单片机微型调速器

① 基于单片机控制的变频器调速控制系统

变频调速作为交流电机调速的主要手段已经在工业领域中应用的十分广泛，其具有的调速范围宽、稳速精度高、动态响应快、适用范围广、运行可靠等技术性能，已逐步取代直流电机调速系统。变频器的控制方式主要有三种：1.通过变频器面板操作，即通过操作面板改变频率的输出和其他运行参数;2.在变频器模拟量输入端输入0～10V或4～20mA信号,通过改变输入模拟量的大小控制变频器的输出频率;3.通过变频器的通讯口(多为RS485)进行控制。第一种方式一般用于现场手动调节和参数设定，后二种方式多用于自动调节和远程控制。工控领域中常用的PLC、DCS等控制系统都具有适用于变频器接口条件的控制模块，可以方便的实现变频器的闭环自动控制，在大中型的控制系统中使用较为普遍。而对于一些小型实验装置和嵌入式控制装置，处理器在控制变频器之外，一般还需要处理键盘输入、显示屏、数据采集和其它过程控制等工作，这种控制要求更适合采用单片机系统作为控制核心，而以PLC加操作面板的形式，虽能实现功能但成本过高，不宜采用。
使用单片机控制变频器可以选择后二种方式，采用通讯口方式控制，其优点是控制功能全面，通过相应的电平转换电路适合变频器的通讯口形式(RS484/RS232/CAN等)，就可与变频器进行通讯，硬件简单，二者间的连线数量少连接方便。缺点是需要了解掌握变频器的通讯协议才能进行控制编程，软件设计复杂。由于不同品牌的变频器通讯接口和通讯协议各不相同，目前尚没有统一的标准，只能针对一种变频器进行开发，缩小了变频器品种的选择范围，适用性受到限制。而对于模拟量输入控制方式，则几乎在所有的变频器中都能支持，虽然在功能上比较单一，但可实现调速的主要功能，能满足多数场合的使用要求，具有普遍性。
最常用的模拟量输入调速方法是通过电位器来调节频率，即改变模拟量输入的电压值，达到调节转速的目的。采用机械式电位器虽简单易行，但易磨损，长期使用不够稳定，同时还有一个最大的缺陷是只适合手动调节，不能实现自动调节。笔者采用数字电位器替代机械式电位器，在单片机的控制下，不但能进行简单的手动变频调速，还能根据控制要求实现PID闭环自动控制，不失为一种功能全面的单片机控制变频器的好方法。原文位置
数字电位器
笔者采用美国Xicor公司的X9221双E2POT非易失性数控电位器，电阻阵列端电压±5V，分为64个抽头。X9211包含二个电阻阵列，每个阵列包含有63个电阻单元。在每个单元之间和二个端点都有可以被访问的抽头点。滑动单元在阵列中的位置由用户通过二线制串行总线接口控制。每个电阻阵列与一个滑动端计数寄存器和四个8位数据寄存器联系在一起，这四个数据寄存器可以由用户直接写入和读出，滑动端计数寄存器的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置。功能框图如图1 所示。原文位置

图1 功能框图

原文位置

X9211的写入单元为8字节的E2PROM存储器，写入次数105次，数据保存时间100年，亦即电位器抽头位置具有掉电保持功能，不会因为失电而改变。X9211共有3种电阻阵列值：2KΩ、10KΩ、50KΩ，可根据实际需要选择;分辨率为每个电位器64个抽头;采用20引脚DIP和SOIC封装。本文所以选择使用双组电位器X9221，是因为控制对象除变频器外，还有一组由可控硅调压控温的电加热器，同样可以采用数字电位器的方法进行调控，这样使用一片X9221就可实现对二个对象的控制，对二者可以分别进行调节和控制，互不影响，因此非常适合双路输出的控制要求，方便简捷，一举两得。
单片机与数字电位器接口
X9221支持I2C二线制串行总线规约，与单片机的接口只需要2根I/O线。单片机作为主机可按照规约规定的时序启动数据的传输，并为发送和接收操作提供时钟，X9221作为从机响应主机的操作，从总线上接收数据或将数据送至总线上，从而实现单片机对X9221的读写操作，硬件接口电路如图2所示。

图2中X9221的二组电阻阵列分别连接变频器调节端子和电热器调节端子，在变频器接口端子中还有一个控制变频器启停的干接点，由单片机P3.2口经驱动控制继电器实现。与变频器模拟控制接口连接需要注意的是，一般变频器的输入接口的提供的电压是0-10V，X9221电阻阵列的端电压相对于Vss是±5V，如果按一般习惯将变频器控制接口的负极 0V与Vss连接作为公共端时，那么电位器的VH端电压相对Vss将会是10V，超出了允许范围，会造成器件损坏。因此二者连接时应将变频器控制接口的正极10V与X9211的正电源Vcc电源连接作为公共端，即共正极连接，这样就可以保证电位器的VH和VL的 端电压会在±5V的正常工作范围内。由于变频器采用的是整流—PWM逆变输出的工作原理，在工作过程中必然会产生许多高次谐波，对单片机系统的干扰较大，因此二者间的连接应使用屏蔽电缆，并将屏蔽层一端可靠接地;同时在X9221的输出端增加滤波电容，减少高频信号的引入。
软件设计
X9221包括二个滑动端计数寄存器(WCR)，每个E2POT电位器各对应一个。WCR可以被认为是一个6位并行和串行装载的带有输出译码的计数器，用来选择沿着电阻阵列的六十四选一的开关。WCR的内容可以有4种方法来改变：1.可以由主机通过Write WCR指令来直接写入(串行加载);2.可以通过XFR Data Register指令把四个辅助数据寄存器之一的内容直接写入(并行装载);3.可以通过Increment/Decrement指令一步一步地修改;4.可以在上电时装入它的数据寄存器0(R0)的内容。
送给X9221所有的命令都由开始条件为引导，这个条件就是当SCL为高时，SDA由高至低的跳变。X9221连续监视SCL和SDA线上的开始条件，在遇到这个条件前将不响应任何命令。接着单片机必须输出要访问的X9221的8位地址。其中高4位为器件类型辨识符，固定为0101，低4位是该器件地址，由X9221的A0-A3输入端的状态来定义。在本设计中A0-A3全部接地，故地址为50H。 X9221在比较地址成功后会作出一个应答响应，以表示数据接收成功。接着单片机可以送出一个字节包括指令和寄存器指针的信息，格式如下：
其中高4位决定操作指令，P0位选择二个电位器中的一个，最低2位(R1 R0)选择4个寄存器中的一个。最后以SCL为高时SDA由低到高的跳变为一个终止条件来结束。终止条件一旦发出，则X9221开始内部的写周期，典型的写周期时间为10ms，如果单片机在X9221写操作周期内访问，则没有应答返回，此时可以采用轮询的方式等待应答信息。详细的时序及指令说明请参阅器件手册。

原文位置

结语
采用数字电位器控制变频器调速，可适用于各种规格型号的变频器，硬件组成简单，不需要价格较高外围电路复杂的D/A芯片，在单片机的控制下可进行闭环回路的自动跟踪调节，性价比高，易于实现。笔者所设计的电路实际应用于微型喷雾干燥实验机的电脑控制器中，已小批量生产。喷雾干燥实验机是将液体溶液干燥加工成为固体粉末，多用于医药、食品、化工和实验室等进行样品的制备和实验。在实验中要求能够根据物料的特性选择不同的干燥风量和加热温度，该功能的实现就是通过51 单片机控制一片数字电位器X9221，分别调节风机变频器和加热器可控硅调压模块控制风机转速和加热功率，采用模糊控制结合PID调节的控制方法，根据用户设定的温度和风量值，实现了风量和加热温度的自动调节，取得了满意的结果。因此，使用单片机系统控制变频器调速时，采用数字电位器作为输出调节接口，是一个简单实用、适用范围广、具有较高性价比的好方法。

参考资料：http://www.chuandong.com/cdbbs/2008-4/26/084266F0DD4331.html

② 智能化工程技术主要学什么

建筑智能化工程技术主要研究电工电子技术、PLC技术、自动化技术、传感器技术等方面的基本知识和技能，进行楼宇智能系统、安防系统的设计、施工、安装、调试、维护、管理等。

例如：自动感应门、感应灯的安装，室内恒温系统的调试，闭路监控和消防报警系统的安装等。

课程体系：

《电工基础》、《电子技术》、《识图与建筑构造》、《电气控制与PLC》、《计算机网络技术》、《单片机原理》、《楼宇自动化技术》、《传感器与检测技术》、《综合布线技术》、《智能建筑弱电系统》 部分高校按以下专业方向培养：

电梯、弱电、酒店工程、楼宇智能化、楼宇控制技术、安防与配电设计、建筑智能化工程设计与施工。

智能化工程作用

智能建筑电气技术仍然包括强电与弱电两类。建筑及建筑群用电一般指220V50Hz及以上的强电。主要向人们提供电力能源，例如电力拖动电机用电，照明用电等等。

智能建筑中的弱电主要有两类，一类是国家规定的安全电压等级及控制电压等低电压电能，有交流与直流之分，如24V直流控制电源，或应急照明灯备用电源。

另一类是载有语音、图像、数据等信息的信息源，如电话、电视、计算机的信息。建筑中的弱电主要有两类：

智能化系统为建筑设备监控系统、安全防范系统、通讯网络系统、信息网络系统、火灾自动报警、门禁停车一卡通系统、公共广播系统、有线电视系统、LED大屏幕显示系统、防盗报警系统、建筑设备节能系统及消防联动等系统，以集中监视、控制和管理为目的构成的综合系统；

家庭内各种数据采集、控制、管理及通讯的控制或网络系统等线路，则称为智能化线路。

③ 单片机直流电机调速系统设计

论文题目：直流电动机调速器硬件设计
专业：自动化
本科生：刘小煜 （签名）＿＿＿＿
指导教师：胡晓东 （签名）＿＿＿＿

直流电动机调速器硬件设计
摘 要

直流电动机广泛应用于各种场合,为使机械设备以合理速度进行工作则需要对直流电机进行调速。该实验中搭建了基于C8051F020单片机的转速单闭环调速系统，利用PWM信号改变电动机电枢电压，并由软件完成转速单闭环PI控制，旨在实现直流电动机的平滑调速，并对PI控制原理及其参数的确定进行更深的理解。实验结果显示，控制8位PWM信号输出可平滑改变电动机电枢电压，实现电动机升速、降速及反转等功能。实验中使用霍尔元件进行电动机转速的检测、反馈。期望转速则可通过功能按键给定。当选择比例参数为0.08、积分参数为0.01时，电机转速可以在3秒左右达到稳定。由实验结果知，该单闭环调速系统可对直流电机进行调速，达到预期效果。

关键字：直流电机， C8051F020，PWM，调速，数字式

Subject: Hardware Design of Speed Regulator for DC motor
Major: Automation
Name: Xiao yu Liu (Signature)＿＿＿＿
Instructor:Xiao dong Hu (Signature) ＿＿＿＿

Hardware Design of Speed Regulator for DC motor
Abstract

The dc motor is a widely used machine in various occasions.The speed regulaiting systerm is used to satisfy the requirement that the speed of dc motor be controlled over a range in some applications. In this experiment,the digital Close-loop control systerm is based on C8051F020 SCM.It used PI regulator and PWM to regulate the speed of dc motor. The method of speed regulating of dc motor is discussed in this paper and, make a deep understanding about PI regulator.According to experiment ,the armature voltage can be controlled linearnized with regulating the 8 bit PWM.So the dc motor can accelerate or decelerate or reverse.In experiment, hall component is used as a detector and feed back the speed .The expecting speed can be given by key-press.With using the PI regulator,the dc motor will have a stable speed in ten seconds when choose P value as 0.8 and I value as 0.01. At last,the experiment shows that the speed regulating systerm can work as expected.

Key words: dc motor,C8051F020,PWM,speed regulating,digital

目录

第一章 绪论 1
1.1直流调速系统发展概况 1
1.2 国内外发展概况 2
1.2.1 国内发展概况 2
1.2.2 国外发展概况 3
1.2.3 总结 4
1.3 本课题研究目的及意义 4
1.4 论文主要研究内容 4
第二章 直流电动机调速器工作原理 6
2.1 直流电机调速方法及原理 6
2.2直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理 7
2.3 转速负反馈单闭环直流调速系统原理 11
2.3.1 单闭环直流调速系统的组成 11
2.3.2速度负反馈单闭环系统的静特性 12
2.3.3转速负反馈单闭环系统的基本特征 13
2.3.4转速负反馈单闭环系统的局限性 14
2.4 采用PI调节器的单闭环无静差调速系统 15
2.5 数字式转速负反馈单闭环系统原理 17
2.5.1原理框图 17
2.5.2 数字式PI调节器设计原理 18
第三章 直流电动机调速器硬件设计 20
3.1 系统硬件设计总体方案及框图 20
3.1.1系统硬件设计总体方案 20
3.1.2 总体框图 20
3.2 系统硬件设计 20
3.2.1 C8051F020单片机 20
3.2.1.1 单片机简介 20
3.2.1.2 使用可编程定时器/计数器阵列获得8位PWM信号 23
3.2.1.3 单片机端口配置 23
3.2.2主电路 25
3.2.3 LED显示电路 26
3.2.4 按键控制电路 27
3.2.5 转速检测、反馈电路 28
3.2.6 12V电源电路 30
3.3硬件设计总结 31
第四章 实验运行结果及讨论 32
4.1 实验条件及运行结果 32
4.1.1 开环系统运行结果 32
4.1.2 单闭环系统运行结果 32
4.2 结果分析及讨论 32
4.3 实验中遇到的问题及讨论 33
结论 34
致谢 35
参考文献 36
论文小结 38
附录1 直流电动机调速器硬件设计电路图 39
附录2 直流电动机控制系统程序清单 42
附录3 硬件实物图 57

第一章 绪论
1.1直流调速系统发展概况
在现代工业中，电动机作为电能转换的传动装置被广泛应用于机械、冶金、石油化学、国防等工业部门中，随着对生产工艺、产品质量的要求不断提高和产量的增长，越来越多的生产机械要求能实现自动调速。
在可调速传动系统中，按照传动电动机的类型来分，可分为两大类：直流调速系统和交流调速系统。交流电动机直流具有结构简单、价格低廉、维修简便、转动惯量小等优点，但主要缺点为调速较为困难。相比之下，直流电动机虽然存在结构复杂、价格较高、维修麻烦等缺点，但由于具有较大的起动转矩和良好的起、制动性能以及易于在宽范围内实现平滑调速，因此直流调速系统至今仍是自动调速系统的主要形式。
直流调速系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术和微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使直流调速系统发生翻天覆地的变化。其中电机的控制部分已经由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统，并正向全数字控制方向快速发展。电动机的驱动部分所用的功率器件亦经历了几次更新换代。目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。脉宽调制控制方法在直流调速中获得了广泛的应用。
1964年A.Schonung和H.stemmler首先提出把PWM技术应用到电机传动中从此为电机传动的推广应用开辟了新的局面。进入70年代以来，体积小、耗电少、成本低、速度快、功能强、可靠性高的大规模集成电路微处理器已经商品化，把电机控制推上了一个崭新的阶段，以微处理器为核心的数字控制（简称微机数字控制）成为现代电气传动系统控制器的主要形式。PWM常取代数模转换器（DAC）用于功率输出控制，其中，直流电机的速度控制是最常见的应用。通常PWM配合桥式驱动电路实现直流电机调速，非常简单，且调速范围大。在直流电动机的控制中，主要使用定频调宽法。
目前，电机调速控制模块主要有以下三种：
（1）、采用电阻网络或数字电位器调整直流电机的分压，从而达到调速的目的；
（2）、采用继电器对直流电机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整；
（3）、采用由IGBT管组成的H型PWM电路。用单片机控制IGBT管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。
1.2 国内外发展概况
1.2.1 国内发展概况
我国从六十年代初试制成功第一只硅晶闸管以来，晶闸管直流调速系统开始得到迅速的发展和广泛的应用。用于中、小功率的 0.4～200KW晶闸管直流调速装置已作为标准化、系列化通用产品批量生产。
目前，全国各大专院校、科研单位和厂家都在进行数字式直流调速系统的开发，提出了许多关于直流调速系统的控制算法：
（1）、直流电动机及直流调速系统的参数辩识的方法。该方法据系统或环节的输入输出特性，应用最小二乘法，即可获得系统环节的内部参数。所获得的参数具有较高的精度，方法简便易行。
（2）、直流电动机调速系统的内模控制方法。该方法依据内模控制原理，针对双闭环直流电动机调速系统设计了一种内模控制器，取代常规的PI调节器，成功解决了转速超调问题，能使系统获得优良的动态和静态性能，而且设计方法简单，控制器容易实现。
（3）、单神经元自适应智能控制的方法。该方法针对直流传动系统的特点，提出了单神经元自适应智能控制策略。这种单神经元自适应智能控制系统不仅具有良好的静、动态性能，而且还具有令人满意的鲁棒性与自适应性。
（4）、模糊控制方法。该方法对模糊控制理论在小惯性系统上对其应用进行了尝试。经1.5kw电机实验证明，模糊控制理论可以用于直流并励电动机的限流起动和恒速运行控制，并能获得理想的控制曲线。
上诉的控制方法仅是直流电机调速系统应用和研究的一个侧面，国内外还有许多学者对此进行了不同程度的研究。
1.2.2 国外发展概况
随着各种微处理器的出现和发展，国外对直流电机的数字控制调速系统的研究也在不断发展和完善，尤其80年代在这方面的研究达到空前的繁荣。大型直流电机的调速系统一般采用晶闸管整流来实现，为了提高调速系统的性能，研究工作者对晶闸管触发脉冲的控制算法作了大量研究，提出了内模控制算法、I-P控制器取代PI调节器的方法、自适应和模糊PID算法等等。
目前，国外主要的电气公司，如瑞典ABB公司，德国西门子公司、AEG公司，日本三菱公司、东芝公司、美国GE公司等，均已开发出数字式直流调装置，有成熟的系列化、标准化、模版化的应用产品供选用。如西门子公司生产的SIMOREG-K 6RA24 系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，用于直流电机电枢和励磁供电，完成调速任务。设计电流范围为15A至1200A，并可通过并联SITOR可控硅单元进行扩展。根据不同的应用场合，可选择单象限或四象限运行的装置，装置本身带有参数设定单元，不需要其它任何附加设备便可以完成参数设定。所有控制调节监控及附加功能都由微处理器来实现，可选择给定值和反馈值为数字量或模拟量。
1.2.3 总结
随着生产技术的发展，对直流电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面都提出了更高的要求，这就要求大量使用直流调速系统。因此人们对直流调速系统的研究将会更深一步。
1.3 本课题研究目的及意义
直流电动机是最早出现的电动机，也是最早实现调速的电动机。长期以来，直流电动机一直占据着调速控制的统治地位。由于它具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，高效率，优异的动态特性，现在仍是大多数调速控制电动机的最优选择。因此研究直流电机的速度控制，有着非常重要的意义。
随着单片机的发展，数字化直流PWM调速系统在工业上得到了广泛的应用，控制方法也日益成熟。它对单片机的要求是：具有足够快的速度；有PWM口，用于自动产生PWM波；有捕捉功能，用于测频；有A/D转换器、用来对电动机的输出转速、输出电压和电流的模拟量进行模/数转换；有各种同步串行接口、足够的内部ROM和RAM，以减小控制系统的无力尺寸；有看门狗、电源管理功能等。因此该实验中选用Cygnal公司的单片机C8051F020。
通过设计基于C8051F020单片机的直流PWM调速系统并调试得出结论，在掌握C8051F020的同时进一步加深对直流电动机调速方法、PI控制器的理解，对运动控制的相关知识进行巩固。
1.4 论文主要研究内容
本课题的研究对象为直流电动机，对其转速进行控制。基本思想是利用C8051F020自带的PWM口，通过调整PWM的占空比，控制电机的电枢电压，进而控制转速。
系统硬件设计为：以C8051F020为核心，由转速环、显示、按键控制等电路组成。
具体内容如下：
（1）、介绍直流电动机工作原理及PWM调速方法。
（2）、完成以C8051F020为控制核心的直流电机数字控制系统硬件设计。
（3）、以该系统的特点为基础进行分析，使用PWM控制电机调速，并由实验得到合适的PI控制及相关参数。
（4）、对该数字式直流电动机调速系统的性能做出总结。

第二章 直流电动机调速器工作原理
2.1 直流电机调速方法及原理
直流电动机的转速和各参量的关系可用下式表示：

由上式可以看出，要想改变直流电机的转速，即调速，可有三种不同的方式：调节电枢供电电压U，改变电枢回路电阻R，调节励磁磁通Φ。
3种调速方式的比较表2-1所示.
表2-1 3种电动机调速方式对比
调速方式和方法 控制装置 调速范围 转速变化率 平滑性 动态性能 恒转矩或恒功 率 效率
改变电枢电阻 串电枢电阻 变阻器或接触器、电阻器 2:1 低速时大 用变阻器较好
用接触器、电阻器较差 无自动调节能力 恒转矩 低
改变电枢电压 电动机-发电机组 发电机组或电机扩大机（磁放大器） 10:1～20:1 小 好 较好 恒转矩 60%～70%
静止变流器 晶闸管变流器 50:1～100:1 小 好 好 恒转矩 80%～90%
直流脉冲调宽 晶体管或晶闸管直流开关电路 50:1～100:1 小 好 好 恒转矩 80%～90%
改变磁通 串联电阻或可变直流电源 直流电源变阻器 3:1
～
5:1 较大 差 差 恒功率 80%～90%
电机扩大机或磁放大器 好 较好
晶闸管变流器 好

由表2-1知，对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最佳，而变电枢电压调速方法亦是应用最广的调速方法。
2.2直流电机PWM(脉宽调制)调速工作原理
在直流调速系统中，开关放大器提供驱动电机所需要的电压和电流，通过改变加在电动机上的电压的平均值来控制电机的运转。在开关放大器中，常采用晶体管作为开关器件，晶体管如同开关一样，总是处在接通和断开的状态。在晶体管处在接通时，其上的压降可以略去；当晶体管处在断开时，其上的压降很大，但是电流为零，所以不论晶体管导通还是关断，输出晶体管中的功耗都是很小的。一种比较简单的开关放大器是按照一个固定的频率去接通和断开放大器，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”的相位宽窄，这样的放大器被称为脉冲调制放大器。
PWM脉冲宽度调制技术就是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得获得所需要波形（含形状和幅值）的技术。
根据PWM控制技术的特点，到目前为止主要有八类方法：相电压控制PWM、线电压控制PWM、电流控制PWM、非线性控制PWM，谐振软开关PWM、矢量控制PWM、直接转矩控制PWM、空间电压矢量控制PWM。
利用开关管对直流电动机进行PWM调速控制原理图及输入输出电压波形如图2-1、图2-2所示。当开关管MOSFET的栅极输入高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端由电压。秒后，栅极输入变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。秒后，栅极输入重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。这样，对应着输入的电平高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图2-2所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值为：

式2-1

式中 ——占空比，
占空比表示了在一个周期里，开关管导通的时间与周期的比值。的变化范围为0≤≤1。由式2-1可知，当电源电压不变的情况下，电枢的端电压的平均值取决于占空比的大小，改变值就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的，这就是PWM调速原理。
在PWM调速时，占空比是一个重要参数。以下是三种可改变占空比的方法：
（1）、定宽调频法:保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。
（2）、调宽调频法：保持不变，改变，从而改变周期（或频率）。
（3）、定频调宽法：保持周期（或频率）不变，同时改变、。
前2种方法由于在调速时改变了控制脉冲的周期（或频率），当控制脉冲的频率与系统的固有频率接近时，将会引起振荡，因此应用较少。目前，在直流电动机的控制中，主要使用第3种方法。

图2-1 PWM调速控制原理

图2-2 输入输出电压波形
产生PWM控制信号的方法有4种，分别为：
（1）、分立电子元件组成的PWM信号发生器
这种方法是用分立的逻辑电子元件组成PWM信号电路。它是最早期的方式，现在已经被淘汰了。
（2）、软件模拟法
利用单片机的一个I/O引脚，通过软件对该引脚不断地输出高低电平来实现PWM信号输出。这种方法要占用CPU大量时间，需要很高的单片机性能，易于实现，目前也逐渐被淘汰。
（3）、专用PWM集成电路
从PWM控制技术出现之日起，就有芯片制造商生产专用的PWM集成电路芯片，现在市场上已有许多种。这些芯片除了由PWM信号发生功能外，还有“死区”调节功能、保护功能等。在单片机控制直流电动机系统中，使用专用PWM集成电路可以减轻单片机负担，工作也更可靠。
（4）、单片机PWM口
新一代的单片机增加了许多功能，其中包括PWM功能。单片机通过初始化设置，使其能自动地发出PWM脉冲波，只能在改变占空比时CPU才进行干预。
其中常用后两中方法获得PWM信号。实验中使用方法（4）获得PWM信号。
2.3 转速负反馈单闭环直流调速系统原理
2.3.1 单闭环直流调速系统的组成
只通过改变触发或驱动电路的控制电压来改变功率变换电路的输出平均电压，达到调节电动机转速的目的，称为开环调速系统。但开环直流调速系统具有局限性：
（1）、通过控制可调直流电源的输入信号，可以连续调节直流电动机的电枢电压，实现直流电动机的平滑无极调速，但是，在启动或大范围阶跃升速时，电枢电流可能远远超过电机额定电流，可能会损坏电动机，也会使直流可调电源因过流而烧毁。因此必须设法限制电枢动态电流的幅值。
（2）、开环系统的额定速降一般都比较大，使得开环系统的调速范围D都很小，对于大部分需要调速的生产机械都无法满足要求。因此必须采用闭环反馈控制的方法减小额定动态速降，以增大调速范围。
（3）、开环系统对于负载扰动是有静差的。必须采用闭环反馈控制消除扰动静差
为克服其缺点，提高系统的控制质量，必须采用带有负反馈的闭环系统，方框图如图2-3所示。在闭环系统中，把系统输出量通过检测装置（传感器）引向系统的输入端，与系统的输入量进行比较，从而得到反馈量与输入量之间的偏差信号。利用此偏差信号通过控制器（调节器）产生控制作用，自动纠正偏差。因此，带输出量负反馈的闭环控制系统能提高系统抗扰性，改善控制精度的性能，广泛用于各类自动调节系统中。

④ 如何用51单片机制作电风扇无级调速器

很简单你的方案太复杂了，直接输出PWM波到加个驱动接到风扇就行了。改变方波的占空比就可以控制电机转速了。
用单片机产生方波频率固定（几十HZ就够了），占空比控制转速根据你要的转速改变，用这个方波信号控制晶闸管或MOS管或三极管。前一种可以控制220V的电风扇，后面可以控制直流电机。具体你找找自然风风扇就有了。

⑤ 如何用51单片机给电机调速

就是利用单片机的PWM就可以了（脉冲调制）
PWM信号到马达驱动芯片即可，小电机就一个三极管都可以。

⑥ 单片机控制可控硅调速电路

可控硅调速电路输入的是直流电，通过一个滤波电容稳定电压。然后分成俩两路，一路是电调的BEC使用，BEC是给接收机与电调自身单片机供电使用的，输出至接收机的电源线就是信号线上的红线和黑线，另一路是介入MOS管使用，在这里，电调上电，单片机开始启动，驱动MOS管震动，使电机发出滴滴滴的声音。启动后待命，有些电调带有油门校准功能，在进入待命前会监测油门位置是在高还是低还是中间，高的话进入电调行程校准，中间的话开始发出报警信号，电机会滴滴的响，低的话会进入正常工作状态。一切准备就绪后，电调内的单片机会根据PWM信号线上的信号决定输出电压的大小和频率的高低以及驱动方向和进角多少来驱动电机的转速，转向。这就是无刷电调原理。在驱动电机运转的时候，电调内共有组MOS管工作，每组个极，一个控制正极输出，一个控制负极输出，当正极输出时，负极不输出，负极输出时，正极不输出，这样子也就形成了交流电，同样，三组都是这样工作的，它们的频率是HZ。讲到这，无刷电调也相当于一个工厂里电机上使用的变频器或者调速器。电调的输入是直流，通常由锂电池来供电。输出是交流，可以直接驱动电机。另外航模无刷电子调速器还有三根信号输入线，输入PWM信号，用于控制电机的转速。对于航模，尤其是四轴飞行器，由于其特殊性，需要专门的航模电调。那么为什么在四轴飞行器上需要专门的电调呢，其有什么特别的地方。四轴飞行器有四个桨，两两相对呈十字交叉结构。在桨的转向上分正转和反转，这样可抵消单个桨叶旋转引起的自旋问题。每个桨的直径很小，四个桨转动时的离心力是分散的。不像直机的桨，只有一个能产生集中的离心力形成陀螺性质的惯性离心力，保持机身不容易很快的侧翻掉。所以通常用到的舵机控制信号更新频率很低。