(二)單片機的具體特性與管腳
首先,本文中所提到的調速係統所基於的直流電動機其轉矩為0.6N·m,它的峰值電壓在30V,峰值電流約4.2A,電流為1.5A,最大空載的轉速能夠達到2400r/min。
在單片機的引腳方麵,它的電源端引腳為VCC的40腳引腳,接地端引腳為VSS的20腳引腳。除此之外還有4個端口,從P0-P3。其中P0端口是較為常用的輸出口,它采用了可以對負載輸出口進行輸出的可驅動TTL,並且也能夠承受高阻抗的輸入,是單片機最為主要的電阻外接負載電源。P1-P3端口在功能上類似,都含有內部上拉電阻與輸入端口。在其它引腳方麵包括了RST、PSEN和ALE三種引腳,它們分別為9、29和30腳,其中RST9腳位於單片機在複位信號的輸入端,它是唯一能夠檢測到直流電機兩側電平脈衝信號的引腳,當它檢測到脈衝信號後,單片機才會進行相應的複位操作;PSEN29腳負責輔助單片機讀取來自外部的寄存器程序,並通過程序執行來調整引腳使直流電機處於低電平的運行狀態;而ALE30腳則負責對脈衝信號進行鎖存,在係統的Flash編程中作為脈衝的輸入端出現。
(三)PWM調速係統的供電電源設計
按照本文直流電機的各個參數換算,直流電機中的調試係統需要5V電源來運行邏輯控製電路硬件模塊,而整個驅動電路則需要15V左右的直流電壓輸入。所以應該按照係統的要求設計一個有效的供電電源電路,使常規的220V交流電壓能夠轉化為15V和5V這兩種直流電壓。為了實現兩路不同電壓的共同輸出,本文為其設計了線性直流電源,這種電源的特色就是兩路穩定輸出,而且電壓穩態性高,電源電路邏輯也比較簡潔。所以,本文中就選擇使用這種雙路輸出高穩態性線性直流電源。
(四)PWM信號
1、流程概述
通過單片機的編程就可以實現發生PWM信號,本文中PWM信號的輸出端主要是P3端口,而由於PWM的脈衝信號周期頻率是持續固定的,所以本文設計選擇了固定頻率的調寬法進行PWM的主要調速方式。這種調節方式的原理就是以調節PWM脈衝的寬度為基準進行直流電機兩側電壓高電平狀態的調整,從而逐漸改變PWM脈衝信號的占空比β。換言之,本調節的主要對象是直流電機兩側的平均電壓值,隻要平均電壓值有所改變,直流電機就能實現調速。
2、具體操作方法
如果想生成脈衝PWM信號,就要首先設定一個PWM脈衝固定周期值zq,假設zq=40,它的初始狀態值表示為counter。那麼按照設計中周期的中間值計算counter就應該為20。隨後將單片機的發生時序點T0作為定時器,設置它從T0到T1的時間,設置後,T0的初始字節應該為15536。那麼就應該從15536起開始計數,其頻率為每個機器周期都要計數一次,由於本文中的設計為12MHZ,所以它的機器周期就是12個時鍾周期。如果T0在計數中途發生溢出中斷,假設計數次數停留在5000此,那麼一次的溢出計數時間就應該計算為:T=1μs x 5000=50ms。
第二步要對T值進行判斷,如果T值整體小於counter值,那麼就表示單片機的引腳處P3會輸出較高電平,即PWM脈衝信號處於高電平階段。相反如果T值比counter值大,則P3端口就會輸出低電平,這樣高低電平的反複輸出,就會讓直流電機產生電壓脈衝信號即PWM信號。