通过51单片机实现直流电机调速

一、项目背景及目的

随着各种工业生产设备和机械设备的广泛使用，直流电机调速技术的研究和应用越来越受到人们的重视，具有广泛的应用前景。本项目通过51单片机实现直流电机调速功能，为实际工程应用提供一个可靠和有效的调速方案。

二、设计思路

（1）系统原理

本系统采用PWM（脉冲宽度调制）技术对直流电机进行调速控制。通过改变输出信号的占空比，实现对直流电机的转速控制。系统中包括51单片机、直流电机、电路板以及控制程序。

（2）硬件设计

1. 电机：使用24V直流电机实现实际转速控制。
2. 驱动电路：使用四个寄生二极管三相全桥驱动电路控制电机，使电机可以正反转，并控制电机的速度。
3. 51单片机：使用STC89C52单片机，作为控制核心。单片机通过捕捉外部信号和计算控制电压来实现对电机的转速控制。同时还需通过编写程序来控制电机的启动、停止等操作。
4. 显示器：使用1602LCD显示屏，显示转速和其他操作信息。
5. 电源：使用24V直流电源作为系统的电源。

（3）软件设计

1. 采用C语言编写单片机程序进行控制。
2. 实现PWM技术控制直流电机的转速。通过调整占空比来改变输出电压，从而达到控制直流电机转速的目的。
3. 使用定时器模块实现计数来测量电机的转速，并通过显示器实时显示。
4. 设定按键和旋钮控制，如启动、停止电机等。

三、设计代码

#include <reg52.h>

sbit MotorP = P1^0;      //定义电机正极口
sbit MotorN = P1^1;      //定义电机负极口
float V_motor = 0;       //定义电机控制电压
unsigned int speed = 0;  //定义电机转速

//初始化函数
void Init()
{
    //定时器计数器及工作模式设置
    TMOD |= 0x01;         //T0定时器模式1
    TH0 = 0xfc;           //定时计数最大值，控制PWM频率
    TL0 = 0x00;           //初值为0
    TR0 = 1;              //启动T0定时器

    //ADC设置
    ADC_CONTR = 0x84;     //启动AD转换器
}

//ADC采样函数
float ADConvert()
{
    ADC_CONTR &= 0xEF;    //清除AD转换结束标志位
    ADC_CONTR |= 0x40;    //启动AD转换
    while(!(ADC_CONTR & 0x10));  //等待转换完成
    return ADC_RES;       //返回转换结果
}

//计算电机控制电压函数
void ControlMotor()
{
    unsigned int value = ADConvert();  //采集电位器输出
    V_motor = (value / 1023.0) * 5;    //根据电压分压公式计算电机控制电压
}

//控制电机函数
void DriveMotor()
{
    if(V_motor >= 2.5)       //当电位器输出电压大于2.5V时电机正转，当小于2.5V时电机反转
    {
        MotorP = 1;
        MotorN = 0;
    }
    else if(V_motor < 2.5)
    {
        MotorP = 0;
        MotorN = 1;
    }

    speed = 60 * 1000 / (3 * TH0 * 12);   //根据定时器计数值计算电机转速
}

//显示函数
void Display()
{
    //将电机转速和状态信息显示在LCD显示屏上
}

//主函数
void main()
{
    Init();       //初始化函数

    while(1)
    {
        ControlMotor();     //计算电机控制电压
        DriveMotor();       //控制电机运行
        Display();          //显示电机状态
    }
}