单片机PWM+红外对管控制直流电机设计源码

设计中采用了专门的芯片组成了PWM信号的发生系统并且对PWM信号的原理、产生方法以及如何通过软件编程对PWM信号占空比进行调节从而控制其输入信号波形等均作了详细的阐述。另外本系统中使用了红外对管对直流电机的转速进行测量，经过整形电路后将测量值送到单片机，并且最终作为反馈值输入到单片机进行PID运算从而实现了对直流电机速度的控制。在软件方面，文章中详细介绍了PID运算程序初始化程序等的编写思路和具体的程序实现。

1 单片机最小系统:单片机最小系统由51单片机，晶振电路，复位电路，电源组成。大家都比较熟悉，这里不再赘述。

2 四位数码管显示:在应用系统中，设计要求不同，使用的LED显示器的位数也不同，因此就生产了位数，尺寸，型号不同的LED显示器供选择，在本设计中，选择4位一体的数码型LED显示器，简称“4-LED”。本系统中前三位显示电压的整数位，最后一位显示转速的小数位。4-LED显示器引脚如图2所示，是一个共阴极接法的4位LED数码显示管，其中a，b，c，e，f，g为4位LED各段的公共输出端，1、2、3、4分别是每一位的位数选端，dp是小数点引出端，4位一体LED数码显示管的内部结构是由4个单独的LED组成，每个LED的段输出引脚在内部都并联后，引出到器件的外部。

3 电机驱动电路:电机驱动电中是采用ULN2003来驱动。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据，输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。ULN2003的引脚图，其中IN1~IN7为输入控制端；OUT1~OUT7为输出端；8脚为芯片的接地端；9脚为公共端，该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。

当P1.0中为高电平时，其内部三极管导通，使电机转动。当P1.0为低电平时，内部三极管截止，电路断开，电机停止转动。所以在程序中可以利用P1.0口输出PWM波来控制电机的转速。

4 红外测速电路:发射管工作时发出红外线，当接收管收到红外信号时，其电阻变小（本设计相当于从无穷大变到1k左右）。利用其电阻变化，改变接收管分压情况。挡片是利用圆盘上剪四个孔，当挡片随电机转动时，接收管两端电平发生变化，产生脉冲。

5 整形电路:本设计的整形电路是用555定时器接成的施密特触发器。

6 源程序:

1. #include "reg52.h"
   
2. #define uchar unsigned char
   
3. #define uint unsigned int
   
4. uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,
   
5. 0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//共阴数码管显示码(0-9)
   
6. sbit xiaoshudian=P0^7;
   
7. sbit wei1=P2^4; //数码管位选定义
   
8. sbit wei2=P2^5;
   
9. sbit wei3=P2^6;
   
10. sbit wei4=P2^7;
    
11. sbit beep=P2^3; //蜂鸣器控制端
    
12. sbit motor = P1^0; //电机控制
    
13. sbit s1_jiasu = P1^4; //加速按键
    
14. sbit s2_jiansu= P1^5; //减速按键
    
15. sbit s3_jiting=P1^6; //停止/开始按键
    
16. uint pulse_count; //INT0接收到的脉冲数
    
17. uint num=0; //num相当于占空比调节的精度
    
18. uchar speed[3]; //四位速度值存储
    
19. float bianhuasudu; //当前速度（理论计算值）
    
20. float reallyspeed; //实际测得的速度
    
21. float vv_min=0.0;vv_max=250.0;
    
22. float vi_Ref=60.0; //给定值
    
23. float vi_PreError,vi_PreDerror;
    
24. uint pwm=100; //相当于占空比标志变量
    
25. int sample_time=0; //采样标志
    
26. float v_kp=1.2,v_ki=0.6,v_kd=0.2; //比例，积分，微分常数
    
27. void delay (uint z)
    
28. {
    
29. uint x,y;
    
30. for(x=z;x>0;x--)
    
31. for (y=20;y>0;y--);
    
32. }
    
33. void time_init()
    
34. {
    
35. ET1=1; //允许定时器T1中断
    
36. ET0=1; //允许定时器T0中断
    
37. TMOD = 0x15; //定时器0计数，模式1；定时器1定时，模式1
    
38. TH1 = (65536-100)/256; //定时器1值,负责PID中断 ,0.1ms定时
    
39. TL1 = (65536-100)%6;
    
40. TR0 = 1; //开定时器
    
41. TR1 = 1;
    
42. IP=0X08; //定时器1为高优级
    
43. EA=1; //开总中断
    
44. }
    
45. void keyscan()
    
46. {
    
47. float j;
    
48. if(s1_jiasu==0) //加速
    
49. {
    
50. delay(20);
    
51. if(s1_jiasu==0)
    
52. vi_Ref+=10;
    
53. j=vi_Ref;
    
54. }
    
55. while(s1_jiasu==0);
    
56. if(s2_jiansu==0) //减速
    
57. {
    
58. delay(20);
    
59. if(s2_jiansu==0)
    
60. vi_Ref-=10;
    
61. j=vi_Ref;
    
62. }
    
63. while(s2_jiansu==0);
    
64. if(s3_jiting==0)
    
65. {
    
66. delay(20);
    
67. motor=0;
    
68. P1=0X00;
    
69. P3=0X00;
    
70. P0=0x00;
    
71. }
    
72. while(s3_jiting==0);
    
73. }
    
74. float v_PIDCalc(float vi_Ref,floatvi_SpeedBack)
    
75. {
    
76. register floaterror1,d_error,dd_error;
    
77. error1=vi_Ref-vi_SpeedBack; //偏差的计算
    
78. d_error=error1-vi_PreError; //误差的偏差
    
79. dd_error=d_error-vi_PreDerror; //误差变化率
    
80. vi_PreError=error1; //存储当前偏差
    
81. vi_PreDerror=d_error;
    
82. bianhuasudu=(v_kp*d_error+v_ki*vi_PreError+v_kd*dd_error);
    
83. return (bianhuasudu);
    
84. }
    
85. void v_Display()
    
86. {
    
87. uint sudu;
    
88. sudu=(int)(reallyspeed*10); //乘以10之后强制转化成整型
    
89. speed[3]=sudu/1000; //百位
    
90. speed[2]=(sudu00)/100; //十位
    
91. speed[1]=(sudu0)/10; //个位
    
92. speed[0]=sudu; //小数点后一位
    
93. wei1=0; //第一位打开
    
94. P0=table[speed[3]];
    
95. delay(5);
    
96. wei1=1; //第一位关闭
    
97. wei2=0;
    
98. P0=table[speed[2]];
    
99. delay(5);
    
100. wei2=1;
     
101. wei3=0;
     
102. P0=table[speed[1]];
     
103. xiaoshudian=1;
     
104. delay(5);
     
105. wei3=1;
     
106. wei4=0;
     
107. P0=table[speed[0]];
     
108. delay(5);
     
109. wei4=1;
     
110. }
     
111. void BEEP()
     
112. {
     
113. if((reallyspeed)>=vi_Ref+5||(reallyspeed
     
114. {
     
115. beep=~beep;
     
116. delay(4);
     
117. }
     
118. }
     
119. void main()
     
120. {
     
121. time_init();
     
122. motor=0;
     
123. while(1)
     
124. {
     
125. v_Display();
     
126. BEEP();
     
127. }
     
128. if(s3_jiting==0) //对按键3进行扫描，增强急停效果
     
129. {
     
130. delay(20);
     
131. motor=0;
     
132. P1=0X00;
     
133. P3=0X00;
     
134. P0=0x00;
     
135. }
     
136. while(s3_jiting==0);
     
137. }
     
138. void timer0() interrupt 1
     
139. {
     
140. }
     
141. void timer1() interrupt 3
     
142. {
     
143. TH1 = (65536-100)/256; //1ms定时
     
144. TL1 = (65536-100)%6;
     
145. sample_time++;
     
146. if(sample_time==5000) //采样时间0.1ms*5000=0.5s
     
147. {
     
148. TR0=0; //关闭定时器0
     
149. sample_time=0;
     
150. pulse_count=TH0*255+TL0; //保存当前脉冲数
     
151. keyscan(); //扫描按键
     
152. reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度
     
153. pwm=pwm+v_PIDCalc(vi_Ref,reallyspeed);
     
154. if(pwm
     
155. if(pwm>100)pwm=100;
     
156. TH0=TL0=0;
     
157. TR0=1; //开启定时器0
     
158. }
     
159. num++;
     
160. if(num==pwm) //此处的num值，就是占空比
     
161. {
     
162. motor=0;
     
163. }
     
164. if(num==100) //100相当于占空比调节的精度
     
165. {
     
166. num=0;
     
167. motor=1;
     
168. }
     
169. }
     

复制代码

谢谢分享……

reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度

reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度     这里的0.6是秒数吗，采样时间是0.5s，为什么不是0.5呢？

谢谢分享，很好的学习资料

q786299029 发表于 2020-1-13 13:01
reallyspeed=pulse_count/(4*0.6); //计算速度     这里的0.6是秒数吗，采样时间是0.5s，为什么不是0.5呢？

复制人家的，哪里能解释