直流电机脉宽调制调速在Proteus中的仿真设计

直流电机脉宽调制调速在Proteus中的仿真设计

作者：刘宸

来源：《科技创新与应用》2013年第20期

摘 要：文章设计了以单片机为核心，直流电动机为执行构件，H桥集成电路L298作为电动机驱动电路的脉宽调制调速系统，并在Proteus软件中进行了仿真。系统采用PWM对直流电机调速，精度高、范围大、设计简单实用、性能可靠，具有一定的应用价值，而使用Proteus仿真软件也方便教学。

关键词：PWM；单片机；Proteus；仿真

1 引言

脉冲宽度调制是利用数字信号输出对模拟电路进行控制的一种技术，广泛应用于功率控制、通信等领域。脉宽调制就是按一定的规则对脉冲的宽度进行调制。PWM的优点其一是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换，其二是相较于模拟控制对噪声抵抗能力的增强，这是将PWM用于通信的主要原因。在机电控制系统中，广泛采用PWM技术驱动各类模拟器件，如电动机调速、照明调光等。要实现PWM可采用专用的集成电路，也可使用集成PWM功能模块的单片机，或者采用程序控制单片机定时器及通用IO口来实现。 2 系统工作原理分析

直流电动机是一个模拟器件，而单片机的输出是数字信号。要实现单片机对直流电动机转速的控制，可以采用数/模转换电路进行D/A转换，也可以采用脉宽调制的方式实现。

本设计以单片机为控制核心并负责脉宽调制任务，按键作为系统输入，改变单片机输出脉冲的宽度实现对直流电动机速度的调节。脉宽调制的输出就是不同宽度的脉冲，也就是单片机改变输出的高低电平的时间。单片机的引脚负载能力极弱，需要功率驱动电路对单片机的输出信号进行放大后，再驱动直流电动机。

需要注意的是要让电动机取得不同转速的效果，必须提高调制频率，通常调制频率为1～200kHz，否则实际效果会是转动一短时间再停止一段时间。

3 硬件电路设计

本设计采用脉宽调制的方式实现用按键控制直流电动机的转速，电动机从静止到全速运行分为多个档位。整个系统硬件电路由单片机最小系统、按键、直流电动机及其驱动电路组成。