基于PWM的直流電機(jī)速度控制使用微控制器

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

項(xiàng)目簡介

在許多應(yīng)用中，控制直流電動(dòng)機(jī)的速度是很重要的，在這些應(yīng)用中，精度和保護(hù)是必不可少的。在這里我們將使用一種叫做PWM（脈沖寬度調(diào)制）的技術(shù)來控制直流電動(dòng)機(jī)的速度。

我們可以使用機(jī)械或電氣技術(shù)來實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的速度控制，但它們需要大尺寸的硬件來實(shí)現(xiàn)，但基于微控制器的系統(tǒng)提供了一種簡單的方法來控制直流電動(dòng)機(jī)的速度。

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

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

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

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

這個(gè)項(xiàng)目的核心是8051單片機(jī)。如果你曾經(jīng)使用過8051微控制器的任何變體，你可能記得8051沒有專門的PWM電路來啟用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)器打開和關(guān)閉I/O引腳。

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

如何在8051單片機(jī)中產(chǎn)生PWM？

大多數(shù)現(xiàn)代微控制器，如AVR（例如Arduino），ARM，PIC等，都有專門的PWM硬件和引腳來即時(shí)激活PWM模式。然而，8051微控制器沒有這個(gè)規(guī)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。通過仔細(xì)調(diào)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(jī)速度控制的電路圖

電路元件

8051單片機(jī)

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(jī)

L298N 電機(jī)驅(qū)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

使用微控制器進(jìn)行基于PWM的直流電動(dòng)機(jī)速度控制的電路設(shè)計(jì)

該電路由一個(gè)8051微控制器（及其與振蕩器和復(fù)位有關(guān)的支持電路）、L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)和幾個(gè)按鈕組成。

一個(gè)12V的直流電動(dòng)機(jī)在L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的OUT1和OUT2引腳上連接。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的IN1和IN2引腳連接到+5V（VCC）和GND。電機(jī)驅(qū)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。  

一般來說，我們可以用兩種配置將開關(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(dāng)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(jī)引腳下拉到LOGIC 0，按鈕連接到VCC。當(dāng)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發(fā)板上。

打開電源。

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(xiàn)在打開電源，按下開關(guān)1。你可以觀察到開始旋轉(zhuǎn)，但只有40%的能力。

如果你按下開關(guān)2，電機(jī)以略高于一半的速度運(yùn)行（占空比為60%）。

按下開關(guān)3將使電機(jī)以全速旋轉(zhuǎn)（100%占空比）。

要停止電機(jī)，請按下開關(guān)4。

優(yōu)點(diǎn)

使用這種PWM方法，我們可以節(jié)省電力。

應(yīng)用

在工業(yè)中用于控制電機(jī)的速度。

用于商場。

我們可以用這個(gè)概念來控制燈光的強(qiáng)度。