1. 要求利用單片機輸出PWM波形，通過改變占空比，改變電樞兩端電壓的平均值，從而改變電動機的轉速
2. 通過按鍵進行手動速度調整（速度+ 速度-）
3. 利用串口調試助手或編寫上位機軟件，通過上位機控制直流速度調整
4. 測量直流電機轉速，并實時顯示

原理圖

首先是繪制原理圖如下，右下角示波器為方便觀察PWM脈沖波形用，可忽略

驅動電路

由于單片機的輸出功率不足以驅動電機運動，因此這里使用L298芯片搭建一個驅動電路，驅動電壓為12V，用于驅動電機運動。驅動電路如圖。L298芯片的工作電壓為5V（VCC接5V電壓），支持同時驅動兩臺電機，可接驅動電壓范圍為(+5V~+46V)，輸出電流高達4A。

L298芯片控制引腳狀態(tài)與電機對應狀態(tài)如下圖。因此，若要讓電機運動則需要，ENA置1，IN1與IN2引腳所處電平相反。

MOTOR-ENCODER詳解

這里由于需要測量電機轉速，使用需要使用帶有編碼器的電機，Proteus中帶有這樣的一個電機，元件名稱為MOTOR-ENCODER。MOTOR-ENCODER有5根引腳，其中左右兩個接工作電壓。上面三根引腳，左邊與右邊電機每轉一圈就輸出設定的脈沖數(shù)（這里設定每轉一圈輸出360個脈沖），二者脈沖相位相差90°。中間的引腳電機每轉一圈引腳輸出一個脈沖。 電機具體屬性參數(shù)如下，這里設置電機額定電壓為12V（因為驅動電路的驅動電壓為12V），每轉脈沖數(shù)為360（取值范圍為1~360），其余保持默認。

串口通信

由于需要用到串口通信，因此需要用到Proteus中的虛擬串口COMPIM，將元件端口設置為COM1，波特率設置為9600，數(shù)據(jù)位8位，無校驗位，停止位1位。將虛擬串口的RXD與單片機的RXD相連，TXD與TXD相連（與一般的串口連接不同，一般需要TXD與RXD交叉相連）。

然后打開VSPD虛擬串口連接軟件（VSPD軟件的下載與使用可參考該文章: 虛擬串口 VSPD 的使用),將COM1與COM2端口進行虛擬鏈接。然后進入串口助手打開COM2端口（一定不能打開COM1口，因為COM1口已被單片機占用） 設置好波特率、校驗位與停止位，即可與單片機成功硬件連接。

電機測速原理

測速原理：單位時間內，根據(jù)該時間段內統(tǒng)計的脈沖數(shù)計算電機實際速度，這里單位時間為50ms。

由于編碼器設置為每圈發(fā)出360個脈沖，則統(tǒng)計在50ms內的脈沖數(shù)即可知道在這50ms內電機轉了多少圈，從而可推算出電機每分鐘的轉速。

設編碼器單圈總脈沖數(shù)為C，在時間T0內，統(tǒng)計到的編碼器脈沖數(shù)為M0，則轉速n的計算公式為：
n = M0/(C*T0)。

PWM

PWM即脈沖寬度調制，在具有慣性的系統(tǒng)中，可以通過對一系列脈沖的寬度進行調制，來等效的獲得所需要的模擬參量。

其實就是通過控制高低電平的時間，來對輸出的波形進行控制。

其中有幾個重要的參數(shù)

PWM的頻率：
是指1秒鐘內信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)(一個周期)；
也就是說一秒鐘PWM有多少個周期
單位： Hz
表示方式： 50Hz 100Hz

PWM的周期：
T=1/f
周期=1/頻率
50Hz = 20ms 一個周期
如果頻率為50Hz ，也就是說一個周期是20ms 那么一秒鐘就有 50次PWM周期

占空比：
是一個脈沖周期內，高電平的時間與整個周期時間的比例
單位： % (0%-100%)
表示方式：20%

一個簡單的生成PWM的方法： 利用定時器進行定時中斷，分別設置兩個變量counter和compare。其中compare表示占空比。假設每100us定時器產生一次中斷，則每進一次中斷counter++，中斷100次為一個周期，即T=10ms。

假設設置compare為60，即占空比為60%

每次定時器進入中斷后，將當前counter值與compare進行判斷，若counter<compare則置引腳為高電平，否則置低電平。這樣在一個周期中，counter從1至100計數(shù)，counter為1~60時引腳均為高電平，即在一個周期內有60%的時間引腳都處于高電平。

這樣我們就可以通過調整compare變量的值來控制PWM的占空比，從而達到控制電機轉速的目的。

有關PWM的詳細知識可參考以下文章

51單片機-PWM調速（直流電機，智能小車的電機調速）
PWM原理 PWM頻率與占空比詳解

軟件部分

#include <REG51.H>
#define K 21/8
void UartInit(void);
void UART_SendByte(unsigned char Byte);
void Timer0Init(void);

sbit motor1_IN1=P0^0;
sbit motor1_IN2=P0^1;
sbit motor1_ENA1=P0^2;
sbit ADD=P0^3;
sbit SUBTRACT=P0^4;
unsigned char led_mod[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共陽極字模
unsigned char led_point[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};//帶小數(shù)點字模
unsigned char counter,compare;//compare為占空比
unsigned int n,m,rad;//n為脈沖數(shù)
void delay(unsigned char time)		//1ms@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j;
	i = 15*time;
	j = 90;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

void Display()	//LED顯示
{
    P2=(0x01);
    P1=led_mod[(rad/100)%10];
	delay(1);
    P2=(0x01<<1);
    P1=led_mod[(rad/10)%10];
	delay(1);
    P2=(0x01<<2);
    P1=led_point[rad%10];
	delay(1);
	P2=(0x01<<3);
    P1=led_mod[(rad%10)];
	delay(1);
}
void move(void)	//啟動電機
{
	motor1_IN1=1;
	motor1_IN2=0;	
}
void UartInit(void)		//9600bps@11.0592MHz
{
	SCON = 0x50;		//8位數(shù)據(jù),可變波特率
	TMOD &= 0x0F;		//設置定時器模式
	TMOD |= 0x20;		//設置定時器模式
	TL1 = 0xFD;		//設置定時初始值
	TH1 = 0xFD;		//設置定時初始值
	ET1 = 0;		//禁止定時器1中斷
	TR1 = 1;		//定時器1開始計時
	ES=1;			//開啟中斷
	EA=1;			//開啟中斷
	PS=1;			//設置優(yōu)先級
}

void Timer0Init(void)		//100微秒@11.0592MHz
{
	TMOD &= 0xF0;		//設置定時器模式
	TMOD |= 0x02;		//設置定時器模式
	TL0 = 0xA4;		//設置定時初始值
	TH0 = 0xA4;		//設置定時重載值
	TF0 = 0;		//清除TF0標志
	TR0 = 1;		//定時器0開始計時
	ET0=1;			//定時器0中斷開啟
	EA=1;			//EA開啟
	PT0=0;			//定時器0開始計時
}
void UART_Routine(void) interrupt 4	//串口接收中斷
{	
	if(RI==1)
	{	
		compare=SBUF;	//接收串口傳輸來的數(shù)據(jù)
		SBUF=compare;	//將當前占空比發(fā)送回上位機
		while(!TI);		//等待發(fā)送完畢
		TI=0;			//標志位復位
		RI=0;			//標志位復位
	}
}
void Timer0_Routine(void) interrupt 1	//定時器0中斷，用于PWM生成
{
	TL0 = 0xA4;		//設置定時初始值
	TH0 = 0xA4;		//設置定時初始值
	counter++;
	m++;	
	counter%=100;
	if(counter<compare)	//PWM生成
		motor1_ENA1=1;	
	else
		motor1_ENA1=0;
	if(m==500)	//50ms后計算一次轉速
	{
		rad=n*K;//計算轉速,若結果與實際有較大誤差則調整比例系數(shù)K
		m=0;	
		n=0;
	}
}

void interrupt0_int()	//電機編碼器脈沖中斷初始化
{
	IT0=1;
	EX0=1;
	EA=1;
	PX0=0;
}

void motor_Routine(void) interrupt 0	//編碼器脈沖中斷函數(shù)
{
	n++;	//脈沖數(shù)+1
}

void main()
{
	Timer0Init(); //定時器0初始化
	interrupt0_int();  //電機編碼器中斷初始化
	UartInit();	//串口中斷初始化
	compare=70;	//初始占空比70%
	n=0;	//電機旋轉圈數(shù)初始化
	m=0;	//計時次數(shù)初始化
    move();	//啟動電機
	while(1)
	{
		if(ADD==0)	
		{
			compare=compare+10;	//按下按鍵占空比+10
			if(compare>100)
				compare=100;
			while(!ADD)	//等待松開
				Display();
		}
		if(SUBTRACT==0)
		{
			compare=compare-10;	//按下按鍵占空比-10
			if(compare<0)
				compare=0;
			while(!SUBTRACT)	//等待松開
				Display();
		}
		Display();
	}		
}

成果

電機正常轉動，同時數(shù)碼管顯示當前轉速，可通過ADD按鍵和SUBTRACT按鍵對轉速進行加減速 。

可通過串口對轉速大小進行調整。
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-412962.html

到了這里，關于Proteus基于51單片機通過PWM脈沖調制控制電機轉速_按鍵與串口控制轉速_電機轉速可測的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網！