加速信号，X1=0表示加速；X2代表减速信号，X2=0表示减速；X3代表正转信号，X3=0表示正转；X4代表反转信号，X4=0表示反转；X5代表停止信号，X5=0表示停止处理。
2.3 1602LCD液晶显示模块
图2：1602液晶显示模块组成
3.直流电机PWM控制系统的实现
直流电机PWM调制控制系统具有加速、减速、正转、反转、停止控制功能。操作开关通过中断控制直流电机的加速、减速、正转、反转、停止控制功能，并通过LCD液晶显示。振荡、时钟电路和复位电路由80C51单片机内部给出。直流电机转动速度由LCD液晶显示。操作开关状态由液晶显示器显示。
4.系统仿真
LCD液晶显示电路的系统仿真与调试：在PROTEUS运行环境中首先检验LCD显示电路，添加程序，运行LCD液晶显示电路能，系统若运行成功将 得到如图4.1。此后在之前的电路基础之上再拓展带中断的独立式键盘。
5.总结语
经试验测试本设计有效地实现了PWM调速器的正反转与加减速、停止等操作，同是使电路的仿真进到有效的实现。另外简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高，表明以上设计切实可行。
参考文献：
[1]徐淑华，程退安，姚万生.单片微型机原理及应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.
[2]徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理、接口及应用.北京：北京邮电大学出版社，2010.
摘要：直流电机PWM控制系统的功能主要有进行直流电机的加减速及电机的正转与反转，同时还能够对电机的转速进行调整，便于读出电机转速数据，使电机的智能控制得到方便的实现。本文主要围绕直流电机PWM调速器设计进行研究。
关键词：AT89C51单片机；PWM调速；正反转控制；仿真。
前言
本设计主要是实现PWM调速器的正转、反转、加速、减速、停止等操作。并实现电路的仿真。为实现系统的微机控制，在设计中，采用了AT89C51单片机作为整个控制系统的控制电路的核心部分，配以各种显示、驱动模块，实现对电动机转速参数的显示和测量；设计的整个控制系统，在硬件结构上采用了大量的集成电路模块，大大简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高。
1.总体设计框图
系统组成：直流电机PWM调速方案如图1.1所示：
方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89C2051单片机为控制核心，由命令输入模块LCD显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到LCD显示模块去显示，从中不仅能读取其速度，而且能知晓其转向及一些温馨提示。
图 1：直流电机PWM调速方案
2.直流电机单元电路设计与分析
2.1直流电机驱动模块
主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块（内含CMOSS管、三太门等）组成。
2.1.1 直流电机结构
直流电机由定子和转子两部分组成。在定子上装有磁极（电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供），其转子由硅钢片叠压而成，转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，绕组通过换向器和电刷引出，
2.1.2 直流电机工作原理
直流电机电路模型如图2.2所示，磁极N、S间装着一个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着一个线圈abcd。当线圈中流过电流时，线圈受到电磁力作用，从而产生旋转。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受方向也将改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。
2.1.3 电机驱动模块的电路设计
根据直流電机的工作原理，从PROTEUS选取元器件如下，放置元器件、放置电源和地]连线，我们参此设计的直流电机驱动模块电路如图2.5所示
2SK1058：CMOSS管
74L26：三太门
1N4006：二极管
VSCOURCE：电源
MOTOR-ENCODER：直流电机
RES：电阻
AT89C51：单片机（在此并未显示）
2.2 直流电机的中断键盘控制模块
2.2.1 外部中断设置
（1）外部中断允许设置
中断控制寄存器IE的EX0对应INT0，EX1对应INT1，EA为中断的总开关，若要开放外部中断，只要将IE对应的位和总开关EA置1即可。
如：开放外部中断0的设置：
SETB EX0
SETB EA
开放外部中断0和1的设置：
SETB EX0
SETB EX1
SETB EA
（2）外部中断触发方式设置
单片机外部中断有两种触发方式，一种是电平触发方式，另一种是脉冲触发方式，单片机外部中断触发方式与TCON的IT位有关。
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
电平触发设置方法：CLR ITX，为低电平触发方式。
脉冲触发设置方法：SETB ITX=1，为脉冲下降沿触发方式。
在使用外部中断时，如果不进行设置，则为电平触发方式。
（3）外部优先级设置
外部中断IN0、INT1的中断优先级的设置是通过设置IP寄存器实现的，IP的PX0对应INT0，PX1对应INT1。PX置1为高级中断，PX为0为低级中断。
× × × PS PT1 PX1 PT0 PX0
2.2.2 外部中断扩展方法
在图2.8为外部中断扩展方法，设X1、X2、X3、X4、X5为外部警情信号，X1代表是加速信号，X1=0表示加速；X2代表减速信号，X2=0表示减速；X3代表正转信号，X3=0表示正转；X4代表反转信号，X4=0表示反转；X5代表停止信号，X5=0表示停止处理。
2.3 1602LCD液晶显示模块
图2：1602液晶显示模块组成
3.直流电机PWM控制系统的实现
直流电机PWM调制控制系统具有加速、减速、正转、反转、停止控制功能。操作开关通过中断控制直流电机的加速、减速、正转、反转、停止控制功能，并通过LCD液晶显示。振荡、时钟电路和复位电路由80C51单片机内部给出。直流电机转动速度由LCD液晶显示。操作开关状态由液晶显示器显示。
4.系统仿真
LCD液晶显示电路的系统仿真与调试：在PROTEUS运行环境中首先检验LCD显示电路，添加程序，运行LCD液晶显示电路能，系统若运行成功将 得到如图4.1。此后在之前的电路基础之上再拓展带中断的独立式键盘。
5.总结语
经试验测试本设计有效地实现了PWM调速器的正反转与加减速、停止等操作，同是使电路的仿真进到有效的实现。另外简化了硬件电路，提高了系统的稳定性和可靠性，使整个系统的性能得到提高，表明以上设计切实可行。
参考文献：
[1]徐淑华，程退安，姚万生.单片微型机原理及应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2012.
[2]徐惠民，安德宁.单片微型计算机原理、接口及应用.北京：北京邮电大学出版社，2010.