本文以AT89S51單片機為核心，提出了基于直流電機調速與測速系統的設計方案，然后給出了系統的主電路結構，以及驅動電路設計和系統軟件設計。本方案充分利用了單片機的優點，具有頻率高、響應快的特點。

　　0 引言

　　直流電機是工業生產中常用的驅動設備，具有良好的起動、制動性能。早期直流電動機的控制均以模擬電路為基礎，采用運算放大器、非線性集成電路以及少量的數字電路組成?？刂葡到y的硬件部分復雜、功能單一，調試困難。本方案采用單片機控制系統，使得許多控制功能及算法可以采用軟件技術來完成，為直流電動機的控制提供了更大的靈活性，并使系統能達到更高的性能。

　　1.基于單片機的PWM直流調速原理

　　P W M（脈沖寬度調制P u l s e W i d t hModulation）簡稱脈寬調制，是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種技術，廣泛應用在測量、功率控制與變換等許多領域中。脈寬調制是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極的偏置，改變晶體管導通時間。是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。

　　PWM可以應用在許多方面，如電機調速、溫度控制、壓力控制等。 在PWM驅動控制的調整系統中，按一個固定的頻率來接通和斷開電源，并根據需要改變一個周期內“接通”和“斷開”時間的長短。通過改變直流電機電樞上電壓的“占空比”

　　來改變平均電壓的大小，從而控制電動機的轉速。因此，PWM又被稱為“開關驅動裝置”.PWM的占空比決定輸出到直流電機的平均電壓。所以通過調節占空比，可以實現調節輸出電壓無級連續調節。

　　2.調速和測速系統的主體電路設計

　　整個系統由輸入電路、PWM調制、測速電路、驅動電路、控制部分及顯示等部分組成，PWM調制選用AT89S51單片機通過軟件實現頻率和占空比的調節。

　　2.1 直流電機調速的設計方案

　　驅動電路用光耦隔離保護電路，控制部分由單片機和外圍電路組成，實現各種控制要求，外圍電路主要完成對輸入信號的采集、操作、對速度進行控制，顯示部分采用四位共陽數碼管。系統方框圖如圖1所示。

　　硬件方面以STC89C51單片機為核心，與復位電路、晶振電路、驅動電路，測速電路，鍵盤和 LED顯示模塊構成最小系統。軟件上通過用C51語言編程產生PWM脈沖信號的輸出、鍵盤、LED顯示器的數據傳輸。通過鍵盤調節速度檔位給定值，實現按給定值跟蹤，在LED顯示器上顯示，最后再由單片機輸出PWM脈沖信號，通過測速電路把轉速反饋給CPU并且通過CPU把轉速顯示在LED顯示器上，從而達到想要設定的轉速。

　　2.2 顯示電路設計

　　LED采用動態顯示方式，通過四位數碼管顯示電機的實際轉速，方便系統的監控，系統用四位共陽數碼管、采用9012三極管開關電路驅動、控制數碼管的顯示。