摘 要
永磁无刷直流电动机是近些年来发展起来的一种新型电机，其利用电子换相技术代替直流电动机电刷换向的机电一体化产品。它既具有一般直流电动机的运行效率高、起动转矩大、调速范围广和机械特性为线性等优点，又具有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等优点。
本文首先论述了永磁无刷直流电动机的基本构成及工作原理。从控制角度对无刷直流电动机的控制策略进行了简单的介绍。本设计主要完成以AT89C51单片机为核心的PWM直流电机的调速系统。该系统包括速度设定、速度显示、速度测量、速度控制、正反转控制、声光报警等。论文介绍了基于单片机用PWM实现直流电机调速的基本方法，直流电机调速的相关知识，及PWM调整的基本原理和实现方法。转速测量和转速设定的显示由4个LED实现。主电路采用MOSFET三相逆变桥，换向电路采用电机专用芯片LM621以减轻单片机用子不断换相所造成的负担.
关键词：无刷直流电机，脉宽调制，转速测量，LM621
目 录
1绪论………………………………………………………………………………………1
1.1 本课题的目的和意义 …………………………………………………………………1
1.1.1 无刷直流电动机的发展……………………………………………………………1
1.1.2 无刷直流电动机的优点及应用……………………………………………………1
1.2 无刷直流电动机国内外研究动态……………………………………………………3
1.3 无刷直流电动机控制系统的发展…………………………………………………3
1.4 本课题的要求…………………………………………………………………………4
2 无刷直流电动机的基本工作原理………………………………………………………5
2.1 基本组成环节…………………………………………………………………………5
2.2 无刷直流电机本题结构及原理框图…………………………………………5
2.3 基本工作原理 …………………………………………………………………………7
2.4 两两导通方式………………………………………………………………………10
2.5 主要器件的选择 …………………………………………………………………11
2.5.1 单片机的选取………………………………………………………………………11
2.5.2 位置传感器的选择…………………………………………………………………13
2.5.3 驱动电路开关元件的选择…………………………………………………………14
2.5.4 I/O口扩展8155芯片 ……………………………………………………………14
3 无刷直流电机控制策略 ………………………………………………………………17
3.1 直流调速系统…………………………………………………………………………17
3.2 PWM调速基本原理 …………………………………………………………………17
3.3 控制设计………………………………………………………………………………18
4 控制系统硬件设计 ……………………………………………………………………20
4.1 时钟电路 ……………………………………………………………………………20
4.2 PWM发生电路 ………………………………………………………………………20
4.3 LM621 ………………………………………………………………………………21
4.4 全桥驱动电路设计 …………………………………………………………………24
4.5 看门狗电路 …………………………………………………………………………25
4.6 数据存储器扩展电路 ………………………………………………………………26
4.7 LED显示电路 … …………………………………………………………………27
4.8 超限报警电路 ………………………………………………………………………29
4.9 键盘电路 ……………………………………………………………………………30
4.10 电源电路设计………………………………………………………………………31
5 软件设计 ………………………………………………………………………………33
5.1 主程序流程图 ………………………………………………………………………33
5.2 测速子程序流程图 …………………………………………………………………34
5.3 显示子程序流程图 …………………………………………………………………35
5.4 键盘子程序流程图 …………………………………………………………………36
6 程序编译 ………………………………………………………………………………37
结论………………………………………………………………………………39
致谢 ……………………………………………………………………………40
参考文献………………………………………………………………………………41
附录A 程序设计………………………………………………………………………43
附录 B 控制系统原理图
