基于單片機的無刷直流電機控制系統(tǒng)設計

電子機電論文編號:JD561 附原理圖,論文字數(shù):19762,頁數(shù):50

 目   錄

1緒論………………………………………………………………………………………1
1.1  本課題的目的和意義 …………………………………………………………………1
1.1.1  無刷直流電動機的發(fā)展……………………………………………………………1
1.1.2  無刷直流電動機的優(yōu)點及應用……………………………………………………1
1.2   無刷直流電動機國內外研究動態(tài)……………………………………………………3
1.3   無刷直流電動機控制系統(tǒng)的發(fā)展…………………………………………………3
1.4   本課題的要求…………………………………………………………………………4
2  無刷直流電動機的基本工作原理………………………………………………………5
2.1  基本組成環(huán)節(jié)…………………………………………………………………………5
2.2  無刷直流電機本題結構及原理框圖…………………………………………5
2.3  基本工作原理 …………………………………………………………………………7
2.4   兩兩導通方式………………………………………………………………………10
2.5   主要器件的選擇  …………………………………………………………………11
2.5.1  單片機的選取………………………………………………………………………11
2.5.2  位置傳感器的選擇…………………………………………………………………13
2.5.3  驅動電路開關元件的選擇…………………………………………………………14
2.5.4  I/O口擴展8155芯片 ……………………………………………………………14
3  無刷直流電機控制策略 ………………………………………………………………17
3.1  直流調速系統(tǒng)…………………………………………………………………………17
3.2  PWM調速基本原理  …………………………………………………………………17
3.3  控制設計………………………………………………………………………………18
4  控制系統(tǒng)硬件設計 ……………………………………………………………………20
4.1  時鐘電路 ……………………………………………………………………………20
4.2  PWM發(fā)生電路  ………………………………………………………………………20
4.3   LM621 ………………………………………………………………………………21
4.4   全橋驅動電路設計 …………………………………………………………………24
4.5   看門狗電路 …………………………………………………………………………25
4.6   數(shù)據(jù)存儲器擴展電路 ………………………………………………………………26
4.7   LED顯示電路 … …………………………………………………………………27
4.8   超限報警電路 ………………………………………………………………………29
4.9   鍵盤電路 ……………………………………………………………………………30
4.10  電源電路設計………………………………………………………………………31
5  軟件設計 ………………………………………………………………………………33
5.1  主程序流程圖 ………………………………………………………………………33
5.2  測速子程序流程圖 …………………………………………………………………34
5.3  顯示子程序流程圖 …………………………………………………………………35
5.4  鍵盤子程序流程圖 …………………………………………………………………36
6  程序編譯 ………………………………………………………………………………37
結論………………………………………………………………………………39
致謝 ……………………………………………………………………………40
參考文獻………………………………………………………………………………41
附錄A  程序設計………………………………………………………………………43
附錄 B  控制系統(tǒng)原理圖

  摘 要
 永磁無刷直流電動機是近些年來發(fā)展起來的一種新型電機，其利用電子換相技術代替直流電動機電刷換向的機電一體化產品。它既具有一般直流電動機的運行效率高、起動轉矩大、調速范圍廣和機械特性為線性等優(yōu)點，又具有交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點。
本文首先論述了永磁無刷直流電動機的基本構成及工作原理。從控制角度對無刷直流電動機的控制策略進行了簡單的介紹。本設計主要完成以AT89C51單片機為核心的PWM直流電機的調速系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括速度設定、速度顯示、速度測量、速度控制、正反轉控制、聲光報警等。論文介紹了基于單片機用PWM實現(xiàn)直流電機調速的基本方法，直流電機調速的相關知識，及PWM調整的基本原理和實現(xiàn)方法。轉速測量和轉速設定的顯示由4個LED實現(xiàn)。主電路采用MOSFET三相逆變橋，換向電路采用電機專用芯片LM621以減輕單片機用子不斷換相所造成的負擔.

關鍵詞：無刷直流電機，脈寬調制，轉速測量，LM621

Title    Design on the control system of brushless DC motor        

Abstract
Brushless DC Motor with permanent excitation is a new special motor developing in recent years, which changes its phases through the electronic units. It is a production which includes the feature of mechanics and electrical engineering. This new motor has not only the same good characteristics of speed control, high efficiency and high rise torque as traditional DC motor, but also the same good characteristics of simple structure, stable reliability, easy maintainance of AC Motor Brushless DC motors.
At the beginning, we illustrate the fundamental components and the basic working principle of PM-BLDCM. Then the control strategy is introduced at the aspect of theory. A speed governing system of DC-motor by using AT89C51 microcontroller is introduced .The system includes the setting of speed the displaying of speed，the measurement of speed ,aubidle and visual alarm and the control of speed. This paper introduces a kind of method Of DC-motor speed modification based on PWM theory by the SCM. Showing some relative knowledge upon the DC-motor timing，the basic theory and the way to implement. The circuit of rotational speed measuring and setting is presented by four LED. The main-circuit adopts MOSFET three-phases converter. Commutate circuit adopts LM621 to lighten the burden of Single-chip microcomputer. The PWM controller controls the speed.
Key Words  Brushless DC Motor, PWM, Measurement of rotating speed, LM621