基于PWM的直流電機速度控制使用微控制器

在這個項目中，我將向你展示如何使用8051單片機生成一個PWM信號，以及如何使用單片機進行基于PWM的直流電動機速度控制。

項目簡介

在許多應用中，控制直流電動機的速度是很重要的，在這些應用中，精度和保護是必不可少的。在這里我們將使用一種叫做PWM（脈沖寬度調制）的技術來控制直流電動機的速度。

我們可以使用機械或電氣技術來實現直流電動機的速度控制，但它們需要大尺寸的硬件來實現，但基于微控制器的系統提供了一種簡單的方法來控制直流電動機的速度。

早些時候，我們已經看到了如何在沒有微控制器的情況下使用PWM控制直流電動機的速度。在這里，我們通過使用單片機做同樣的實驗。

為了這個目的，我們將使用8051控制器來產生PWM波。通過改變這個PWM波的寬度，我們可以控制直流電機的速度。在8051微控制器中，定時器被用來產生PWM波。

在這篇文章中，我們將看到如何使用8051單片機中的定時器生成PWM信號，以及如何使用該PWM信號控制直流電機的速度。

使用單片機進行基于PWM的直流電動機速度控制的電路原理

這個項目的核心是8051單片機。如果你曾經使用過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，為了產生一個PWM信號，我們必須使用定時器，并使用定時器打開和關閉I/O引腳。

在這個項目中，我將利用8051微控制器中的定時器0和定時器中斷來產生PWM信號。

如何在8051單片機中產生PWM？

大多數現代微控制器，如AVR（例如Arduino），ARM，PIC等，都有專門的PWM硬件和引腳來即時激活PWM模式。然而，8051微控制器沒有這個規定。那么，如何在8051微控制器中產生PWM？

為此，我們必須使用8051微控制器的定時器和中斷。8051的定時器0被配置為模式0。通過仔細調整高電平和低電平，我們可以保持信號的恒定周期。

使用微控制器進行基于PWM的直流電動機速度控制的電路圖

電路元件

8051單片機

11.0592 MHz晶體

電容 - 33pF x 2, 10μF

電阻器 - 1KΩ x 4, 10KΩ x 2

12V直流電動機

L298N 電機驅動器

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

使用微控制器進行基于PWM的直流電動機速度控制的電路設計

該電路由一個8051微控制器（及其與振蕩器和復位有關的支持電路）、L298N電機驅動模塊、一個直流電動機和幾個按鈕組成。

一個12V的直流電動機在L298N電機驅動模塊的OUT1和OUT2引腳上連接。電機驅動器的IN1和IN2引腳連接到+5V（VCC）和GND。電機驅動器的EN1引腳連接到端口0引腳P0.0。

四個按鈕被連接到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。當按鈕被按下時，微控制器引腳收到LOGIC 0。

下拉配置： 在下拉配置中，單片機引腳下拉到LOGIC 0，按鈕連接到VCC。當按鈕被按下時，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。

按照電路圖進行必要的連接。

現在打開電源，按下開關1。你可以觀察到開始旋轉，但只有40%的能力。

如果你按下開關2，電機以略高于一半的速度運行（占空比為60%）。

按下開關3將使電機以全速旋轉（100%占空比）。

要停止電機，請按下開關4。

優點

使用這種PWM方法，我們可以節省電力。

應用

在工業中用于控制電機的速度。

用于商場。

我們可以用這個概念來控制燈光的強度。