基于红外遥控的电机控制系统设计与实现

基于红外遥控的电机控制系统设计与实现

摘要

摘要：本文介绍了基于红外遥控电机控制系统的设计，讲述了直流电机调

速的相关知识以及PWM调速的基本原理和实现方法。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑，方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的快速启动、制动和反转；能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求。电机控制系统采用红外遥控控制是电气传动的发展方向之一。采用红外遥控控制后，整个电机系统体积小、结构简单、可靠性高、操作维护方便，电动机稳态运转时转速精度可达到较高水平。

本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单，操作方便，成本低廉等特点，采用了51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简单的红外遥控直流电机系统。本设计实现了直流电机的几项基本功能：启动、停止、加速、减速、正转、反转。

关键词：PWM;直流电机调速；红外遥控

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Abstract

Abstract: this paper introduced based on infrared remote control motor control system design, tells the dc motor speed and related knowledge of PWM speed with the basic principle and method. Dc motor with excellent speed characteristics, speed smooth, convenient, speed range, overload ability, can withstand the impact of frequent, which can realize frequent load fast start, braking and reverse; Can satisfy the production process automation system of various special operation requirements. Motor control system based on infrared remote control is the development direction of electric drive one. Using infrared remote control, the motor system volume small, simple structure, high reliability, operation and maintenance convenience, motor when the steady-state operation speed precision reaches a higher level.

This design scheme based on the demand of the market, combined with infrared remote control design simple, convenient operation, low cost etc, using a 51 SCM as remote launch receiver chips, HS0038 as infrared integration receiving tubes, based on this design a simple infrared remote control dc motor system. This design is realized the dc motor of the several basic functions: start and stop, acceleration and deceleration, are turning, inversion.

Keywords: PWM; Dc motor speed; Infrared remote control

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目录

第一章 直流电机的调速分析及研究意义...........................1

1.1 直流电机调速原理.............................................1 1.2 PWM基本原理及实现方法........................................2 1.3控制程序设计 ................................................ 3 1.4 研究背景..................................................... 1.5 论文研究的目的与意义......................................... 1.5.1 目的................................................... 1.5.2 意义...................................................

第二章 系统硬件设计...............................................

2.1 系统方案..................................................... 2.2 设计要求..................................................... 2.3 功能简介..................................................... 2.4 主要内容..................................................... 2.5 电机调速控制模块............................................. 2.5.1 方案选择............................................... 2.5.2 PWM调速工作方式........................................ 2.5.3 PWM调脉宽方式........................................... 2.5.4 PWM 软件实现方式........................................ 2.6 系统分析与硬件设计........................................... 2.6.1 单片机最小系统的设计................................... 2.6.2 电源电路的设计.......................................... 2.6.3 直流电机驱动电路的设计................................. 2.7 红外遥控电路的设计............................................ 2.7.1 红外系统方框图.......................................... 2.7.2 系统功能需求...........................................

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2.7.3 红外发射电路.......................................... 2.7.4 红外检测接收电路....................................... 2.7.5 键盘设计................................................ 2.8 设计所需部分器件............................................. 2.9 技术路线................................................... 2.10 应用软件的编制、调试.......................................

第三章 系统软件设计............................................ 3.1 电机控制系统程序的总体设计.................................. 3.2 红外遥控器的程序设计....................................... 3.2.1 遥控码的发射......................................... 3.2.2 红外接收............................................ 3.2.3 调速单元.............................................

第四章 系统的功能调试........................................... 4.1 直流电机的调速功能仿真图形................................. 4.2 系统的电路原理图...........................................

结论和总结................................................. 参考文献........................................................ 致谢...................................................... 附程序清单................................................

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第一章 直流电机的调速分析及研究意义

1.1 直流电机调速原理

根据励磁方式不同，直流电机分为自励和他励两种类型。不同励磁方式的直流电机机械特性曲线有所不同。对于直流电机来说，人为机械特性方程式为：

n?UNR?Ra?adT?n??n2Ke?NKeKt?N (1.1）

式中UN ,

?N---- 额定电枢电压、额定磁通量;

KeKt,----与电机有关的常数；

RadRa,----电枢外加电阻、电枢内电阻； n0?n,——理想空载转速、转速降。

分析(1.1)式可得．当分别改变UN、

?N 和R时，可以得到不同的转速n，从

ad

而实现对速度的调节。由于?=错误！未找到引用源。T，当改变励磁电流If时，可以改变磁通量?的大小，从而达到变磁通调速的目的。但由于励磁线圈发热和电动机磁饱和的限制，电动机的励磁电流If,和磁通量?只能在低于其额定值的范围内调节，故只能弱磁调速。而对于调节电枢外加电阻Rad时，会使机械特性变软，导致电机带负载能力减弱。对于他励直流电机来说，当改变电枢电压时UN，分析人为机械特性方程式，得到人为特性曲线如图1-1。

如图1-1所示。理想空载转速n随电枢电压升降而发生相应的升降变化。不同电枢电压的机械特性曲线相互平行，说明硬度不随电枢电压的变化而改变，电机带负载能力恒定。当我们平滑调节他励直流电机电枢两端电压时，可实现电机的无级调速。基于以上特性，改变电枢电压，实现对直流电机速度调节的方法被广泛采用。改变电枢电压可通过多种途径实现，如晶闸管供电速度控制系统、大

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